CN104552327A - 劣质钵苗剔除移栽包裹式夹持末端执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种劣质钵苗剔除包裹式夹持末端执行器。包括施力板、四个轴承支架固定圈、四个轴承支架、四个固定销、四个轴承和下压气缸的苗铲下压执行部件；包括四组上导管支座、气缸固定支撑板和两组下导管支座的气缸固定支架部件；由四个结构相同的苗铲杆组成的苗铲滑动执行部件；包括苗铲夹紧气缸、延伸臂和两个连接支架的夹紧苗铲执行部件，四个结构相同苗铲杆，分别安装在苗铲下压执行部件、气缸固定支架部件和夹紧苗铲执行部件之间。气缸固定支撑板上的小孔安装在移栽机三自由度机械臂上，本发明完成沿穴孔壁***、包裹夹紧钵苗、提升、释放钵苗的动作，实现劣质钵苗在自动移栽作业中可靠抓取和有效剔除，提高钵苗剔除移栽抓取成功率。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械中的移栽机械，特别是涉及一种劣质钵苗剔除移栽包裹式夹持末端执行器。
背景技术
工厂穴盘育苗技术目前已在世界范围广泛应用。穴盘苗出厂前需对钵苗质量进行检查，将劣质苗剔除并用健康苗替换。传统采用手工作业，工人在温室工作环境恶劣，生产效率低，采用机械化进行剔除和补种移栽，可解决上述问题，具钵苗的移栽一致性好。
移钵设备通过末端执行器实现对钵苗的抓取和释放，需适应不同作物品种及不同基质、含水率状况的钵苗，显然末端执行器开发成为温室的钵苗机械移栽作业的一项关键技术。1987年，Kutz等人设计了一种并行夹取式末端执行件，由1个气缸和1个并行的夹取抓手组成,只有张开和合拢两种状态，保证能够夹持住基质，在3.3分钟内能完成36个苗的移植，存活率达96％；1990年，Ting 等人开发针状SNS夹持器，针由双动空气气缸驱动，针的角度和位置可根据穴盘和秧苗的不同而进行调节，苗盘移钵作业成功率在50%-95%。这些末端执行器适合对健康苗的移栽，对根系弱的劣质钵苗夹持易碎，剔除移栽效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种劣质钵苗剔除移栽包裹式夹持末端执行器，该包裹式夹持移栽末端执行器可以完成沿穴孔壁***、包裹夹紧钵苗、提升、释放钵苗的动作，实现劣质钵苗的自动剔除移栽作业。
本发明采用的技术方案如下：
本发明从上至下依次包括苗铲下压执行部件、气缸固定支架部件和夹紧苗铲执行部件，苗铲滑动执行部件的四个结构相同苗铲杆，分别安装在苗铲下压执行部件、气缸固定支架部件和夹紧苗铲执行部件之间，其四个苗铲均位于夹紧苗铲执行部件下方。
所述苗铲下压执行部件，包括：施力板、四个轴承支架固定圈、四个轴承支架、四个固定销、四个轴承和下压气缸；施力板是一块正方形压板，下压气缸的气缸杆安装在施力板下面中心处，施力板四边中心位置分别对称开有长槽，每个长槽均与各自的边相垂直，四个轴承支架的一端穿过各自的长槽，分别用轴承支架固定圈固接，四个轴承支架的另一端均开有凹槽，凹槽内均装有轴承，分别用固定销与轴承形成转动副。
所述气缸固定支架部件，包括：四组上导管支座、气缸固定支撑板和两组下导管支座；气缸固定支撑板是一块呈“凸”字形板，“凸”字形板的小方形靠外沿开有用于安装在移栽机三自由度机械臂上的小孔，苗铲下压执行部件的下压气缸的无杆端面与“凸”字形板的大方形中心固接，“凸”字形板的四边开有与苗铲下压执行部件中的施力板四边长槽相对应的长槽，“凸”字形板的大方形上表面的四个长槽两侧边分别装有一组上导管支座，“凸”字形板的大方形下表面沿小方形方向的两个长槽两侧边分别装有一组下导管支座。
