專利名稱：穴盤苗移缽系統(tǒng)雙驅(qū)動末端執(zhí)行器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)機械中的移栽機械，特別是涉及一種穴盤苗移缽系統(tǒng)雙驅(qū)動末端執(zhí)行器。
背景技術：
高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式可以提高農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力，使得農(nóng)產(chǎn)品規(guī)模化、工廠化的生產(chǎn)越來越顯現(xiàn)出它的優(yōu)勢。設施農(nóng)業(yè)是環(huán)境相對可控條件下，采用工程技術手段進行動植物高效生產(chǎn)的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)形式。設施農(nóng)業(yè)內(nèi)的自動化移缽作業(yè)裝備代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工移栽，降低勞動強度，改善了作業(yè)者的勞動條件，提高生產(chǎn)效率，且使秧苗移栽一致性好，解決勞動力短缺等問題。與工業(yè)機器人抓取形狀和規(guī)格相對一致的工業(yè)產(chǎn)品相比，移缽機器人的末端執(zhí)行器抓取缽苗的限制性因素會更多一些，顯然在移栽作業(yè)中，開發(fā)設計適合設施溫室的缽苗移栽作業(yè)的末端執(zhí)行器成為一項關鍵技術。在保證不傷苗的情況下，實現(xiàn)穩(wěn)定抓取和有效釋放。1990年，Ting等人開發(fā)針狀SNS夾持器，針由雙動空氣氣缸驅(qū)動，針的角度和位置可根據(jù)穴盤和秧苗的不同而進行調(diào)節(jié)，從600孔到48孔苗盤移缽作業(yè)成功率在50%-95% ； 2002年，W. C. Choi等人開發(fā)了一種由軌跡發(fā)生器，夾取指針和指針驅(qū)動器組成蔬菜移栽的末端執(zhí)行件，速率每分鐘30株，移栽成功率為97%。但是這些末端執(zhí)行器功能還是不夠善， 特別是有效釋放和栽植過程出現(xiàn)問題，影響移缽成功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種穴盤苗移缽系統(tǒng)雙驅(qū)動末端執(zhí)行器，該雙驅(qū)動末端執(zhí)行器可以完成平整、刺入取苗、提升、釋放加主動分離的動作，實現(xiàn)穴盤苗自動移缽作業(yè)。本發(fā)明采用的技術方案如下
本發(fā)明包括取苗執(zhí)行部件、剔苗執(zhí)行部件、取苗氣缸和剔苗氣缸；取苗氣缸位于雙驅(qū)動末端執(zhí)行器的上部，并安裝在取苗氣缸固定板上，取苗氣缸的氣缸桿朝上與變距十字施力架中心孔固定，變距十字施力架四個臂外側(cè)面孔中分別插入取苗針固定件用銷子鎖住，取苗針固定件與變距十字施力架四臂分別形成滑動配合；剔苗氣缸安裝于取苗氣缸固定板下面的剔苗氣缸固定板上，剔苗氣缸氣缸桿朝下穿過剔苗氣缸固定板與剔苗執(zhí)行部件的中心桿連接；取苗氣缸固定板和剔苗氣缸固定板沿對角線四個方向均開有長槽，每個長槽中均安裝導針管固定件，四個導針管從上到下依次穿過上、下兩個對應的導針管固定件后，用導針管固定件側(cè)面螺釘固定，四個取苗針上端固定在各自取苗針固定件的孔中，四個取苗針的針尖部朝下分別穿過各自的導針管，四個取苗針與各自的導針管形成滑動配合；剔苗十字施力架的四個臂上均開有長槽，四個剔苗伸縮桿上端分別卡在各自剔苗十字施力架臂長槽中，通過上下兩個螺母固定，四個剔苗伸縮桿下端與各自L形剔除件固定，L形剔除件彎折部分朝外；四個取苗針與四個剔苗伸縮桿相位差為45度角布置。所述剔苗氣缸固定板成凸字形，剔苗氣缸固定板上開有剔苗氣缸固定孔，中心部位開有剔苗氣缸桿通過孔，對角線方向開有四個用于安裝各自導針管固定件的長槽，在剔苗氣缸固定板的一邊延伸出一凸字塊，凸字塊上開有兩個與三自由度機械臂連接的孔。本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明用于幼苗移缽系統(tǒng)，裝有該末端執(zhí)行器的三自由度機械臂，完成平整、刺入取苗、提升、釋放加主動分離的動作，實現(xiàn)不同種類穴盤苗的自動移缽作業(yè)，并最少程度地破壞基質(zhì)和減少基質(zhì)與取苗針分離不徹底現(xiàn)象，提高移缽成功率。