一种幼苗自动夹取装置及全自动移栽机

本发明涉及农业机械，特别是涉及一种适用于丘陵山区蔬菜的自动化移栽幼苗的全自动移栽机。

背景技术：

1、我国是蔬菜产业第一大国，移栽是蔬菜种植的重要环节。随着蔬菜需求量的增大，育苗技术的发展以及劳动成本的上升，因人工移栽劳动强度大，移栽效率低的问题，促进了幼苗自动移栽机械的发展。但是现有的普通移栽机都是运用于面积宽广的平原地区，且普通自动移栽机的重量和体积都很大，对于像西南地区的丘陵、山地等地区，普通自动移栽机无法使用。当然也有使用半自动移栽机，但存在穴盘移栽不精确以及效率低下的问题。同时，现有的移栽机的幼苗夹取装置，一般采用从幼苗的顶部直接抓取幼苗的方式，且采用刚性的夹苗爪，存在严重的损坏幼苗的隐患，并且在幼苗高度不一致的情况下，还会出现漏抓的情况。

2、因此，本领域技术人员致力于开发一种抓取精准、可以保护幼苗的幼苗自动夹取装置及全自动移栽机。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明公开了一种幼苗自动夹取装置及全自动移栽机，所要解决的技术问题是提供一种抓取精准、可以保护幼苗的幼苗自动夹取装置及全自动移栽机。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种幼苗自动夹取装置，包括平移动力机构，所述平移动力机构上安装有旋转机构，平移动力机构可驱动所述旋转机构平移；所述旋转机构包括轴向沿竖向和轴向沿水平方向的旋转关节，末端的所述旋转关节铰接有平行四边形连杆机构，所述平行四边形连杆机构的自由端连接有柔性夹苗爪，平行四边形连杆机构驱动所述柔性夹苗爪平行夹苗。

3、优选的，所述平移动力机构包括龙门架，所述龙门架的横梁上安装有可转动的丝杠，丝杠通过伺服电机驱动，所述丝杠上螺纹配合有滑块，且滑块设有与所述横梁相配合的卡槽，滑块可沿横梁滑动。所述滑块的底部连接有水平旋转关节，所述水平旋转关节的转轴沿竖直方向设置；所述水平旋转关节的转轴连接有竖直旋转关节，所述竖直旋转关节的转轴沿水平方向设置，旋转关节的转轴均设有驱动电机。这样，在两个旋转关节的设置下，柔性夹苗爪可以在水平面进行360°的转动，同时在竖直面内摆动，从而对柔性夹苗爪进行准确的定位，实现对幼苗的精准抓取。

4、优选的，所述龙门架上还安装有用于对穴盘定位的摄像头，所述摄像头包括一个单目相机，可以对穴盘及幼苗的位置进行准确定位，进一步实现对幼苗的精准抓取。

5、优选的，所述竖直旋转关节的转轴通过连接架与所述水平旋转关节连接，竖直旋转关节还铰接有第一连杆，所述连接架上铰接有第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的自由端与安装座铰接；所述连接架、第一连杆、第二连杆和安装座形成所述平行四边形连杆机构。通过转动所述水平旋转关节，可以使整个平行四边形连杆机构在同一水平面内转动；通过转动所述竖直旋转关节的转轴，可以使整个平行四边形连杆机构在同一竖直平面内转动；通过以上各结构的综合运动的调节，加上平移动力机构的水平移动，进而实现对夹取位置的准确定位。

6、优选的，所述安装座上安装所述柔性夹苗爪，所述柔性夹苗爪包括外壳、空心硅胶内芯和弹簧，所述外壳内设置所述空心硅胶内芯形成柔性夹，两个所述柔性夹之间设置所述弹簧。所述安装座的内部具有上安装槽和下安装槽，所述上安装槽内铰接所述第一连杆，所述下安装槽内固定有气缸，用于对柔性夹苗爪充气，使柔性夹苗爪膨胀，并夹住幼苗。所述下安装槽装有气管与空心硅胶内芯连接，用于对柔性夹苗爪内空心硅胶内芯进行充气，内部硅胶充气产生作用力抵消弹簧的弹力，使得外壳闭合，外部硅胶负责继续充气膨胀紧紧夹住幼苗。通过设置柔性夹苗爪，可以避免现有技术中采用刚性夹苗爪严重损坏幼苗的隐患。