所述苗铲滑动执行部件，由四个结构相同的苗铲杆组成；每个苗铲杆均包括：苗铲、长导杆、苗铲杆导管、复位弹簧、两个定位挡圈和轴承压板；长导杆下端与梯形苗铲下底的连接杆固接，苗铲杆导管的两端分别有方形导管封盖，长导杆上端穿过苗铲杆导管内的复位弹簧直至苗铲杆导管外，复位弹簧的一端顶在靠近苗铲一侧的方形导管封盖上，复位弹簧的另一端顶在位于长导杆上的定位挡圈上，位于苗铲杆导管外的长导杆上依次固接有另一定位挡圈和轴承压板。
所述夹紧苗铲执行部件，包括：苗铲夹紧气缸、延伸臂和两个连接支架；苗铲夹紧气缸无杆法兰端与气缸固定支撑板下表面中心固接，苗铲夹紧气缸有杆端与延伸臂中心固接，延伸臂两端分别与各自连接支架的一端转动副连接；
苗铲滑动执行部件中的两个苗铲杆导管对称***各自大方形“凸”字形板对称的两个长槽内，靠近苗铲一侧的两个方形导管封盖与各自连接支架的另一端转动副连接，另一侧的两个方形导管封盖与气缸固定支撑板上各自对称的导管支座转动副连接，两根长导杆上的轴承压板上的凹槽分别与各自两个轴承支架的另一端的轴承滑动连接；苗铲滑动执行部件中的另外两个苗铲杆导管对称***各自大方形“凸”字形板对称的另外两个长槽内，靠近苗铲一侧的另外两个方形导管封盖与各自另外连接支架的另一端转动副连接，另一侧的另外方形导管封盖与气缸固定支撑板上各自对称的导管支座转动副连接，另外两根长导杆上的轴承压板上的凹槽分别与另外各自两个轴承支架的另一端的轴承滑动连接。
本发明具有的有益效果是：
本发明用于钵苗移栽***，气缸固定支撑板上的小孔安装在移栽机三自由度机械臂上，完成沿穴孔壁***、包裹夹紧钵苗、提升、释放钵苗的动作，实现劣质钵苗在自动移栽作业中可靠抓取和有效剔除，提高钵苗移栽中剔除移栽抓取成功率。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是苗铲下压执行部件的立体结构示意图。
图3是气缸固定支架部件的立体结构示意图。
图4是苗铲滑动执行部件正视结构示意图。
图5是夹紧苗铲执行部件立体结构示意图。
图6是本发明的剔苗移栽作业动作过程示意图。
图中：1、苗铲下压执行部件，2、气缸固定支架部件，3、苗铲滑动执行部件，4、夹紧苗铲执行部件，5、施力板，6、轴承支架固定圈，7、轴承支架，8、固定销，9、轴承，10、下压气缸，11、上导管支座，12、气缸固定支撑板，13、下导管支座，14、苗铲，15、长导杆，16、方形导管封盖，17、苗铲杆导管，18、复位弹簧，19、定位挡圈，20、轴承压板，21、苗铲夹紧气缸，22、延伸臂，23、连接支架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明从上至下依次包括：苗铲下压执行部件1、气缸固定支架部件2和夹紧苗铲执行部件4，苗铲滑动执行部件3的四个结构相同苗铲杆，分别安装在苗铲下压执行部件1、气缸固定支架部件2和夹紧苗铲执行部件4之间，其四个苗铲均位于夹紧苗铲执行部件4下方。
如图2所示，所述苗铲下压执行部件1，包括：施力板5、四个轴承支架固定圈6、四个轴承支架7、四个固定销8、四个轴承9和下压气缸10；施力板5是一块正方形压板，下压气缸10的气缸杆安装在施力板5下面中心处，施力板5四边中心位置分别对称开有长槽，每个长槽均与各自的边相垂直，四个轴承支架7的一端穿过各自的长槽，分别用轴承支架固定圈6固接，四个轴承支架7的另一端均开有凹槽，凹槽内均装有轴承，分别用固定销8与轴承形成转动副。
如图2、图3所示，所述气缸固定支架部件2，包括：四组上导管支座11、气缸固定支撑板12和两组下导管支座13；气缸固定支撑板12是一块呈“凸”字形板，“凸”字形板的小方形靠外沿开有用于安装在移栽机三自由度机械臂上的小孔，苗铲下压执行部件1的下压气缸10的无杆端面与“凸”字形板的大方形中心固接，“凸”字形板的四边开有与苗铲下压执行部件1中的施力板5四边长槽相对应的长槽，“凸”字形板的大方形上表面的四个长槽两侧边分别装有一组上导管支座11，“凸”字形板的大方形下表面沿小方形方向的两个长槽两侧边分别装有一组下导管支座13。
