一种块状苗自动移栽装置和方法与流程

本发明属于农业机械领域，尤其涉及一种块状苗自动移栽装置和方法。

背景技术：

育苗移栽，是蔬菜、花卉等生产过程中一个重要技术环节，具有对气候的补偿作用和使作物生育提早的综合效益，其经济效益和社会效益均非常可观。近年来，随着农业劳动力结构性短缺，以及农业现代化技术发展，穴盘苗移栽机的研究备受关注，已开发出多种型式的移栽机械来代替人工作业，如山东华龙农业装备股份有限公司生产的2zblz-6a型6行履带自走式移栽机，可将穴盘培育的种苗移植到大田里。从穴盘移栽幼苗到花盆里，也开发出相应的移栽机，申请号：201610269369.1。但对于采用压缩育苗块、营养钵等培育的种苗，缺乏自动化作业设备进行移栽生产，对于这类块状苗移栽还是靠手工操作。事实上，采用苗盘培育的块状苗，相比于穴盘育苗而言，每个块状苗不受穴盘孔穴格子限制，能自由生长，更能培育苗壮根系发达的种苗。为此，研发块状苗自动移栽装置，对促进切块育苗具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题提供一种块状苗自动移栽装置和方法，按照从苗盘移栽幼苗到花盆的流水线作业方式，利用整排夹持手爪从育苗盘里主动探测并取出育苗块培育的种苗，移送到装满基质土的花盆里栽植，实现块状苗从苗盘到花盆自动高效移栽作业，提升块状苗机械化定植质量。

本发明的技术方案是：一种块状苗自动移栽装置，包括移栽机械手、苗块输送装置、花盆输送装置和控制系统；

所述移栽机械手的平行滑移方向与所述苗块输送装置的输送方向垂直，与所述花盆输送装置的输送方向平行；

所述移栽机械手包括平移装置、同步驱动机构、竖直提升装置和若干夹持手爪；所述平移装置包括导轨、滑块、连接横杆、接近传感器a和接近传感器b，所述导轨以两条并行的方式水平布置在机架上，所述滑块以移动副的形式安装在所述导轨上，所述连接横杆固定连接所述滑块，形成所述连接横杆横跨在两条水平导轨上平行滑移，所述接近传感器a和接近传感器b分别布置在所述导轨的两端，用于检测所述滑块在所述导轨上移动的取苗极限位置信号；所述同步驱动机构驱动连接横杆在两条水平导轨上平行滑移；所述竖直提升装置竖直固定安装在所述连接横杆上，所述夹持手爪以直线阵列的方式布置在所述竖直提升装置的下端，所述竖直提升装置驱动夹持手爪上下移动，所述夹持手爪设有用于检测块状苗的苗块信号的探测传感器；

所述苗块输送装置位于所述移栽机械手的正下方，所述苗块输送装置输送待移栽的整盘块状苗到所述夹持手爪正下方，所述苗块输送装置设有用于检测整盘块状苗的输送到取苗位置信号的光电传感器a；

所述花盆输送装置位于所述苗块输送装置的正下方，所述花盆输送装置设有用于检测空花盆的输送到栽植位置信号的光电传感器b；

所述控制系统分别与所述同步驱动机构的电机a、所述苗块输送装置的电机b、所述花盆输送装置的电机c、竖直提升装置、夹持手爪、接近传感器a、接近传感器b、光电传感器a、光电传感器b和探测传感器电连接；所述控制系统根据检测信号分别通过控制所述电机a驱动所述同步驱动机构，从而带动所述平移装置往返于所述苗块输送装置和所述花盆输送装置之间；通过控制所述电机b输送待移栽的整盘块状苗到取苗位置，通过控制所述电机c输送空花盆到栽植位置，通过控制所述竖直提升装置驱动夹持手爪的升降，通过控制所述夹持手爪在取苗位置夹持块状苗和在栽植位置释放块状苗。