7、本发明还提供了一种幼苗全自动移栽机，包括如上所述的幼苗自动夹取装置。

8、优选的，本发明提供的幼苗全自动移栽机，还包括机架，所述机架上安装所述平移动力机构，平移动力机构用于驱动所述旋转机构平移。机架行进的前后端分别安装有升降装置，两个所述升降装置之间配合安装有传送装置。所述升降装置用于分层叠放穴盘，所述传送装置用于将一端的升降装置上的穴盘传送至另一端的升降装置上。所述机架上还设有栽植装置，所述栽植装置位于所述传送装置的下方，在所述柔性夹苗爪将穴盘上的幼苗取下后，栽植装置用于将幼苗栽种于土中。所述龙门架上还安装有用于控制整机的电气控制箱，电气控制箱与平移动力机构、升降装置、传送装置、柔性夹苗爪和栽植装置等均电性连接。

9、优选的，所述升降装置包括固定架和升降架，所述固定架包括对称设置的支撑架，每侧的所述支撑架包括垂直连接的底杆和竖杆，所述竖杆上设有两组轴向沿水平方向的齿轮。所述升降架设有若干等距的层架，所述层架的两侧分别设置有沿竖直方向的齿条，每侧的所述齿条与所述齿轮相啮合，且齿轮连接有动力电机。通过动力电机驱动齿轮转动，齿轮带动齿条上下移动，从而使升降架实现升降。

10、优选的，所述传送装置包括转辊，所述转辊的两端分别转动设置于同侧的所述固定架的竖杆上，机架行进的前后端的两个所述转辊之间连接有传送皮带，且转辊连接有动力电机。所述传送皮带的上侧之间可放置穴盘，且传送装置位于所述平移动力机构的下侧。传送皮带位于层架内，在层架下降时，预先放置于层架上的装有幼苗的穴盘刚好落于传送皮带上，通过动力电机驱动所述转辊转动，转辊带动传送皮带运动运动，从而可将穴盘传送至柔性夹苗爪的下方后停止，柔性夹苗爪通过定位后夹取幼苗。

11、优选的，所述栽植装置包括与所述机架连接的动力传动轴，所述动力传动轴上铰接有复合平行连杆，所述复合平行连杆的末端安装有鸭嘴式栽植器。柔性夹苗爪将夹取的幼苗放入鸭嘴式栽植器中，鸭嘴式栽植器完成栽种。由此不断往返完成全自动移栽过程，一个穴盘上幼苗栽植完后传送皮带继续运动，运动至另一侧后，层架上升，将穴盘依次收回至层架上，便于集中回收。整个移栽机由机架上的电池供电提供动力，电气控制箱负责整机的控制。

12、本发明的有益效果是：

13、通过设置平移动力机构，可以使柔性夹苗爪在水平方向上进行较大范围的移动，以保证柔性夹苗爪可以从穴盘的一侧移至另一侧。同时，通过旋转机构的设置，轴向沿竖向的旋转关节可以使柔性夹苗爪在水平面进行360°的转动，轴向沿水平方向的旋转关节可以使柔性夹苗爪在竖直面内的摆动，从而对柔性夹苗爪进行准确的定位，实现精准的抓取。此外，还通过平行四边形连杆机构的设置，使得柔性夹苗爪可以在小范围内上下摆动，便于夹取幼苗，并且柔性夹苗爪水平设置于平行四边形连杆机构的末端，实现柔性的平行夹苗，避免夹坏幼苗，同时还对幼苗起到了保护作用。

技术特征：

1.一种幼苗自动夹取装置，其特征在于：包括平移动力机构(11)，所述平移动力机构(11)上安装有旋转机构(12)，平移动力机构(11)可驱动所述旋转机构(12)平移；所述旋转机构(12)包括轴向沿竖向和轴向沿水平方向的旋转关节，末端的所述旋转关节铰接有平行四边形连杆机构(13)，所述平行四边形连杆机构(13)的自由端连接有柔性夹苗爪(14)，平行四边形连杆机构(13)驱动所述柔性夹苗爪(14)平行夹苗。

