一种幼苗盘自动搬运装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种幼苗盘自动搬运装置，该装置能够自动装卸载育有幼苗的穴盘，实现在育苗箱和输送带之间的自动搬运，属于设施农业领域。主要由装卸载机构、移动机构和控制系统组成。装卸载机构包括可伸缩的平行四杆形状的搬运手指和由丝杠模组组成的升降机构，可实现多个幼苗盘的装载和卸载；移动机构由四个矩形布置轮毂电机组成，可实现装置的前后移动和左右转弯；控制系统由单片机、红外开关传感器、霍尔位置传感器、步进电机驱动器、轮毂电机控制器组成，通过传感器检测信号实现整个系统的控制。本发明把幼苗盘的装卸载和运输集为一体，结构简单，操作方便，完成了幼苗盘的自动搬运工作。
【专利说明】一种幼苗盘自动搬运装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种幼苗盘自动搬运装置，尤其涉及一种用于工厂化育苗企业中栽培幼苗穴盘的自动搬运装置，属于设施农业领域。
【背景技术】
[0002]工厂化穴盘育苗技术便于控制病虫害、统一经营管理，得到广泛应用。但幼苗盘的搬运主要由人工完成，降低了设施农业自动化程度。目前国内育苗场因标准不统一，幼苗盘的搬运作业机械化程度仍然不高，大部分采用多层轮式手推车，其搬运方式以人力为主，自动化程度低且增加了劳动成本。国外设施农业发达的国家对幼苗盘的搬运装置研究较多，荷兰通过控制农业机器人搬运穴盘苗，但是这些系统复杂，价格昂贵，很难在小规模农企中广泛应用。因而急需要一种适合我国国情的机械设备代替人工操作，实现幼苗盘在育苗箱与输送带之间的装载、运输及卸载工作。
【发明内容】
[0003]随着穴盘育苗技术在设施农业中的广泛使用，为了提高劳动生产率、降低劳动强度和减少生产成本，本发明设计了 一种育有幼苗的穴盘自动搬运装置。
[0004]本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:
[0005]一种幼苗盘自动搬运装置，包括装卸载机构、移动机构和控制系统；
[0006]所述装卸载机构由机架、升降机构和搬运手指组成，所述升降机构包括丝杠模组
1、丝杠模组I1、连接板I1、延长板，所述丝杠模组II通过连接板II与丝杠模组I的滑块连接，采用螺栓固定，所述丝杠模组I与所述机架连接，采用螺栓固定，所述延长板与丝杠模组II连接，采用螺钉固定；所述搬运手指由步进电机、拨杆、曲柄1、连杆、曲柄I1、连接板I组成，曲柄1、连杆、曲柄II和连接板I连接成平行四杆机构，搬运手指通过连接板I连接在所述升降机构上，采用螺栓固定，搬运手指I安装在延长板的底端，搬运手指II安装在延长板顶端，搬运手指III安装在丝杠模组II的滑块上，丝杠模组II的滑块在顶端时，搬运手指III处于最大位置，搬运手指之间间距相等；步进电机1、II安装在机架支撑部件上，拨杆Ι、π分别与步进电机1、11的输出轴连接，所述步进电机输出轴为D型，拨杆通过螺栓连接在步进电机输出轴上。
[0007]所述移动机构由机架、轮毂电机和电源组成，所述机架采用铝合金型材制成矩形结构，所述轮毂电机通过转动轴安装在所述机架底端，按矩形布置形成四轮机构，通过独立控制轮毂电机可以实现幼苗盘自动搬运装置的前后移动和左右转弯。
