专利名称：钵苗移栽插入夹取式末端执行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种农业机械中的移栽机械，特别是涉及一种钵苗移栽插入夹取式末端执行器。
背景技术：
穴盘育苗技术自新起，广受市场欢迎。农户直接从育苗工厂取钵苗进行移栽生产，便于管理和获得较高的农作物产量。穴盘苗在培育过程中，要对钵苗长势不好或漏播的穴孔进行健康苗补种作业，传统采用劳动力在温室作业，环境恶劣，生产效率不高，而采用机械化移钵设备可以解决上述问题，且使钵苗移栽的一致性要好。移钵设备中直接与苗钵作用的末端执行器须能实现稳定抓取和有效释放，且对不同作物品种及不同规格穴盘的适应性要强，秧苗的损伤率要低，显然钵苗机械移栽作业中，开发设计适合温室的钵苗移栽作业的末端执行器成为一项关键技术。1987年，Kutz等人设计了一种并行夹取式末端执行件，由I个气缸和I个并行的夹取抓手组成，只有张开和合拢两种状态，对基质施加大约为4N的力，以保证能够夹持住基质而又不伤害作物，在392孔和36孔的相邻苗盘，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，从600孔到48孔苗盘移钵作业成功率在50%-95%。但是这些末端执行器功能还须进一步完善，特别是适应不同种类钵苗和有效夹取释放问题，影响末端执行器的适应性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钵苗移栽插入夹取式末端执行器，该插入夹取式末端执行器可以完成插入苗钵、夹紧苗钵、提升、释放苗钵、苗针分离的动作，实现钵苗的自动移栽作业。本发明采用的技术方案如下
本发明包括苗针推动执行部件和苗针导向夹取执行部件；其中
O苗针推动执行部件包括苗针推动气缸、方形移动副施力板、四块滑块、四个苗针紧固转动件和四根苗针；苗针推动气缸位于插入夹取式末端执行器的上部，并通过朝下的气缸杆固连在凸形气缸固定板上，苗针推动气缸的下端面朝上，与方形移动副施力板中部下端面固定连接，方形移动副施力板沿对角线四个方向开有长槽，分别与各自的滑块形成滑动副，所述每个滑块分别与各自的苗针紧固转动件通过销子形成转动副，苗针贯穿苗针紧固转动件后固定；
2)苗针导向夹取执行部件包括夹苗气缸、凸形气缸固定板、四个可固定滑块、八个苗管紧固转动件、施力十字架、推力杆、四个Y型连接块、气缸限位块、四根苗针管；夹苗气缸位于插入夹取式末端执行器的下部，夹 苗气缸下端面朝上，与凸形气缸固定板大端下端面固定连接，凸形气缸固定板大端沿对角线四个方向分别开有长槽，四个可固定滑块分别卡在各自长槽内调节安装位置后固定，所述每个滑块分别与上端各自的苗管紧固转动件通过销子形成转动副；夹苗气缸上端面朝下，夹苗气缸气缸杆与推力杆同轴心连接，所述推力杆从上至下穿过气缸限位块和施力十字架通过螺丝固定；施力十字架四个臂中间分别开有槽，每个槽分别与各自Y型连接块小头通过销子形成转动副，每个Y型连接块大头与下端各自苗管紧固转动件通过销子形成转动副，四根苗针管分别穿过各自上下两个苗管紧固转动件并通过螺丝固定，苗针从上至下穿过苗针紧固转动件和苗针管，苗针中部与苗针管形成滑动副。本发明具有的有益效果是
本发明用于钵苗移栽系统，三自由度机械臂装上该插入夹取式末端执行器，完成插入苗钵、夹紧苗钵、提升、释放苗钵、苗针分离的动作，实现不同种类钵苗在自动移栽作业中有效夹取和稳定分离，提高钵苗移栽成功率。
图1是本发明的立体结构示意图。图2是苗针推动执行部件的立体结构示意图。图3是苗针导向夹取执行部件的立体结构示意图。图4是可固定滑块结构示意图。图5是气缸固定板结构示意图。图6是施力十字架结构示意图。