2.如权利要求1所述的幼苗自动夹取装置，其特征在于：所述平移动力机构(11)包括龙门架(111)，所述龙门架(111)的横梁上安装有可转动的丝杠(112)，所述丝杠(112)上螺纹配合有滑块(113)，所述滑块(113)的底部连接有水平旋转关节(121)，所述水平旋转关节(121)连接有竖直旋转关节(122)。

3.如权利要求2所述的幼苗自动夹取装置，其特征在于：所述龙门架(111)上还安装有用于对穴盘(7)定位的摄像头(114)。

4.如权利要求2所述的幼苗自动夹取装置，其特征在于：所述竖直旋转关节(122)通过连接架(133)与所述水平旋转关节(121)连接，竖直旋转关节(122)还铰接有第一连杆(131)，所述连接架(133)上铰接有第二连杆(132)，所述第一连杆(131)和第二连杆(132)的自由端与安装座(134)铰接；所述连接架(133)、第一连杆(131)、第二连杆(132)和安装座(134)形成所述平行四边形连杆机构(13)。

5.如权利要求4所述的幼苗自动夹取装置，其特征在于：所述安装座(134)上安装所述柔性夹苗爪(14)，所述柔性夹苗爪(14)包括外壳(141)、空心硅胶内芯(142)和弹簧(143)，所述外壳(141)内设置所述空心硅胶内芯(142)形成柔性夹，两个所述柔性夹之间设置所述弹簧(143)。

6.一种幼苗全自动移栽机，其特征在于：包括如权利要求2至5任意一项所述的幼苗自动夹取装置(1)。

7.如权利要求6所述的幼苗全自动移栽机，其特征在于：还包括机架(2)，所述机架(2)上安装所述平移动力机构(11)，机架(2)的前后端分别安装有升降装置(3)，两个所述升降装置(3)之间配合安装有传送装置(4)；所述升降装置(3)用于分层叠放穴盘(7)，所述传送装置(4)用于将一端的升降装置(3)上的穴盘(7)传送至另一端的升降装置(3)上；所述机架(2)上还设有栽植装置(5)，所述栽植装置(5)位于所述传送装置(4)的下方；所述龙门架(111)上还安装有用于控制整机的电气控制箱(6)。

8.如权利要求7所述的幼苗全自动移栽机，其特征在于：所述升降装置(3)包括固定架(31)和升降架(32)，所述固定架(31)上设有若干轴向沿水平方向的齿轮(311)，所述升降架(32)上沿竖向设有齿条(321)，所述齿条(321)与所述齿轮(311)相啮合，且齿轮(311)连接有动力源；所述升降架(32)设有若干等距的层架(322)，所述层架(322)的两侧分别设置所述齿条(321)。

9.如权利要求8所述的幼苗全自动移栽机，其特征在于：所述传送装置(4)包括分别设置于所述固定架(31)上的转辊(41)，两个所述转辊(41)之间连接有传送皮带(42)，且转辊(41)连接有动力源；所述传送皮带(42)的上侧之间可放置穴盘(7)，且传送装置(4)位于所述平移动力机构(11)的下侧。

10.如权利要求7所述的幼苗全自动移栽机，其特征在于：所述栽植装置(5)包括与所述机架(2)连接的动力传动轴(51)，所述动力传动轴(51)上铰接有复合平行连杆(52)，所述复合平行连杆(52)的末端安装有鸭嘴式栽植器(53)。

技术总结本发明涉及农业机械技术领域，特别是涉及一种适用于丘陵山区蔬菜的自动化移栽幼苗的全自动移栽机。本发明公开了一种幼苗自动夹取装置，包括平移动力机构，平移动力机构上安装有旋转机构，平移动力机构可驱动旋转机构平移；旋转机构包括轴向沿竖向和轴向沿水平方向的旋转关节，末端的旋转关节铰接有平行四边形连杆机构，平行四边形连杆机构的自由端铰接有柔性夹苗爪，平行四边形连杆机构驱动柔性夹苗爪平行夹苗。本发明解决的技术问题是提供一种抓取精准、可以保护幼苗的幼苗自动夹取装置及全自动移栽机。技术研发人员：陈子文,曾添明,姚宇熙,李守太,杨明金,杨玲,杨仕,蒲应俊受保护的技术使用者：西南大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2