[0008]所述控制系统包括单片机、红外开关传感器I和I1、霍尔位置传感器I和I1、步进电机驱动器、轮毂电机控制器，所述红外开关传感器1、II的发射端和接收端安装在所述机架支柱上，一一对应，且与所述拨杆等高，所述霍尔位置传感器I和II安装在机架的横梁上，霍尔位置传感器I和II的磁钢对应安装在每个搬运手指的连接板I上；所述单片机通过I / O 口与红外开关传感器I和I1、霍尔位置传感器I和I1、步进电机驱动器、轮毂控制器连接，所述单片机通过控制步进电机驱动器和轮毂控制器控制装置运动，所述红外开关传感器I和I1、霍尔位置传感器I和II通过串口通信把信号传给单片机，实现反馈控制。
[0009]本发明的优点是:
[0010]针对不同的作业对象，采用不同的搬运方式，装置在育苗箱中工作时，采用整取整放的取放方式；与输送带结合时，采用单取单放的取放方式。搬运手指采用平行四杆机构，即可以方便支撑幼苗盘，又可以有效避免干涉。其结构简单，操作方便，能够自动完成搬运幼苗盘作业。幼苗盘自动搬运装置自动化程度高，节省劳动力，提高生产率。
【专利附图】
【附图说明】:
[0011]图1为本发明的整体装备图；
[0012]图2为本发明的搬运手指伸开和收缩状态图；
[0013]图3为本发明的搬运手指步进电机与拨杆主视图和仰视图；
[0014]图4为本发明的俯视图；
[0015]图5为本发明的升降机构图；
[0016]图6为本发明的幼苗盘自动搬运装置在育苗箱中作业图；
[0017]图7为本发明的幼苗盘自动搬运装置与输送带的作业图。
【具体实施方式】:
[0018]参阅图1、2、3，一种幼苗盘自动搬运装置由装卸载机构、移动机构和控制系统组成。其中，装卸载机构包括机架1、升降机构和搬运手指。升降机构包括丝杠模组16、丝杠模组118、延长板3、连接板4。丝杠模组16与机架I连接，采用螺栓固定，丝杠模组118通过连接板4与丝杠模组16的滑块603连接，采用螺钉固定，延长板3与丝杠模组118的法兰802连接，采用螺钉固定。搬运手指2、5和7采用平行四杆机构，拨杆20与步进电机19的输出轴连接。当步进电机19启动时，带动拨杆20转动，拨杆20驱动搬运手指伸开或收缩。红外开关传感器的发射端13和接收端14安装在机架I的支柱两端，并与拨杆20等高，霍尔位置传感器22安装在机架I上，与拨杆20等高，六个霍尔位置传感器的磁钢21对应安装在每个搬运手指的连接板18上。
[0019]搬运手指由曲柄115、连杆16、曲柄1117和连接板118组成，曲柄115和曲柄1117通过销钉与连接板118连接，能够围绕销钉转动，形成转动副。连杆16通过销钉与曲柄115、1117另一端连接，形成平行四杆机构。搬运手指12、115的连接板与延长板3连接，采用螺钉固定，搬运手指III7的连接板18通过螺钉与连接板9连接，连接板9与丝杠模组118的滑块803通过螺钉连接。
[0020]搬运装置中步进电机19和拨杆20的连接方式中，步进电机19与机架I连接，采用螺钉固定，拨杆20与步进电机19的输出轴连接，采用螺钉固定，输出轴末端为D型。在装置与输送带结合时，拨杆20高于输送带平面。
[0021]参阅图4，搬运手指12、115、III7的驱动方式，搬运手指运动到与拨杆等高时，步进电机19带动拨杆20，通过曲柄115的U型槽驱动搬运手指伸开或收缩。
[0022]参阅图5，升降机构连接方式，丝杠模组I由步进电机601、法兰606、丝杠604、滑块603、导槽605、挡板602组成，步进电机601与法兰606通过螺钉连接，法兰606、挡板602与导槽605连接，采用螺钉连接，滑块603在导槽605里沿着丝杠604移动。
[0023]参阅图6，幼苗盘自动搬运装置与育苗箱作业图。装置进入育苗箱，机架两端搬运手指的对称中心面与幼苗盘的中心面重合，在搬运装置从育苗箱中装载幼苗盘时，三层搬运手指伸开，且每层搬运手指低于相应育苗箱穴盘支架；在搬运装置向育苗箱卸载幼苗盘时，每层搬运手指高于相应育苗箱穴盘支架。