上述方案中，所述同步驱动机构包括主动同步带轮、从动同步带轮、同步带和电机a；

所述主动同步带轮和从动同步带轮固定安装在机架上，所述同步带连通所述主动同步带轮和从动同步带轮，并且所述同步带与所述连接横杆锁定连接，形成所述连接横杆在两条水平导轨上平行滑移的同步带驱动系统，所述电机a的机身固定安装在机架上、且输出轴与所述主动同步带轮连接。

上述方案中，所述竖直提升装置竖直固包括升降机构、升降杆和横梁架；

所述升降机构与所述连接横杆固定连接，所述升降杆以移动副的形式竖直安装在所述升降机构上，所述横梁架水平固定连接在所述升降杆的下端；

所述控制系统与升降机构电连接，通过控制所述升降机构驱动所述升降杆的升降，带动夹持手爪的升降。

上述方案中，所述夹持手爪包括开合机构、夹持针、夹持片和探测传感器；

所述开合机构的顶端固定在所述横梁架的下端，所述夹持针以两根并行的方式布置，夹持针一端固定连接在所述开合机构的开合器上，另一端固定连接所述夹持片，所述探测传感器位于两根夹持针的对称中央、且固定连接在所述开合机构上；

所述控制系统与所述开合机构电连接，通过控制所述开合机构驱动所述夹持针，从而带动所述夹持片在取苗位置夹持块状苗和在栽植位置释放块状苗。

上述方案中，所述苗块输送装置包括主动滚筒a、从动滚筒b、输送皮带a、电机b和光电传感器a；

所述主动滚筒a和从动滚筒b固定安装在机架上，所述输送皮带a连通所述主动滚筒a和从动滚筒b，形成苗块皮带输送系统，所述电机b的机身固定安装在机架上，其输出轴连通所述主动滚筒a，所述光电传感器a以成对照射的方式固定布置在机架上。

上述方案中，所述花盆输送装置包括主动滚筒c、从动滚筒d、输送皮带b、电机c和光电传感器b；

所述主动滚筒c和从动滚筒d固定安装在机架1上，所述输送皮带b连通所述主动滚筒c和从动滚筒d，形成花盆皮带输送系统，所述电机c的机身固定安装在机架上，其输出轴连通所述主动滚筒c，所述光电传感器b以成对照射的方式固定布置在机架上。

上述方案中，所述夹持片的夹持面形状与块状苗的苗块外廓一致。

上述方案中，所述升降机构和开合机构分别是电动、气动、液压升降和开合执行机构中任一种。

上述方案中，所述探测传感器是基于苗块介电特性的电容式传感器。

一种根据所述块状苗自动移栽装置的移栽方法，所述方法包括以下步骤：

s1、分别调整所述夹持手爪的开合机构的开合大小，满足块状苗的苗块夹持要求，调整所述夹持手爪直线阵列的阵型，满足同方向所述苗块输送装置输送的整排苗块取苗要求，调整所述花盆输送装置输送的空花盆阵型，满足同方向所述苗块输送装置输送的整排苗块栽植要求；

s2、启动所述控制系统，所述接近传感器a检测所述滑块在所述导轨上移动到极限零位信号，并将信号传送给所述控制系统，所述光电传感器a检测整盘块状苗的输送到取苗位置信号，并将信号传送给所述控制系统，所述光电传感器b检测空花盆的输送到栽植位置信号，并将信号传送给所述控制系统；

s3、所述控制系统控制所述同步驱动机构的电机a驱动所述同步驱动机构，从而带动所述平移装置到取苗位置，所述探测传感器检测块状苗的苗块信号，并将信号传送给所述控制系统，所述控制系统再控制所述开合机构驱动开合机构连接的夹持针，从而带动所述夹持针连接的夹持片夹持块状苗的苗块；