如图4所示，所述苗铲滑动执行部件3，由四个结构相同的苗铲杆组成；每个苗铲杆均包括：苗铲14、长导杆15、苗铲杆导管17、复位弹簧18、两个定位挡圈19和轴承压板20；长导杆15下端与梯形苗铲14下底的连接杆固接，苗铲杆导管17的两端分别有方形导管封盖16，长导杆15上端穿过苗铲杆导管17内的复位弹簧18直至苗铲杆导管17外，复位弹簧18的一端顶在靠近苗铲一侧的方形导管封盖16上，复位弹簧18的另一端顶在位于长导杆15上的定位挡圈19上，位于苗铲杆导管17外的长导杆15上依次固接有另一定位挡圈19和轴承压板20。
如图5所示，所述夹紧苗铲执行部件4，包括：苗铲夹紧气缸21、延伸臂22和两个连接支架23；苗铲夹紧气缸21无杆法兰端与气缸固定支撑板12下表面中心固接，苗铲夹紧气缸21有杆端与延伸臂21中心固接，延伸臂21两端分别与各自连接支架23的一端转动副连接。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，苗铲滑动执行部件3中的两个苗铲杆导管17对称***各自大方形“凸”字形板对称的两个长槽内，靠近苗铲一侧的两个方形导管封盖16与各自连接支架23的另一端转动副连接，另一侧的两个方形导管封盖16与气缸固定支撑板12上各自对称的导管支座11转动副连接，两根长导杆15上的轴承压板20上的凹槽分别与各自两个轴承支架7的另一端的轴承9滑动连接；苗铲滑动执行部件3中的另外两个苗铲杆导管17对称***各自大方形“凸”字形板对称的另外两个长槽内，靠近苗铲一侧的另外两个方形导管封盖16与各自另外连接支架23的另一端转动副连接，另一侧的另外方形导管封盖16与气缸固定支撑板12上各自对称的导管支座11转动副连接，另外两根长导杆15上的轴承压板20上的凹槽分别与另外各自两个轴承支架7的另一端的轴承9滑动连接，四个轴承9分别与四个苗铲滑动执行部件3上的轴承压板20线接触形成高副。
本发明的具体工作过程如下：
三自由度机械臂带着安装的劣质钵苗剔除移栽包裹式夹持末端执行器平移到劣质钵苗穴孔的上方，如图6(a)所示，下降至接近劣质钵苗坨位置，如图6(b)所示；接通下压气缸10管路的气源，此时下压气缸10气缸杆变为收缩状态，使下压气缸10驱动的施力板5、轴承支架7和轴承9均下降，也推动苗铲滑动执行部件3的长导杆15和苗铲14下降，在苗铲杆导管17内部的复位弹簧18也处于压缩状态，四个苗铲14均沿穴孔壁***劣质钵苗坨，如图6(c)所示。
接通苗铲夹紧气缸21管路的气源，此时苗铲夹紧气缸21气缸杆变为收缩状态，带动延伸臂22向上运动，同时拖动两个连接支架23和与其连接的两个苗铲滑动执行部件3，使两个苗铲14的夹持钵苗角度变小，与另两个苗铲14对钵苗形成包裹式夹紧，如图6(d) 所示。
三自由度机械臂带动劣质钵苗剔除移栽包裹式夹持末端执行器向上移动，夹持着钵苗离开穴孔，如图6(e)所示，并向劣质钵苗盛放容器移动。当移动到要进行钵苗释放作业的盛放容器上方后，接通苗铲夹紧气缸21和下压气缸10管路的气源，此时苗铲夹紧气缸21气缸杆变为伸出状态，带动延伸臂22向下运动，同时推动两个连接支架23和与其连接的两个苗铲滑动执行部件3，使两个苗铲14的夹持钵苗角度变大；此时下压气缸10气缸杆变为伸出状态，使下压气缸10驱动的施力板5、轴承支架7和轴承9均上升，苗铲滑动执行部件3的长导杆15和苗铲14在苗铲杆导管17内部的复位弹簧18伸展作用下也上升， 四个苗铲14的张开面更大，劣质钵苗坨自由落体落入劣质钵苗盛放容器中，如图6(f)所示，完成一次钵苗的剔除移栽作业。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种劣质钵苗剔除包裹式夹持末端执行器，其特征在于，从上至下依次包括：苗铲下压执行部件（1）、气缸固定支架部件（2）和夹紧苗铲执行部件（4），苗铲滑动执行部件（3）的四个结构相同苗铲杆，分别安装在苗铲下压执行部件（1）、气缸固定支架部件（2）和夹紧苗铲执行部件（4）之间，其四个苗铲均位于夹紧苗铲执行部件（4）下方。