[0024]参阅图7，幼苗盘自动搬运装置与输送带配合图。搬运装置可以从输送带一端进入，机架两端搬运手指的对称中心面与输送带对称中心面重合。
[0025]具体搬运步骤如下:
[0026]该装置从育苗箱装载幼苗盘11时，搬运手指12、115、III7处于伸开状态，丝杠模组118的滑块804处在顶端，丝杠模组16的步进电机601启动，丝杠模组16的滑块603向上移动，带动丝杠模组118向上移动，当搬运手指12、115和III7到达适当位置时，搬运手指12、115和III7托起托盘12，并带动幼苗盘向上运动，即实现装载幼苗盘。
[0027]该装置向育苗箱卸载幼苗盘11时，丝杠模组16步进电机601启动，丝杠模组16的滑块603向下移动，带动搬运手指12、115和III7和幼苗盘向下移动，当搬运手指12、115和III7移动到适当位置时，幼苗盘放置在育苗箱支架上，搬运手指12、115和III7随着丝杠模组16滑块继续向下运动，当霍尔位置传感器22检测到信号时，丝杠模组16的步进电机601停止转动，装置退出育苗箱，即实现卸载幼苗盘。
[0028]该装置从输送带上卸载幼苗盘11时，装有幼苗盘的装置对称中心与输送带对称中心重合，红外开关传感器的接收端14检测输送带上是否有幼苗盘，如果有幼苗盘，装置等待，若无幼苗盘，丝杠模组16的步进电机601启动，丝杠模组16的滑块603带动丝杠模组118向下移动，当霍尔位置传感器22检测到信号时，丝杠模组16的步进电机601停止转动，3个搬运手指停止运动，幼苗盘放置在输送带上，步进电机19收到转动信号，拨杆20驱动搬运手指12收缩，第一个幼苗盘放置结束；当红外开关传感器的接收端14信号检测到输送带上无幼苗盘时，丝杠模组16的步进电机601启动，丝杠模组16的滑块603带动丝杠模组118向下移动，同时，步进电机19反向转动，带动拨杆20复位。在霍尔位置传感器22检测到信号时，丝杠模组16的步进电机601停止转动，带有幼苗盘的托盘12放置在输送带上，步进电机19转动，拨杆20驱动搬运手指115收缩，第二个幼苗盘放置结束；当红外开关传感器的接收端14检测到输送带上无幼苗盘时，丝杠模组16的步进电机601转动，丝杠模组16的滑块603向下移动，在丝杠模组16的滑块603到达底端时，丝杠模组16的步进电机601停止转动，丝杠模组118的步进电机801转动，丝杠模组118的滑块804带动搬运手指ΙΠ7向下移动，在霍尔位置传感器22检测到信号时，丝杠模组118的步进电机801停止转动，幼苗盘11放置在输送带上，步进电机19转动，带动拨杆20使搬运手指II17收缩，第三个幼苗盘放置结束。
[0029]该装置从输送带上装载幼苗盘11时，3对搬运手指都处于收缩状态，丝杠模组16的滑块603处于最低端。红外开关传感器的接收端14检测到输送带上有幼苗盘，丝杠模组118步进电机801转动，丝杠模组118的滑块804带动搬运手指II17向上运动，霍尔位置传感器22检测到信号时，丝杠模组118的步进电机801停止转动，步进电机19通信号，带动拨杆20反向转动驱使搬运手指III7伸开，之后，丝杠模组118的步进电机801转动，丝杠模组118滑块804带动搬运手指II17向上运动，装载第一个幼苗盘；丝杠模组118滑块804到达顶端停止，步进电机19逆向转动，拨杆20复位，在红外开关传感器的接收端14检测到幼苗盘11时，丝杠模组16的步进电机601转动，3个搬运手指向上运动，当霍尔位置传感器22检测到搬运手指115时，丝杠模组16的步进电机601停止转动，步进电机19接通信号，驱动拨杆20反向转动使搬运