s4、所述控制系统控制所述竖直提升装置的升降机构驱动升降杆提升，从苗盘里取出待移栽的块状苗；

s5、所述控制系统控制所述电机a驱动所述同步驱动机构，从而带动所述平移装置平移到栽植位置上方，使所述夹持片夹持块状苗的苗块正对所述花盆输送装置输送的空花盆压窝，所述控制系统接着控制所述升降机构驱动所述升降杆下降到所述花盆输送装置输送的空花盆上沿，所述控制系统再控制所述开合机构驱动所述夹持针，从而带动所述夹持片释放块状苗到所述花盆输送装置输送的空花盆栽植窝形里；

s6、所述控制系统控制所述升降机构驱动所述升降杆提升，使所述夹持手爪正对着所述苗块输送装置输送的苗块，同时所述控制系统控制所述花盆输送装置的电机c输送未栽植的空花盆到栽植位置；

s7、重复步骤s3至步骤s6，继续执行下一排块状苗的夹持、取出、平移、下降、栽植操作，直到所述接近传感器b检测所述滑块在所述导轨上移动到取苗极限位置信号，并将信号传送给所述控制系统，完成整盘块状苗的自动移栽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.利用基于苗块介电特性的电容式传感器主动探测来执行取苗移栽操作，提高了作业可靠性；

2.采用整排夹持手爪从育苗盘里取出育苗块培育的种苗，提高了作业效率；

3.按照从苗盘移栽幼苗到花盆的流水线作业方式设计自动移栽装置，有效节省了作业时间，能实现块状苗从苗盘到花盆自动高效移栽作业，提升块状苗机械化定植质量。

4.本发明结构简单，可靠性高，极大限度地提升了块状苗盆栽机械化定植质量，能用在块状苗自动移栽中。

5.本发明方法中所述移栽机械手利用整排夹持手爪从所述苗块输送装置输送的苗盘里主动探测并取出育苗块培育的种苗，移送到所述花盆输送装置输送的装满基质土的花盆里栽植，所述控制系统根据检测信号控制相应执行机构进行块状苗的夹持、取出、平移、下降、栽植操作，实现块状苗从苗盘到花盆自动高效流水线移栽作业。

附图说明

图1是本发明一实施方式的整体结构示意图。

图2是本发明一实施方式的移栽机械手结构示意图。

图3是本发明一实施方式的夹持手爪结构示意图。

图4是本发明一实施方式的夹持苗块示意图。

图5是本发明一实施方式的取出苗块示意图。

图6是本发明一实施方式的移送苗块示意图。

图7是本发明一实施方式的栽植苗块示意图。

图中：1、机架；2、导轨；3、接近传感器a；4、滑块；5、从动同步带轮；6、升降机构；7、升降杆；8、连接横杆；9、横梁架；10、夹持手爪；101、开合机构；102、夹持针；103、夹持片；104、探测传感器；11、同步带；12、主动同步带轮；13、电机a；14、主动滚筒a；15、电机b；16、光电传感器a；17、输送皮带a；18、接近传感器b；19、苗盘；20、苗块；21、输送皮带b；22、从动滚筒d；23、花盆；24、从动滚筒b；25、光电传感器b；26、控制系统；27、主动滚筒c；28、电机c。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

