专利名称：一种穴盘苗移栽机械手的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种移栽机构，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移栽的机构。
背景技术：
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，但是在温
室主要作物穴盘苗移栽自动化方面的研究工作较少。因此，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装置迫在眉睫。而移栽机械手是移栽机最
关键部分，它的作用是插入、抓取、保持和释放苗盘中的穴苗，其性能好坏直接影响移栽机
的性能。目前工业上研制的各种机械手应用非常广泛，但由于农业作业对象的娇嫩性和复
杂性、作业环境的非结构性、作业过程的复杂性以及使用对象和价格的特殊性，应用于工业
领域的机械手无法直接满足农业生产的要求，因而要设计特殊的机械手。 近几年，许多西方发达国家依靠其技术与资金方面的优势，研制出了一批高精度，
高质量的机械手，如1987年Kutz等人基于CAD系统设计了移栽机械手。其机械手是一个
并行夹取式夹持器，由1个气缸和1个并行的夹取抓手组成；1990年K. C. Ting等开发一种
气压针式夹持器，该机械手由两个倾斜的针状夹持器和一个电容性接近传感器组成，每根
针都由一个双动空气气缸驱动，针的角度和位置可根据穴盘和秧苗的不同而进行调节，电
容式近程传感器可调节感应距离，保证夹持器夹住而不伤害秧苗。在移栽过程中，针縮进在
一侧，接近穴孔后，针开始伸展，穿入基质中。2001年K. H. Ryu等人设计了一种由气动系统
驱动的夹取装置，该末端器由步进电机、气缸、气动卡盘和夹取指组成，其机械手由步进电
机带动旋转，并根据植株的方位确定针状夹取指的位置，避免抓取时对植株叶片的伤害。气
缸可以推动夹取指插入苗盘的基质中，然后通过气动卡盘的开关来实现对秧苗的抓取、保
持和释放。2002年韩国W. C. Choi又研制出抓苗装置，该装置由五杆形成的轨迹发生器、抓
取指针和指针驱动器三部分构成。 国外的这些机械手大多结构比较复杂，并且由于不同种类的农作物在栽培、种植、 移栽过程中对于机械手的类型、标准等方面的要求不同，因此，现在很难用一种类型的机械 手去实现多种农作物的移栽种植。而我国设施农业的发展还是处于较低水平，只有台湾和 南京农业大学仿造荷兰试制出结构类似的一种机械手，是由平面内四个螺旋形状的滑槽实 现指针收縮的结构，其结构也比较复杂，除此之外未见相关机械手的报道。因此，借鉴工业 中应用的机械手以及国外移栽机械手的特性，研制出结构简单、性能稳定、适合我国国情的 穴盘苗移栽机械手是实现温室生产全程自动化和智能化的前提，对推动我国设施农业的发 展将具有重大的意义。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种结构简单、性能可靠的穴盘苗移栽机械手，能很好配合穴盘苗移栽机使用。 本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的包括气缸、机械手指，其特征是 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。 工作时气缸活塞杆固定不动，气缸筒上下运动带动机械手指上下移动，并通过套
筒的导向实现移栽机械手开合，进而达到抓放穴盘苗的目的，实现穴盘苗的移栽。
本实用新型的优点是结构简单、性能可靠、操作方便，能很好配合穴盘苗移栽机使用。
图1是本实用新型的整体结构示意图。 图2是机械手指安装定位块示意图。 图3是机械手安装定位块示意图。 图4是手指套筒示意图。 图5是机械手指示意图。 图中气缸1、机械手指安装定位块2、机械手安装定位块3、套筒4、机械手指5、活 塞杆6。