2.根据权利要求1所述一种劣质钵苗剔除包裹式夹持末端执行器，其特征在于，所述苗铲下压执行部件（1），包括：施力板（5）、四个轴承支架固定圈、四个轴承支架、四个固定销、四个轴承和下压气缸（10）；
施力板（5）是一块正方形压板，下压气缸（10）的气缸杆安装在施力板（5）下面中心处，施力板（5）四边中心位置分别对称开有长槽，每个长槽均与各自的边相垂直，四个轴承支架的一端穿过各自的长槽，分别用轴承支架固定圈固接，四个轴承支架的另一端均开有凹槽，凹槽内均装有轴承，分别用固定销（8）与轴承形成转动副。
3.根据权利要求1所述一种劣质钵苗剔除包裹式夹持末端执行器，其特征在于，所述气缸固定支架部件（2），包括：四组上导管支座、气缸固定支撑板（12）和两组下导管支座；气缸固定支撑板（12）是一块呈“凸”字形板，“凸”字形板的小方形靠外沿开有用于安装在移栽机三自由度机械臂上的小孔，苗铲下压执行部件（1）的下压气缸（10）的无杆端面与“凸”字形板的大方形中心固接，“凸”字形板的四边开有与苗铲下压执行部件（1）中的施力板（5）四边长槽相对应的长槽，“凸”字形板的大方形上表面的四个长槽两侧边分别装有一组上导管支座（11），“凸”字形板的大方形下表面沿小方形方向的两个长槽两侧边分别装有一组下导管支座。
4.根据权利要求1所述一种劣质钵苗剔除包裹式夹持末端执行器，其特征在于，所述苗铲滑动执行部件（3），由四个结构相同的苗铲杆组成；每个苗铲杆均包括：苗铲（14）、长导杆（15）、苗铲杆导管（17）、复位弹簧（18）、两个定位挡圈和轴承压板（20）；长导杆（15）下端与梯形苗铲（14）下底的连接杆固接，苗铲杆导管（17）的两端分别有方形导管封盖，长导杆（15）上端穿过苗铲杆导管（17）内的复位弹簧（18）直至苗铲杆导管（17）外，复位弹簧（18）的一端顶在靠近苗铲一侧的方形导管封盖上，复位弹簧（18）的另一端顶在位于长导杆（15）上的定位挡圈上，位于苗铲杆导管（17）外的长导杆（15）上依次固接有另一定位挡圈和轴承压板（20）。
5.根据权利要求1所述一种劣质钵苗剔除包裹式夹持末端执行器，其特征在于，所述夹紧苗铲执行部件（4），包括：苗铲夹紧气缸（21）、延伸臂（22）和两个连接支架；苗铲夹紧气缸（21）无杆法兰端与气缸固定支撑板（12）下表面中心固接，苗铲夹紧气缸（21）有杆端与延伸臂（21）中心固接，延伸臂（21）两端分别与各自连接支架的一端转动副连接；
苗铲滑动执行部件（3）中的两个苗铲杆导管（17）对称***各自大方形“凸”字形板对称的两个长槽内，靠近苗铲一侧的两个方形导管封盖与各自连接支架的另一端转动副连接，另一侧的两个方形导管封盖与气缸固定支撑板（12）上各自对称的导管支座转动副连接，两根长导杆上的轴承压板上的凹槽分别与各自两个轴承支架的另一端的轴承滑动连接；苗铲滑动执行部件（3）中的另外两个苗铲杆导管（17）对称***各自大方形“凸”字形板对称的另外两个长槽内，靠近苗铲一侧的另外两个方形导管封盖与各自另外连接支架的另一端转动副连接，另一侧的另外方形导管封盖与气缸固定支撑板（12）上各自对称的导管支座（11）转动副连接，另外两根长导杆上的轴承压板上的凹槽分别与另外各自两个轴承支架的另一端的轴承滑动连接。
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