图1所示为所述块状苗自动移栽装置的一种实施方式，块状苗自动移栽装置，包括移栽机械手、苗块输送装置、花盆输送装置和控制系统。

图2所示为所述移栽机械手结构示意图，包括平移装置、同步驱动机构、竖直提升装置和夹持手爪10；所述平移装置包括两条导轨2、两个滑块4、连接横杆8、接近传感器a3和接近传感器b18，所述导轨2以两条并行的方式水平布置在机架1上，所述滑块4以移动副的形式分别安装在所述导轨2上，所述连接横杆8固定连接两个所述滑块4，形成所述连接横杆8横跨在两条水平导轨2上平行滑移，所述接近传感器a3和接近传感器b18分别布置在所述导轨2的两端。所述同步驱动机构是所述平移装置的动力源，包括主动同步带轮12、从动同步带轮5、同步带11和电机a13，所述主动同步带轮12和从动同步带轮5固定安装在机架1上，所述同步带11连通所述主动同步带轮12和从动同步带轮5，并且所述同步带11与所述连接横杆8锁定连接，形成所述连接横杆8在两条水平导轨2上平行滑移的同步带驱动系统，所述电机a13的机身固定安装在机架1上，其输出轴连通所述主动同步带轮12。所述竖直提升装置竖直固定安装在所述连接横杆8上，包括升降机构6、升降杆7和横梁架9，所述升降机构6与所述连接横杆8固定连接，所述升降杆7以移动副的形式竖直安装在所述升降机构6上，所述横梁架9水平固定连接在所述升降杆7的下端。

图3所示为所述夹持手爪10结构示意图，所述夹持手爪10以直线阵列的方式布置在所述横梁架9上，包括开合机构101、夹持针102、夹持片103和探测传感器104，所述夹持针102以两根并行的方式布置，其一端固定连接在所述开合机构101的开合器上，另一端固定连接相同类型的所述夹持片103，所述探测传感器104位于两根夹持针102的对称中央，固定连接在所述开合机构101上。

所述苗块输送装置位于所述移栽机械手的正下方，包括主动滚筒a14、从动滚筒b24、输送皮带a17、电机b15和光电传感器a16；所述主动滚筒a14和从动滚筒b24固定安装在机架1上，所述输送皮带a17连通所述主动滚筒a14和从动滚筒b24，形成苗块皮带输送系统，所述电机b15的机身固定安装在机架1上，其输出轴连通所述主动滚筒a14，所述光电传感器a16以成对照射的方式固定布置在机架1上。

所述花盆输送装置位于所述苗块输送装置的正下方，包括主动滚筒c27、从动滚筒d22、输送皮带b21、电机c28和光电传感器b25；所述主动滚筒c27和从动滚筒d22固定安装在机架1上，所述输送皮带b21连通所述主动滚筒c27和从动滚筒d22，形成花盆皮带输送系统，所述电机c28的机身固定安装在机架1上，其输出轴连通所述主动滚筒c27，所述光电传感器b25以成对照射的方式固定布置在机架1上。

所述控制系统26分别与电机a13、电机b15、电机c28、升降机构6、开合机构101、接近传感器a3、接近传感器b18、光电传感器a16、光电传感器b25和探测传感器104电连接。所述接近传感器a3和接近传感器b18用于检测所述滑块4在所述导轨2上移动的极限位置信号，并将信号传送给所述控制系统26；所述光电传感器a16用于检测整盘块状苗的输送信号，并将信号传送给所述控制系统26；所述光电传感器b25用于检测空花盆23的输送信号，并将信号传送给所述控制系统26；所述探测传感器104用于检测块状苗的苗块20信号，并将信号传送给所述控制系统26；所述控制系统26根据信号分别通过控制所述电机a13驱动所述同步驱动机构，从而带动所述平移装置往返于所述苗块输送装置和所述花盆输送装置之间执行自动移栽动作，通过控制所述电机b15输送待移栽的整盘块状苗到取苗位置，通过控制所述电机c28输送空花盆23到栽植位置，通过控制所述升降机构6驱动所述升降杆7的升降，通过控制所述开合机构101驱动所述夹持针102，从而带动所述夹持片103在取苗位置夹持块状苗和在栽植位置释放块状苗。

所述移栽机械手的平行滑移方向与所述苗块输送装置的输送方向垂直，与所述花盆输送装置的输送方向平行，平移滑行距离满足整盘块状苗移栽要求。

所述移栽机械手竖直提升所述夹持手爪10的高度正对所述苗块输送装置输送的苗块20上端面，竖直下放所述夹持手爪10的位置正对所述花盆输送装置输送的空花盆23上沿。

所述夹持手爪10直线阵列的阵型和所述花盆输送装置输送的空花盆23阵型分别与同方向所述苗块输送装置输送的苗块20阵型一致，所述开合机构101的开合大小与块状苗的苗块20尺寸一致，所述夹持片103的夹持面形状与块状苗的苗块20外廓一致。采用整排夹持手爪10从育苗盘19里取出育苗块培育的种苗，提高了作业效率。

