两自由度变曲柄七杆花卉移栽机构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于农业机械领域，涉及花卉移栽机构，具体涉及一种两自由度变曲柄七 杆花舟移栽机构。
【背景技术】
[0002] 机械化移栽一般分为两步完成：取苗和栽植。按不同的取苗方式将移栽机分为全 自动和半自动两种方式，关键标志是看其是否采用机械化取苗作业。
[0003] 目前旱地移栽机械式取苗方式一般有夹土式取苗和夹苗式取苗两种方式。新型 行星轮系旋转式取苗机构有混合高阶变型椭圆齿轮行星系钵苗移栽机分秧机构、自由二阶 非圆齿轮行星系高速钵苗移栽机构和旋转式水稻钵苗移栽机构，它们取苗方式为夹土式取 苗，即需要秧针进入钵苗盘内夹取秧苗，且不能破坏钵盘和伤根，故轨迹需要一个尖锐的突 起，从秧针进入钵盘到完全离开钵体，秧针需要一段接近于直线的运动轨迹，由于这个限 制，造成了非圆齿轮不规则性增强或增加"探出式"秧针，机构力学性能变差、寿命降低。当 前研究的移栽机构轨迹包括'D'形轨迹，'P'形轨迹，'8'字形轨迹，但考虑到花卉移栽需完 成从穴盘往花盘中的移栽工作，现有的轨迹方案均不适合。
[0004] 对于双曲柄机构、行星齿轮机构只能形成一个环扣状轨迹，不能实现双环扣状轨 迹，难以保证以更好的姿态进入植苗工作部分和实现花卉移栽机的全自动化，为了解决这 个难题，需要在植苗机构部分也设计一个环扣状轨迹来满足花卉移栽轨迹要求。对于基质 育苗移栽，基质较轻，而部分瓜果、蔬菜、花卉作物的茎杆部分足够坚韧，允许采用夹苗的方 式作业。因此，有必要针对瓜果、蔬菜、花卉等作物，设计一种效率更高、传动更平稳的取苗 机构，使其与植苗机构配合，实现瓜果、蔬菜、花卉等作物的全自动移栽。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种两自由度变曲柄七杆花卉移栽机 构，该机构采用变曲柄的方式，通过滑块和曲柄以移动副连接，滑块在凸轮槽内滑动来改变 曲柄的长度，实现双环扣轨迹，从而实现取苗和植苗动作，使得机构轨迹更利于机构实现， 且柔度高，可以实现任何所需的轨迹，并且可以实现其他瓜果、蔬菜等作物的全自动移栽。
[0006] 本发明包括花卉移栽机构和变曲柄机构；所述的花卉移栽机构包括第一曲柄、第 一连杆、第三连杆和第二连杆；所述第一曲柄的一端固定在第一常速电机的输出轴上，另一 端与第一连杆的一端铰接；第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接；所述第二连杆的中 部与第三连杆的一端铰接，另一端自由设置；所述的变曲柄机构包括滑块、第二曲柄、凸轮 和圆齿轮；所述的凸轮固定在机架上；所述第二曲柄的一端固定在第二常速电机的输出轴 上，另一端与滑块通过滑动副连接；所述的圆齿轮与机架铰接，并与第二曲柄固定；圆齿轮 与机架的铰接轴、第二常速电机的输出轴同轴设置；所述的滑块铰接在第三连杆的另一端， 并与凸轮的凸轮槽通过凸轮副连接。
[0007] 所述第二连杆自由设置的一端端点形成双环扣轨迹；所述的双环扣轨迹为封闭且 带有两个环扣的平面圆滑曲线，包括依次顺序首尾连接的入钵段、取苗段、运苗段、植苗段 和回复段；所述取苗段的起始段平行于穴盘盘口下侧壁且直线度为lmm/l〇mm ;所述植苗段 的起始段坚直设置且直线度为1mm/lOmm ;所述的入钵段为取苗段的过渡段。
[0008] 本发明具有的有益效果： 1、本发明实现的移栽轨迹满足钵苗移栽机平入钵、直拔苗、稳投苗的移栽农艺要求；采 用杆件花卉移栽机构和变曲柄机构的结合，柔度高，使得取苗和植苗的动作更加灵活。
[0009] 2、采用本发明的花卉移栽机可实现双环扣轨迹，不仅可以实现花卉的取苗动作， 也可以实现花卉的植苗动作，从而实现花卉移栽机的全自动化，还可以保证花卉投苗合适 的角度、速度、植苗的直立度和更好地满足花卉移栽的农艺要求；本发明也可仅用于取苗动 作，此时，双环扣轨迹可以保证花卉垂直下落进入植苗机构。
