CN107079642B - 一种摆动翻转整排取苗装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于农业机械领域的提供了一种摆动翻转整排取苗装置和方法，包括摆动机构、翻转机构、整排夹苗系统和控制系统；所述摆动机构为门架型，所述翻转机构位于所述摆动机构上，所述整排夹苗系统位于所述翻转机构的安装板上；利用门架型摆转机构驱动整排夹苗系统靠近待移栽的穴盘苗，翻转机构带动整排夹苗系统拨开秧苗植株，整排夹苗系统从穴盘孔穴里夹取出穴盘苗，返回投苗时整排夹苗系统分散开释放穴盘苗，能够实现穴盘苗整排折弯夹取、一次性释放、有序分投，具有取苗有储备，夹钵不伤苗，平移投苗顺畅，自动取苗投苗高效等特点。本发明结构简单，能有效避免伤苗伤钵，可用在穴盘苗高速移栽中。

Description

一种摆动翻转整排取苗装置和方法

技术领域

本发明属于农业机械领域，尤其涉及一种摆动翻转整排取苗装置和方法。

背景技术

自动化移栽设备作为蔬菜种植机械化中的主要设备，是近十五年在国际上发展起来的新设备，目前已研制出机械式、机器人式移栽设备。如意大利Ferrari全自动蔬菜移栽机，采用硬质泡沫穴盘育苗，整机由气、液驱动，自动检测移栽漏苗并进行补苗，移栽株距可根据作业速度自动调整。

国内对农作物育苗的机械化移栽技术研究早在20世纪50年代未60年代初就已经开始，已成功研制了多种类型的半自动移栽机，需要人工取苗投苗给移栽机。目前正积极研制全自动移栽机，取苗机构是全自动移栽机的核心工作部件，代替人手夹取穴盘苗脱离穴盘，再稳定夹持穴盘苗至投苗点，释放穴盘苗，落入栽植器中，以便栽植机构完成栽植作业。一种气动钵体苗移栽机取苗系统，申请号：201510222748.0，采用顶苗机构和取苗装置配合高效快捷完成取放苗作业，该系统结构复杂，并且采用顶苗机构从穴孔底部顶苗，对国内常用的软塑料穴盘不适用，容易顶破穴盘。一种钵苗移栽机气动成排取苗装置，申请号：201510540077.2，利用大门架的摆动以及小门架一端沿槽的运动复合成需要的取苗轨迹，结合控制取投装置实现取苗与投苗动作，该装置采用一端推动取苗具有不稳定性，使用滑槽增大了摩擦，取苗时直接插入钵体取苗易伤苗，没有考虑秧苗植株特性。在提高育苗质量，增强苗钵盘根性以提高取苗成功率时，往往培育大植株苗，如果不考虑植株特性进行取苗移栽，伤苗情况比较多。为此，需要进一步开发取苗机构，不仅能代替人工取苗、放苗，还能多株夹取穴盘苗以提高效率，同时应考虑秧苗的植株特性，特别是大秧龄的植株苗，以减少取苗时伤苗。

发明内容

本发明的目的是提供一种摆动翻转整排取苗装置和方法，利用门架型摆动机构驱动整排夹苗系统靠近待移栽的穴盘苗，翻转机构带动整排夹苗系统拨开秧苗植株，整排夹苗系统从穴盘孔穴里夹取出穴盘苗，返回投苗时整排夹苗系统根据投苗要求分散释放穴盘苗，从而实现穴盘苗整排折弯夹取、有序分投，能代替人工高效完成取苗作业，满足穴盘苗高速移栽要求。

本发明的技术方案是：一种摆动翻转整排取苗装置，包括摆动机构、翻转机构、整排夹苗系统和控制系统；

所述摆动机构为门架型，包括两个安装支座、两个转轴A、两个摆杆、两套伸缩装置A和横梁板；两个安装支座分别固定连接在机架上，横梁板的两端分别与两个摆杆的一端固定连接，两个摆杆并行安装，分别通过转轴A与安装支座铰接；伸缩装置A包括伸缩机构A和连接板，伸缩机构A的伸缩头部与摆杆铰接，伸缩机构A的机体尾部通过连接板与机架铰接，两个伸缩机构A推动摆动机构以转轴A为回转中心摆动；