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是取苗執(zhí)行部件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是剔苗執(zhí)行部件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是取苗變距十字施力架結(jié)構(gòu)放大示意圖。圖5是剔苗氣缸固定板結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是取苗氣缸固定板結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明的移缽作業(yè)動作過程示意圖。圖中1、取苗執(zhí)行部件，2、剔苗執(zhí)行部件，3、取苗氣缸，4、剔苗氣缸，5、取苗氣缸固定板，6、變距十字施力架，7、取苗針固定件，8、銷子，9、剔苗氣缸固定板，10、導針管固定件， 11、導針管，12、取苗針，13、剔苗十字施力架，14、剔苗伸縮桿，15、L形剔除件。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，本發(fā)明包括取苗執(zhí)行部件1、剔苗執(zhí)行部件 2、取苗氣缸3和剔苗氣缸4 ；取苗氣缸3位于雙驅(qū)動末端執(zhí)行器的上部，并安裝在取苗氣缸固定板5上，取苗氣缸3的氣缸桿朝上與變距十字施力架6中心孔固定，變距十字施力架6 四個臂外側(cè)面孔中分別插入取苗針固定件7用銷子8鎖住，取苗針固定件7與變距十字施力架6四臂分別形成滑動配合；剔苗氣缸4安裝于取苗氣缸固定板5下面的剔苗氣缸固定板9上，剔苗氣缸4氣缸桿朝下穿過剔苗氣缸固定板9與剔苗執(zhí)行部件2的中心桿連接；取苗氣缸固定板5和剔苗氣缸固定板9沿對角線四個方向均開有長槽，每個長槽中均安裝導針管固定件10，四個導針管11從上到下依次穿過上、下兩個對應的導針管固定件10后，用導針管固定件10側(cè)面螺釘固定，四個取苗針12上端固定在各自取苗針固定件7的孔中，四個取苗針12的針尖部朝下分別穿過各自的導針管9，四個取苗針與各自的導針管9形成滑動配合；剔苗十字施力架13的四個臂上均開有長槽，四個剔苗伸縮桿14上端分別卡在各自剔苗十字施力架13臂長槽中，通過上下兩個螺母固定，四個剔苗伸縮桿14下端與各自L形剔除件15固定，L形剔除件15彎折部分朝外；四個取苗針12與四個剔苗伸縮桿14相位差為45度角布置。所述剔苗氣缸固定板9成凸字形，剔苗氣缸固定板9上開有剔苗氣缸4固定孔，中心部位開有剔苗氣缸4桿通過孔，對角線方向開有四個用于安裝各自導針管固定件10的長槽，在剔苗氣缸固定板9的一邊延伸出一凸字塊，凸字塊上開有兩個與三自由度機械臂連接的孔。
其具體工作過程如下
當移栽穴盤到達移缽位置時，三自由度機械臂帶著安裝的雙驅(qū)動末端執(zhí)行器移動到移栽穴盤的健康苗的上方，如圖7 (a)所示，接通氣動管路的氣源，此時剔苗氣缸4氣缸桿伸出狀態(tài)，使由剔苗氣缸4驅(qū)動的剔苗執(zhí)行部件2處于向下方伸出位置，取苗氣缸3氣缸桿伸出狀態(tài)，使由取苗氣缸3驅(qū)動的取苗執(zhí)行部件1活動部分處于向上伸出位置，取苗針固定件7 外側(cè)面與變距十字施力架6四個臂外側(cè)面距離最遠位置，此時取苗針12針尖端處于比L形剔除件15最底處更高的位置。三自由度機械臂帶動雙驅(qū)動末端執(zhí)行器向下移動，L形剔除件15底部接觸苗缽時停止，如圖7(b)所示，對苗缽有平整的作用；剔苗氣缸4和取苗氣缸3的進氣管路切換，剔苗氣缸4氣缸桿驅(qū)動剔苗執(zhí)行部件2向上提，同時取苗氣缸3氣缸桿驅(qū)動變距十字施力架 6向下運動，取苗針固定件7外側(cè)面與變距十字施力架6四個臂外側(cè)面距離到達最近位置， 取苗針12順著導針管11斜向下刺入目標穴盤的幼苗缽體中，夾持住要進行移缽作業(yè)的健康幼苗，如圖7(c)所示。三自由度機械臂帶動雙驅(qū)動末端執(zhí)行器向上移動，夾持著健康幼苗離開移栽穴盤，如圖7(d)所示，并向目的穴盤移動。當移動到要進行移缽作業(yè)的目的穴盤的空穴上方后，三自由度機械臂帶動雙驅(qū)動末端執(zhí)行器向下運動，被四個取苗針12夾持著要進行移缽作業(yè)的健康幼苗進入目的穴盤空穴中，如圖7(e)所示。