[0010] 3、本发明结构简单、紧凑、灵活度高，可以轻松实现花卉、瓜果、蔬菜等农作物移栽 所需运动轨迹的要求。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明的机构原理图； 图2为本发明的移栽轨迹示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0013] 如图1所示，两自由度变曲柄七杆花卉移栽机构，包括花卉移栽机构和变曲柄机 构；花舟移栽机构包括第一曲柄1、第一连杆2、第三连杆4和第二连杆5 ;第一曲柄1的一 端固定在第一常速电机的输出轴上，另一端与第一连杆2的一端铰接；第一连杆2的另一端 与第二连杆5的一端铰接；第二连杆5的中部与第三连杆4的一端铰接，另一端自由设置； 变曲柄机构包括滑块6、第二曲柄7、凸轮8和圆齿轮9 ;凸轮8固定在机架3上；第二曲柄 7的一端固定在第二常速电机的输出轴上，另一端与滑块6通过滑动副连接；圆齿轮9与机 架3铰接，并与第二曲柄7固定；圆齿轮9与机架3的铰接轴、第二常速电机的输出轴同轴 设置；滑块6铰接在第三连杆4的另一端，并与凸轮8的凸轮槽通过凸轮副连接；滑块6在 第二曲柄7上滑动的同时可沿凸轮8的凸轮槽运动。
[0014] 如图2所示，第二连杆5自由设置的一端端点F形成双环扣轨迹；双环扣轨迹为封 闭且带有两个环扣的平面圆滑曲线，包括依次顺序首尾连接的入钵段6-1、取苗段6-2、运 苗段6-3、植苗段6-4和回复段6-5 ;取苗段6-2的起始段为ql与q2之间的曲线段，其平行 于穴盘盘口下侧壁且直线度为1mm/lOmm，保证沿垂直土钵方向取出幼苗；植苗段6-4的起 始段为q3与q4之间的曲线段，其坚直设置且直线度为1mm/lOmm，保证幼苗与栽植机构只存 在沿坚直方向的相对速度，利于准确投苗；入钵段6-1为取苗段6-2的过渡段；其中，ql为 双环扣轨迹的取苗开始点，q2为夹苗点，q3为植苗开始点，q4为双环扣轨迹的最低点。可 见，该双环扣轨迹可以满足花卉钵苗移栽中取苗的平入钵、直取苗及稳投苗的要求。
[0015] 该两自由度变曲柄七杆花卉移栽机构的工作原理如下： 动力分两路传递：一路由第一常速电机驱动第一曲柄1以角速度 q转动，并经第一连杆2传给第二连杆5 ;另一路由第二常速电机驱动第二曲柄7以角速度 @转动，滑块6在第二曲柄7上滑动的同时可沿凸轮8的凸轮槽运动，其合成运动即可实 现改变第二曲柄7的长度；第三连杆4将滑块6的运动传给第二连杆5。两路动力传给第 二连杆5,使得第二连杆5自由设置的一端形成双环扣轨迹。
[0016] 该两自由度变曲柄七杆花卉移栽机构中，第二连杆5的自由端安装栽植机构即可 进行栽植作业，且移栽轨迹满足花舟钵苗移栽中取苗的平入钵、直取苗及稳投苗的要求。
【主权项】
1. 两自由度变曲柄七杆花卉移栽机构，包括花卉移栽机构和变曲柄机构，其特征在 于： 所述的花卉移栽机构包括第一曲柄、第一连杆、第三连杆和第二连杆；所述第一曲柄 的一端固定在第一常速电机的输出轴上，另一端与第一连杆的一端铰接；第一连杆的另一 端与第二连杆的一端铰接；所述第二连杆的中部与第三连杆的一端铰接，另一端自由设置； 所述的变曲柄机构包括滑块、第二曲柄、凸轮和圆齿轮；所述的凸轮固定在机架上；所述第 二曲柄的一端固定在第二常速电机的输出轴上，另一端与滑块通过滑动副连接；所述的圆 齿轮与机架铰接，并与第二曲柄固定；圆齿轮与机架的铰接轴、第二常速电机的输出轴同轴 设置；所述的滑块铰接在第三连杆的另一端，并与凸轮的凸轮槽通过凸轮副连接。
2. 根据权利要求1所述的两自由度变曲柄七杆花卉移栽机构，其特征在于：所述第二 连杆自由设置的一端端点形成双环扣轨迹；所述的双环扣轨迹为封闭且带有两个环扣的平 面圆滑曲线，包括依次顺序首尾连接的入钵段、取苗段、运苗段、植苗段和回复段；所述取苗 段的起始段平行于穴盘盘口下侧壁且直线度为lmm/10mm;所述植苗段的起始段坚直设置 且直线度为Imm/lOmm;所述的入钵段为取苗段的过渡段。
【专利摘要】本发明公开了一种两自由度变曲柄七杆花卉移栽机构。双曲柄机构、行星齿轮机构只能形成一个环扣状轨迹，难以保证以更好的姿态进入植苗工作部分和实现花卉移栽机的全自动化。本发明中第一曲柄的一端固定在第一常速电机的输出轴上；第一连杆的一端与第一曲柄铰接，另一端与第二连杆的一端铰接；第二连杆的中部与第三连杆的一端铰接，另一端自由设置；凸轮固定在机架上；第二曲柄的一端固定在第二常速电机的输出轴上，另一端与滑块通过滑动副连接；圆齿轮与机架铰接，并与第二曲柄固定；滑块铰接在第三连杆的另一端，并与凸轮的凸轮槽连接。本发明可实现双环扣轨迹，从而实现花卉移栽机的全自动化，保证花卉投苗合适的角度、速度和植苗的直立度。
【IPC分类】A01C11-02
【公开号】CN104686035
【申请号】CN201510108547
【发明人】代丽, 赵雄, 陈建能
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月12日