具体实施方案 见图l，移栽机械手由五个部分构成即气缸1、机械手指安装定位块2、机械手安 装定位块3、手指套筒4、机械手指5。 第一部分是机械手指开合的气缸l，它是移栽机械手抓苗和放苗的动力部分，通过 气压驱动活塞杆6带动机械手实现抓苗和放苗，如图1中1所示。第二部分是机械手指安 装定位块2，通过螺纹固定在气缸1的一端，再将四个机械手指5通过连接件固定在机械手 指安装定位块2侧面，如图2所示。第三部分是机械手安装定位块3，用于将移栽机械手固 定在移栽机体上，并固定四个手指套筒4，如图3所示。第四部分是机械手指导向的套筒4， 机械手指5 —端连接在机械手指安装定位块2上，然后插入此套筒4中。根据移栽手工作 原理，套筒4设计成具有一定的弯度，以利于更好地抓取穴盘苗，这是移栽机械手的关键部 件，如图4所示。第五部分是机械手指5，根据移栽手的工作原理，移栽手的机械手指设计成 细指形状，指端呈铲状，利于手指入土抓苗，并保证对土壤的扰动较小，如图5所示。将这几 部分连接在一起，通过气缸带动手指运动实现穴盘苗的抓取和放下，进而实现穴盘苗由高 密度穴盘向低密度穴盘的自动移栽，图1为总体结构图。 1、手指开合气缸设计与选型如图1所示，根据机械手入土深度，并在苗坨上方留
下一定的空间，并考虑气缸的标准尺寸，确定手指开合气缸的行程为50mm，再根据手指入土
的受力情况计算气缸活塞杆的推力，然后根据此力计算气缸的缸径为18mm。 2、机械手安装定位块的设计方案根据标准72孔穴盘的尺寸规格，每两穴孔之
间的距离为43mm，为了能同时移栽多个穴盘苗，则机械手安装定位块的水平宽度不应大于
43mm，设计尺寸为40mm。根据移栽机的结构原理，机械手安装在侧卧的导轨上，与导轨上的
4滑块连接，所以机械手安装定位块的侧板设计成与滑块尺寸相吻合，侧板上螺纹孔的尺寸 与滑块上螺纹孔尺寸一致，以便于连接。机械手安装定位块3的水平板上制有四个螺纹孔， 用来安装套筒4，螺纹孔的间距根据移栽手指不同入土角度要求而确定，如图2所示。为了 减轻机械手的重量，同时考虑受力满足要求，机械手安装定位块3的材料选择硬铝结构设 计制造。 3、机械手指安装定位块2的设计方案如图3所示，机械手指安装定位块通过螺纹 固定在气缸的下端，用来定位机械手指，指针一端与定位块侧面的螺纹孔通过螺钉连接，此 设计的关键是保证指针的中心与套筒同心，这样机械手开合自由。 4、套筒的设计方案如图4所示，套筒完成手指抓放苗的导向，根据移栽不同的蔬 菜和花卉，套筒和移栽机械手手指与铅垂方向夹角设计成具有5-18°的角度，根据此入土 角设计套筒的结构，即套筒上半部分为直线，下半部分为圆弧，其角度与机械手指角度相吻合。 5、机械手指的设计方案如图5所示，机械手指为移栽机械手最重要的一部分结 构。根据移栽机及移栽机械手的工作原理，移栽机械手手指设计为四个手指，根据工作条件 及要求，手指设计成铲状针形结构，同时要求尺寸结构简单。
权利要求一种穴盘苗移栽机械手，包括气缸、机械手指，其特征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。
2. 根据权利要求1所述的穴盘苗移栽机械手，其特征是根据蔬菜和花卉穴盘苗种类 不同，套筒和移栽机械手手指与铅垂方向夹角设计成具有5-18°的角度，上半部分为直线， 下半部分为圆弧，两者角度相吻合。
专利摘要本实用新型提供一种穴盘苗移栽机械手，包括气缸、机械手指，其特征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。其特点在于以机器代替手工操作完成蔬菜和花卉穴盘苗移栽，结构简单、方便、实用，性能可靠。
文档编号A01C11/02GK201499444SQ2009202036
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者尚峻峰, 张丽华, 田素博, 董健健, 褚超, 邱立春 申请人:沈阳农业大学