一种穴盘苗自动移栽机制造技术

本实用新型专利技术提供一种穴盘苗移栽的自动移栽机，包括移栽机械手机构、龙门式机械臂机构、穴苗盘和花盆输送机构和机架，其特征是龙门式机械臂机构是在机架上部安装机械臂水平运动导轨和同步带，水平运动导轨上滑动连接机械臂连接板，连接板连接同步带；机械臂连接板上设置机械臂竖直运动导轨和传动链条，机械臂两端分别滑动组装在机械臂竖直运动导轨上，机械臂两端分别连接传动链条，在机械手分合运动导轨上滑动组装多个机械手，气缸活塞杆的端部连接前端的机械手，各机械手之间设置非弹性连接带；移栽机械手机构是在气缸的下端固接机械手指安装定位块，气缸活塞杆上固接机械手安装定位块，机械手安装定位块上固接手指套筒，穿过手指套筒和机械手安装定位块的机械手指固接在机械手指安装定位块上。其特点在于以机器代替手工操作自动完成蔬菜和花卉穴盘苗移栽，结构简单、方便、实用，性能可靠。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种自动移栽机，特别是一种能完成不同规格蔬菜和花卉穴盘苗从高密度穴盘向低密度穴盘或容器自动移栽的机器。
技术介绍
随着科学技术的发展，蔬菜和花卉生产自动化及智能化水平不断提高，智能农业机器人应用越来越多，它对于提高资源利用率和农业产出率，提高经济效益，实现设施农业的规模化、机械化和自动化具有重要意义，是今后发展的主要趋势。当今的蔬菜和花卉现代化育苗体系以轻基质穴盘育苗为代表，其中移栽是生产过程中的重要环节，具有对气候的补偿作用和使作物生育提早的综合效益，可以充分利用光热资源，其经济效益和社会效益均非常可观，但在国内移栽作业主要靠手工完成，平均移栽速度为800 1000株/h，并且连续工作劳动强度大，会使人疲劳，生产效率低，难以实现大面积作业，制约了穴盘育苗技术的发展。 穴盘苗移栽机的研究开发始于上世纪80年代。早期穴盘苗自动移栽机的实现方式以工业机器人为本体。1987年，美国奥本大学Kutz等人设计的苗圃植物移栽机器人，以Puma 560机器人为本体，末端执行器为自主设计的平行夹持指夹苗机构。可以实现将种苗从392孔穴盘移栽至36孔的生长盘中。利用电脑辅助设计系统模拟实际作业情况，以穴盘与生长盘并排放置时，移栽效率最高。1992年，K.C. Ting和Y. Yang等人研制的移栽机器人以四自由度工业机器人ADEPT-SCARA为本体，末端执行器为带传感器的滑移指针夹持器。位于顶部的视觉传感器用于检测穴苗的位置，力觉传感器可避免SNS夹持器夹苗时用力过大而损伤穴苗。在苗盘相邻的情况下，移栽单个苗的时间在2.6 3.3s之间。这些以工业机器人为本体的移栽机具有特定的功能，封闭式结构限制了移栽的作业对象和作业空间，适用于特定的环境，通用型差，利用率较低，与温室自动化流水线作业设施不易实现配套，并且造价高昂，因而未能实现推广。 近年来，出现了独立设计专用机电系统完成移栽作业控制过程。比较典型的机型有1995年日本研制的PT6000型移栽机器人，其主要部件有机械手、插入式拔苗器、盆状容器传送带、穴盘传送带、漏播分选器。工作时，穴盘输送系统将穴盘苗移动至拔苗器下方，经光电传感器检测保证穴孔内无缺苗后，拔苗器将穴苗抓起，在机械手的带动下，移至空的盆状容器所在位置，最后拔苗器放下秧苗。控制部分采用单触式控制面板和自诊断装置，智能化程度很高。2001年韩国K. H. Ryu等人借助笛卡尔坐标系开发了一种育苗移栽机器人，其机械手由步进电机、气缸、气动卡盘和夹取指组成。电机的作用是使指针在夹取前旋转至适当的位置，避免夹苗时损伤叶片。气缸的作用是推动指针插入苗坨。通过气动卡盘的开合来实现对穴苗的抓取、保持和释放。2002年，韩国W. C. Choi研制了一种蔬菜移栽机，其移栽机械手由五杆形成的路径发生器、夹取指针和指针驱动器三部分构成。澳大利亚TransplantSystems公司生产的XT616型移栽机，是茶叶穴盘苗专用移栽机系列之一。该移栽机体积相对较小，可靠性和灵活性较高，对大型育苗生产线和中小育苗户均适用。机械手有4根手指，独特的设计使其适应于不同的根系结构。 这些机型虽然能实现穴盘苗的移栽，但移栽机成套设备结构庞大，适于工厂化生产的大面积作业，并且机械手结构复杂，控制也复杂，价格昂贵，难于适应我国工厂化农业的中小规模生产。并且由于我国现在所使用的农业生产制度与国外的大农场制度之间存在差异，农民的购买能力有限。目前，我国农业设施内的穴盘苗移栽生产机械化和自动化研究工作尚处于实验室试验研究阶段。吉林工业大学研制的空气整根穴盘苗移栽机(范云翔等，1996)采用吸力较大的真空自动化投苗机构，该机型只适于水稻秧苗，若用于移栽蔬菜或花卉穴苗，则易使茎叶折断。