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图7是本发明的移钵作业动作过程示意图。图中1、苗针推动执行部件，2、苗针导向夹取执行部件，3、苗针推动气缸，4、夹苗气缸，5、凸形气缸固定板，6、移动副施力板，7、苗针紧固转动件，8、滑块，9、苗针，10、苗管紧固转动件，11、可固定滑块，12、气缸限位块，13、施力十字架，14、推力杆，15,Y型连接块，16、
苗针管。
具体实施例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、图2、图3所示，本发明包括苗针推动执行部件I和苗针导向夹取执行部件2 ;其中
如图1、图2、图5所示,苗针推动执行部件1:包括苗针推动气缸3、方形移动副施力板
6、四块滑块8、四个苗针紧固转动件7和四根苗针9 ;苗针推动气缸3位于插入夹取式末端执行器的上部，并通过朝下的气缸杆固连在凸形气缸固定板5上，苗针推动气缸3的下端面朝上，与方形移动副施力板6中部下端面通过四个螺丝固定连接，方形移动副施力板6沿对角线四个方向开有长槽，分别与各自的滑块8形成滑动副，所述每个滑块分别与各自的苗针紧固转动件7通过销子形成转动副，苗针9贯穿苗针紧固转动件7后固定通过顶丝紧固定。如图1、图3、图4、图5、图6所示，苗针导向夹取执行部件2 :包括夹苗气缸4、凸形气缸固定板5、四个可固定滑块11、八个苗管紧固转动件10、施力十字架13、推力杆14、四个Y型连接块15、气缸限位块12、四根苗针管16 ;夹苗气缸4位于插入夹取式末端执行器的下部，夹苗气缸4下端面朝上，与凸形气缸固定板5大端下端面通过四个螺丝固定连接，凸形气缸固定板5大端沿对角线四个方向分别开有长槽，四个可固定滑块11分别卡在各自长槽内调节安装位置后并通过螺丝固定，在凸形气缸固定板5的小端凸形块上开有一个与三自由度机械臂连接的孔，所述每个滑块分别与上端各自的苗管紧固转动件10通过销子形成转动副；夹苗气缸4上端面朝下，夹苗气缸4气缸杆与推力杆14同轴心连接，所述推力杆从上至下穿过气缸限位块12和施力十字架13通过螺丝固定；施力十字架13四个臂中间分别开有槽，每个槽分别与各自Y型连接块15小头通过销子形成转动副，每个Y型连接块15大头与下端各自苗管紧固转动件10通过销子形成转动副，四根苗针管16分别穿过各自上下两个苗管紧固转动件10并通过螺丝固定，苗针9从上至下穿过苗针紧固转动件7和苗针管16，苗针9中部与苗针管16形成滑动副。本发明的具体工作过程如下
三自由度机械臂带着安装的插入夹取式末端执行器平移到移栽穴盘的移栽钵苗穴孔的上方，如图7(a)所示，下降至接近苗钵位置，如图7(b)所示；接通气动苗针推动气缸3管路的气源，此时苗针推动气缸3气缸杆变为收缩状态，使推动气缸3驱动的苗针推动执行部件2下降，滑块8内侧面与移动副施力板6的长槽向心侧面最近位置，苗针9顺着苗针管16向下移动，苗针9针尖插入苗钵,如图7 (c)所示。接通夹苗气缸4管路的气源，此时夹苗气缸4气缸杆变为收缩状态，带动推力杆14及其上的气缸限位块12和施力十字架13向上移动，气缸限位块12与夹苗气缸4上端面接触限制推力杆14向上运动，苗针管16在施力十字架13和Y型连接块的拖动下改变夹取角度，苗针管16带动苗针9针尖距苗钵中心最近位置夹紧苗钵,如图7 (d)所示。三自由度机械臂带动插入夹取式末端执行器向上移动，夹持着钵苗离开移栽穴盘，如图7(e)所示，并向目的穴盘移动。当移动到要进行移钵作业的目的穴盘的空穴上方后，三自由度机械臂带动插入夹取式末端执行器向下运动，被四个苗针9夹持着要进行移钵作业的钵苗进入目的穴盘空穴中，如图7(f)所示。