所述块壮苗在苗盘19里培育，通过所述苗块输送装置输送待移栽的整盘块状苗到所述移栽机械手的夹持手爪10正下方。

所述花盆23里装满栽培基质土，其压窝成形空腔容得下块状苗的苗块20。

所述升降机构6和开合机构101是相应的电动、气动、液压升降和开合执行机构中任一种。

所述探测传感器104是基于苗块20介电特性的电容式传感器，利用基于苗块介电特性的电容式传感器主动探测来执行取苗移栽操作，提高了作业可靠性。

本发明还提供一种根据所述块状苗的自动移栽方法，图4～图7所示为块状苗自动移栽示意图；以挪威捷菲育苗块培育的万寿菊块状苗为例，一种块状苗自动移栽的方法，包括以下步骤：

s1、采用挪威捷菲育苗块直径为30mm，调整所述开合机构101的最大张开宽度为40mm，满足所育块状苗的苗块20夹持要求，以10×8阵型在苗盘19培育种苗，调整所述夹持手爪10直线阵列的阵型，满足同方向所述苗块输送装置输送的整排10个苗块20取苗要求，调整所述花盆输送装置输送的空花盆23阵型，满足同方向所述苗块输送装置输送的整排10个苗块20栽植要求；

s2、启动所述控制系统26，所述接近传感器a3检测所述滑块4在所述导轨2上移动到极限零位信号，并将信号传送给所述控制系统26，所述光电传感器a16检测整盘块状苗的输送到取苗位置信号，并将信号传送给所述控制系统26，所述光电传感器b25检测空花盆的输送到栽植位置信号，并将信号传送给所述控制系统26；

s3、如图4所示，所述控制系统26控制所述电机a13驱动所述同步驱动机构，从而带动所述平移装置到取苗位置，所述探测传感器104检测块状苗的苗块20信号，并将信号传送给所述控制系统26，所述控制系统26再控制所述开合机构101驱动所述夹持针102，从而带动所述夹持片103夹持块状苗的苗块20；

s4、如图5所示，所述控制系统26控制所述升降机构6驱动所述升降杆7提升，从苗盘19里取出待移栽的块状苗；

s5、如图6～7所示，所述控制系统26控制所述电机a13驱动所述同步驱动机构，从而带动所述平移装置平移到栽植位置上方，使所述夹持片103夹持块状苗的苗块20正对所述花盆输送装置输送的空花盆23压窝，所述控制系统26接着控制所述升降机构6驱动所述升降杆7下降到所述花盆输送装置输送的空花盆23上沿，所述控制系统26再控制所述开合机构101驱动所述夹持针102，从而带动所述夹持片103释放块状苗到所述花盆输送装置输送的空花盆23栽植窝形里；

s6、所述控制系统26控制所述升降机构6驱动所述升降杆7提升，使所述夹持手爪10正对着所述苗块输送装置输送的苗块20，同时所述控制系统26控制所述电机c28输送未栽植的空花盆23到栽植位置；

s7、重复步骤s3至步骤s6，继续执行下一排块状苗的夹持、取出、平移、下降、栽植操作，直到所述接近传感器b18检测所述滑块4在所述导轨2上移动到取苗极限位置信号，并将信号传送给所述控制系统26，从而完成整盘块状苗的自动移栽任务，再进行下一盘块状苗的自动移栽操作，直到完成需要的块状苗自动移栽任务。

本发明按照从苗盘移栽幼苗到花盆的流水线作业方式设计自动移栽装置，有效节省了作业时间，能实现块状苗从苗盘到花盆自动高效移栽作业，提升块状苗机械化定植质量。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。