台湾研制的气压式可调整穴盘苗移栽机(吕英石，2003)和南京农业大学研制的移栽机(周婷，2009)由移栽手、控制部件(PLC)以及气压动力源三部分组成，移栽机械手具备夹苗、放苗、插植与镇土等多种功能，自动化程度较低，需要人工进给苗盘，移栽效率不高，并且移栽手开合结构复杂，用电机作机械手抓放苗的动力控制也复杂。中国农业大学设计的生菜自动移栽机(强丽慧，2005)，适用品种单一，通用性差，智能化程度较低，未能得到推广。因此，在设施农业生产自动化，尤其在温室主要作物穴盘苗移栽自动化方面的研究工作进展缓慢，还未见成熟机型。所以，应当充分汲取发达国家的成功经验，从我国育苗移栽技术的实际情况出发，适应我国农业生产的自动化和智能化需求，研制开发适合我国国情、结构简单、价格低廉、性能稳定可靠的中小型穴盘苗自动移栽机迫在眉睫。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种穴盘苗自动移栽机，结构简单，成本较低，使用性能可靠，能方便进行穴盘苗的移栽。 本技术的目的是通过如下技术方案实现的包括移栽机械手机构、龙门式机械臂机构、穴苗盘和花盆输送机构和机架，其特征是 龙门式机械臂机构是在机架上部两侧内臂安装机械臂水平运动导轨，并组装由电机驱动的同步带，机械臂水平运动导轨上通过水平滑块滑动连接机械臂连接板，机械臂连接板连接同步带；机械臂连接板上设置机械臂竖直运动导轨和由电机驱动的传动链条，机械臂两端分别通过竖直导轨滑块滑动组装在机械臂竖直运动导轨上，机械臂两端分别连接传动链条，与机械臂平行的旁侧设置机械手分合运动导轨，导轨上滑动组装多个机械手，在机械臂上固接气缸，气缸活塞杆的端部固接连接块，连接块与前端的机械手连接，各机械手之间设置连接带； 移栽机械手机构是在气缸的下端固接机械手指安装定位块，气缸活塞杆上固接机械手安装定位块，机械手安装定位块上固接四个手指套筒，穿过手指套筒和机械手安装定位块的机械手指固接在机械手指安装定位块上，机械手安装定位块上设置带连接螺孔的侧板； 本技术的优点是以机器代替手工操作自动完成蔬菜和花卉穴盘苗移栽，结构简单、性能可靠、实用方便，能很好地实现穴盘苗移栽作业。附图说明图1是本技术的整体结构示意图。 图2是龙门式机械臂机构示意图。 图3是龙门式机械臂机构局部结构放大示意图。 图4是移栽机械手结构示意图。 图5是机械手指安装定位块示意图。 图6是机械手安装定位块示意图。 图7是手指套筒示意图。 图8是机械手指示意图。 图9a、b是四移栽机械手合、分状态示意图。 图10是穴盘苗自动移栽机工作过程示意图。 附图中的零部件序号如下机架下部1、花盆输送从动滚筒2、机架上部3、主动带 轮4、步进电机5、同步带6、机械臂水平运动导轨7、步进电机8、从动带轮9、同步带轮支撑 板10、机械臂连接板11、主动链轮12、传动链条13、机械臂竖直运动导轨14、气缸15、气缸 定位块16、导向杆17、气缸活塞杆18、机械臂19、移栽机械手20、气缸20-1、机械手指安装 定位块20-2、机械手安装定位块20-3、手指套筒20-4、机械手指20_5、气缸活塞杆20_6、机 械手分合运动导轨21、花盆22、穴苗盘23、花盆输送带24、穴苗盘输送带25、步进电机26、 直流电机27、花盆输送主动滚筒28、穴苗盘输送主动滚筒29、地轮30、花盆输送从动滚筒 31、水平滑块32、行程开关33、竖直导轨滑块34、连接件35、连接块36、滑块37、连接带38、 从动链轮39、连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穴盘苗自动移栽机，包括移栽机械手机构、龙门式机械臂机构、穴苗盘和花盆输送机构和机架，其特征是：龙门式机械臂机构是在机架上部两侧安装机械臂水平运动导轨，并组装由电机驱动的同步带，机械臂水平运动导轨上通过水平滑块滑动连接机械臂连接板，机械臂连接板通过连接件连接同步带；机械臂连接板上设置机械臂竖直运动导轨和由电机驱动的传动链条，机械臂两端分别通过竖直导轨滑块滑动组装在机械臂竖直运动导轨上，机械臂两端分别连接传动链条，与机械臂平行的旁侧设置机械手分合运动导轨，导轨上滑动组装多个机械手，在机械臂上固接气缸，气缸活塞杆的端部与前端的机械手连接，各机械手之间设置非弹性连接带；移栽机械手机构是在气缸的下端固接机械手指安装定位块，气缸活塞杆上固接机械手安装定位块，机械手安装定位块上固接四个手指套筒，穿过手指套筒和机械手安装定位块的机械手指固接在机械手指安装定位块上，机械手安装定位块上设置带连接螺孔的侧板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱立春，田素博，王荣华，张丽华，金宏亮，
申请(专利权)人：沈阳农业大学，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]