手指115伸开，之后，丝杠模组16的步进电机601转动，丝杠模组16的滑块603带动3个搬运手指向上运动，适当位置时停止，步进电机19接通信号，带动拨杆20复位，实现装载第二个幼苗盘；在红外开关传感器的接收端14检测到信号时，丝杠模组16的步进电机601转动，3个搬运手指向上运动，当霍尔位置传感器22检测到搬运手指12时，丝杠模组16的步进电机601停止转动，步进电机19接通信号，拨杆20逆向转动驱动搬运手指12伸开，丝杠模组16的步进电机601转动，丝杠模组16的滑块603带动丝杠模组II8向上运动，适当位置时停止，实现装载第三个幼苗盘，即完成装载幼苗盘工作。
[0030]该装置在育苗箱和输送带之间运输时，采用四个独立驱动轮毂电机。前电机轮毂123、前电机轮毂1125启动，后电机轮毂124、后电机轮毂1126不启动时，前电机轮毂123、前电机轮毂Π25转向和转速相同，装置向前运动；前电机轮毂123、前电机轮毂1125转向相同，转速不同，装置向前转弯。后电机轮毂124、后电机轮毂II26启动，前电机轮毂123、前电机轮毂II25不启动时，后电机轮毂124、后电机轮毂II26的转向和转速相同时，装置向后运动，后电机轮毂124、后电机轮毂1126的转向相同，转速不同，装置向后转弯，因此可以实现装置的前后移动和左右转弯。
【权利要求】
1.一种幼苗盘自动搬运装置，包括装卸载机构、移动机构和控制系统； 所述装卸载机构由机架、升降机构和搬运手指组成，所述升降机构包括丝杠模组1、丝杠模组I1、连接板I1、延长板，所述丝杠模组II通过连接板II与丝杠模组I的滑块连接，采用螺栓固定，所述丝杠模组I与所述机架连接，采用螺栓固定，所述延长板与丝杠模组II连接，采用螺钉固定；所述搬运手指由步进电机、拨杆、曲柄1、连杆、曲柄I1、连接板I组成，曲柄1、连杆、曲柄II和连接板I连接成平行四杆机构，搬运手指通过连接板I连接在所述升降机构上，采用螺栓固定，搬运手指I安装在延长板的底端，搬运手指II安装在延长板顶端，搬运手指III安装在丝杠模组II的滑块上，丝杠模组II的滑块在顶端时，搬运手指III处于最大位置，搬运手指之间间距相等；步进电机1、II安装在机架支撑部件上，拨杆1、II分别与步进电机1、II的输出轴连接，所述步进电机输出轴为D型，拨杆通过螺栓连接在步进电机输出轴上。
2.所述移动机构由机架、电机轮毂和电源组成，所述机架采用铝合金型材制成矩形结构，四个所述电机轮毂通过转动轴安装在所述机架底端，按矩形布置形成四轮机构，通过独立控制电机轮毂可以实现幼苗盘自动搬运装置的前后移动和左右转弯。
3.所述控制系统包括单片机、红外开关传感器I和I1、霍尔位置传感器I和I1、步进电机驱动器、轮毂电机控制器，所述红外开关传感器1、II的发射端和接收端安装在所述机架支柱上，一一对应，且与所述拨杆等高，所述霍尔位置传感器I和II安装在机架的横梁上，霍尔位置传感器I和II的磁钢对应安装在每个搬运手指的连接板I上；所述单片机通过I/ O 口与红外开关传感器I和I1、霍尔位置传感器I和I1、步进电机驱动器、轮毂电机控制器连接，所述单片机通过控制步进电机驱动器和轮毂电机控制器控制装置运动，所述红外开关传感器I和I1、霍尔位置传感器I和II通过串口通信把信号传给单片机，实现反馈控制。
【文档编号】B65G47/34GK103818709SQ201410080551
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】崔永杰, 李少华, 张发年, 田玉凤, 余伟芬, 陈同, 李桢, 王霞霞 申请人:西北农林科技大学