健康幼苗進入目的穴盤空穴后，剔苗氣缸4和取苗氣缸3的進氣管路再次切換，剔苗氣缸4氣缸桿驅(qū)動剔苗執(zhí)行部件2向下壓，同時取苗氣缸3氣缸桿驅(qū)動變距十字施力架 6向上運動，取苗針固定件7外側(cè)面與變距十字施力架6四個臂外側(cè)面距離重又回到最遠位置，取苗針12順著導針管11斜向上脫離目的穴盤中的幼苗缽體，釋放健康幼苗，此時若因苗缽含水率根系發(fā)達程度造成與取苗針12粘連不分離現(xiàn)象，會與向下運動的剔苗執(zhí)行部件2相碰撞，受到外力而主動分離，使健康幼苗缽體留在目的穴盤的空穴中，如圖7 (f)所示，三自由度機械臂帶動著雙驅(qū)動末端執(zhí)行器離開目的穴盤，如圖7 (g)所示，完成一次幼苗的移缽作業(yè)。雙驅(qū)動末端執(zhí)行器上的四根取苗針12和四根剔苗伸縮桿14可以分別拆下，并可以調(diào)整相互間的距離和作用長度，滿足不同穴盤和不同作物的生產(chǎn)需要；通過調(diào)整導針管固定件10位置，可以改變導針管11的傾斜角度，最終改變?nèi)∶玑?2刺入和釋放苗缽的角度，在控制傷苗率的基礎上，提高移缽作業(yè)成功率。本發(fā)明也可采用變距三角施力架，相應均布三個導針管和三個取苗針，剔苗三角施力架，三個剔苗伸縮桿組裝成型，三個取苗針與三個剔苗伸縮桿相位差為60度角布置。上述具體實施方式
用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種穴盤苗移缽系統(tǒng)雙驅(qū)動末端執(zhí)行器，其特征在于包括取苗執(zhí)行部件(1)、剔苗執(zhí)行部件(2)、取苗氣缸(3)和剔苗氣缸(4)；取苗氣缸(3)位于雙驅(qū)動末端執(zhí)行器的上部， 并安裝在取苗氣缸固定板(5)上，取苗氣缸(3)的氣缸桿朝上與變距十字施力架(6)中心孔固定，變距十字施力架(6)四個臂外側(cè)面孔中分別插入取苗針固定件用銷子鎖住，取苗針固定件與變距十字施力架(6)四臂分別形成滑動配合；剔苗氣缸(4)安裝于取苗氣缸固定板 (5)下面的剔苗氣缸固定板(9)上，剔苗氣缸(4)氣缸桿朝下穿過剔苗氣缸固定板(9)與剔苗執(zhí)行部件(2)的中心桿連接；取苗氣缸固定板(5)和剔苗氣缸固定板(9)沿對角線四個方向均開有長槽，每個長槽中均安裝導針管固定件，四個導針管從上到下依次穿過上、下兩個對應的導針管固定件后，用導針管固定件側(cè)面螺釘固定，四個取苗針上端固定在各自取苗針固定件的孔中，四個取苗針的針尖部朝下分別穿過各自的導針管，四個取苗針與各自的導針管形成滑動配合；剔苗十字施力架(13)的四個臂上均開有長槽，四個剔苗伸縮桿上端分別卡在各自剔苗十字施力架(13)臂長槽中，通過上下兩個螺母固定，四個剔苗伸縮桿下端與各自L形剔除件固定，L形剔除件彎折部分朝外；四個取苗針與四個剔苗伸縮桿相位差為45度角布置。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種穴盤苗移缽系統(tǒng)雙驅(qū)動末端執(zhí)行器，其特征在于所述剔苗氣缸固定板(9)成凸字形，剔苗氣缸固定板(9)上開有剔苗氣缸(4)固定孔，中心部位開有剔苗氣缸(4)桿通過孔，對角線方向開有四個用于安裝各自導針管固定件的長槽，在剔苗氣缸固定板(9)的一邊延伸出一凸字塊，凸字塊上開有兩個與三自由度機械臂連接的孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種穴盤苗移缽系統(tǒng)雙驅(qū)動末端執(zhí)行器。包括取苗執(zhí)行部件、剔苗執(zhí)行部件、取苗氣缸和剔苗氣缸；取苗氣缸的上端面朝上，氣缸桿與變距十字施力架連接；剔苗氣缸上端面朝下，氣缸桿朝下穿過剔苗氣缸固定板與剔苗執(zhí)行部件的中心桿連接。雙驅(qū)動末端執(zhí)行器的取苗執(zhí)行部件通過采用四個可調(diào)節(jié)裝配角度的針式手指和剔苗執(zhí)行部件通過四個可調(diào)節(jié)裝配距離的剔除件來滿足不同大小穴盤幼苗的移缽需要。本發(fā)明用于幼苗移缽系統(tǒng)，三自由度機械臂裝上該雙驅(qū)動末端執(zhí)行器，完成平整、刺入取苗、提升、釋放加主動分離的動作，實現(xiàn)不同種類穴盤苗的自動移缽作業(yè)，并最少程度地破壞基質(zhì)和減少基質(zhì)與取苗針分離不徹底現(xiàn)象，提高移缽成功率。
文檔編號A01C11/02GK102487640SQ20111041745
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者劉巖, 盧勁竹, 周偉, 童俊華, 蔣煥煜 申請人:浙江大學