接通夹苗气缸4管路的气源，此时夹苗气缸4气缸杆变为伸出状态，带动推力杆14及其上的气缸限位块12和施力十字架13向下移动，苗针管16在施力十字架13和Y型连接块的推动下改变夹取角度，苗针管16带动苗针9释放苗钵,如图7(g)所示。接通气动苗针推动气缸3管路的气源，此时苗针推动气缸3气缸杆变为伸出状态，使推动气缸3驱动的苗针推动执行部件2上升，滑块8内侧面与移动副施力板6的长槽向心侧面最远位置，苗针9顺着苗针管16向上移动，苗针9离开苗钵，如图7(h)所示，三自由度机械臂带动插入夹取式末端执行器离开目的穴盘，如图7 (i)所示，完成一次钵苗的移栽作业。通过调整插入夹取式末端执行器上的可固定滑块11和气缸限位块12位置，可以改变苗针管16的倾斜角度，最终改变苗针9刺入苗钵的角度和位置，满足不同穴盘和不同作物的生产需要。本发明也可将施力十字架变为施力三角架，相应均布三个苗针管和三个苗针，三个可固定滑块和三个滑块，开三条均布槽的移动副施力板组装成型，三个取苗针相位差为120度角布置。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，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种钵苗移栽插入夹取式末端执行器，其特征在于包括苗针推动执行部件(I)和苗针导向夹取执行部件(2);其中 1)苗针推动执行部件(I):包括苗针推动气缸(3)、方形移动副施力板(6)、四块滑块(8)、四个苗针紧固转动件(7)和四根苗针(9);苗针推动气缸(3)位于插入夹取式末端执行器的上部，并通过朝下的气缸杆固连在凸形气缸固定板(5)上，苗针推动气缸(3)的下端面朝上，与方形移动副施力板(6)中部下端面固定连接，方形移动副施力板(6)沿对角线四个方向开有长槽，分别与各自的滑块(8)形成滑动副，所述每个滑块分别与各自的苗针紧固转动件(7)通过销子形成转动副，苗针(9)贯穿苗针紧固转动件(7)后固定； 2)苗针导向夹取执行部件(2):包括夹苗气缸(4)、凸形气缸固定板(5)、四个可固定滑块(11)、八个苗管紧固转动件(10)、施力十字架(13)、推力杆(14)、四个Y型连接块(15)、气缸限位块(12)、四根苗针管(16);夹苗气缸(4)位于插入夹取式末端执行器的下部，夹苗气缸(4)下端面朝上,与凸形气缸固定板(5)大端下端面固定连接，凸形气缸固定板(5)大端沿对角线四个方向分别开有长槽，四个可固定滑块(11)分别卡在各自长槽内调节安装位置后固定，所述每个滑块分别与上端各自的苗管紧固转动件通过销子形成转动副；夹苗气缸(4)上端面朝下，夹苗气缸(4)气缸杆与推力杆(14)同轴心连接，所述推力杆从上至下穿过气缸限位块(12)和施力十字架(13)通过螺丝固定；施力十字架(13)四个臂中间分别开有槽，每个槽分别与各自Y型连接块(15)小头通过销子形成转动副，每个Y型连接块(15)大头与下端各自苗管紧固转动件通过销子形成转动副，四根苗针管(16)分别穿过各自上下两个苗管紧固转动件并通过螺丝固定，苗针(9)从上至下穿过苗针紧固转动件(7)和苗针管(16)，苗针(9)中部与苗针管(16)形成滑动副。
全文摘要
本发明公开了一种钵苗移栽插入夹取式末端执行器。包括苗针推动气缸、方形移动副施力板、四块滑块、四个苗针紧固转动件和四根苗针构成的苗针推动执行部件；包括夹苗气缸、凸形气缸固定板、四个可固定滑块、八个苗管紧固转动件、施力十字架、推力杆、四个Y型连接块、气缸限位块、四根苗针管构成的苗针导向夹取执行部件。插入夹取式末端执行器的苗针导向夹取执行部件通过采用四个可调节苗针管装配角度的可固定滑块和苗针管摆动角度的气缸限位块来满足不同大小穴盘幼苗的移钵需要。本发明用于钵苗移栽系统，三自由度机械臂装上，完成插入苗钵、夹紧苗钵、提升、释放苗钵、苗针分离的动作，实现不同种类钵苗在自动移栽作业中有效夹取和稳定分离。
文档编号A01C11/02GK103039165SQ20131000743
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者蒋焕煜, 童俊华, 崔笛, 朱坚 申请人:浙江大学