所述翻转机构位于所述摆动机构上，包括两个翻转板、两个转轴C、两套伸缩装置B和安装板，两个翻转板并行安装，翻转板的一端分别通过转轴C与摆杆的一端铰接，安装板与横梁板平行布置，安装板两端分别紧固在两个翻转板上，伸缩装置B包括伸缩机构B，伸缩机构B的伸缩头部与翻转板的另一端铰接，伸缩机构B机体尾部与摆杆的另一端铰接，两个伸缩机构B推动两个翻转板带动安装板以转轴C为回转中心翻转；

所述整排夹苗系统位于所述翻转机构的安装板上，包括多个取苗爪、多个挡苗板、多个平动机构、多个锁止板和两套伸缩装置C；所述取苗爪分别紧固在多个平动机构的平动部件上，每个取苗爪的取苗侧面上固定安装一个挡苗板，多个平动机构的机体部分与所述翻转机构的安装板移动副连接，且通过多个锁止板串接成排，伸缩装置C包括转轴F、伸缩机构C和尾座，伸缩机构C的伸缩头部通过转轴F铰接在最外侧平动机构的机体上，伸缩机构C机体尾部通过尾座铰接在所述安装板上，两个伸缩机构C推动平动机构带动取苗爪在安装板上合拢对准取苗穴孔和展开对准接苗口杯；

所述控制系统分别与两个伸缩机构A、两个伸缩机构B、两个伸缩机构C、多个取苗爪、多个平动机构电连接。

上述方案中，所述摆杆上沿轴向设有若干开槽；

所述伸缩机构A的伸缩头部通过转轴B与摆杆铰接，转轴B放置在摆杆上的开槽中、且可以调整在开槽中的轴向位置；

所述伸缩机构B机体尾部通过转轴E与摆杆的另一端铰接，转轴E放置在摆杆上的开槽中、且可以调整在开槽中的轴向位置。

上述方案中，所述整排夹苗系统的取苗爪、挡苗板、平动机构和锁止板在数量上与待移栽的整排穴盘苗的数量相匹配。

上述方案中，所述锁止板与平动机构的机体部分固定连接；除中间两个锁止板之间不串接外，相邻的锁止板之间通过链条串接，两个伸缩机构C的伸缩头部分别拉动两边的平动机构向外移动，带动锁止板和取苗爪向两边分散移动。

上述方案中，多个所述取苗爪为同种构型的多针夹钵取苗末端执行器。

上述方案中，所述伸缩机构A、伸缩机构B和伸缩机构C是直线气缸、液压缸或电动伸缩杆中的任意一种。

上述方案中，所述平动机构是无杆气缸、多轴气缸、电动缸中的任意一种。

上述方案中，所述伸缩机构B的伸缩头部通过转轴D与翻转板的另一端铰接。

一种根据所述的摆动翻转整排取苗装置的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、所述控制系统控制所述伸缩机构A伸出推动摆杆到取苗点；

步骤S2、所述控制系统控制所述伸缩机构B缩回拉动翻转板带动安装板翘起翻转，使安装板上的取苗爪依靠挡苗板推开穴盘苗执行夹钵取苗动作；

步骤S3、所述控制系统控制平动机构沿背离穴盘方向提起取苗爪，使取苗爪从穴盘孔穴里整排夹取出待移栽的穴盘苗；

步骤S4、所述控制系统控制伸缩机构B伸出推动翻转板带动安装板下压翻转，使安装板上的取苗爪执行投苗动作；

步骤S5、所述控制系统控制伸缩机构A缩回拉动门架型构造的摆杆到投苗点；

步骤S6、所述控制系统控制平动机构下放取苗爪，控制两个伸缩机构C推动多个取苗爪展开，再控制多个取苗爪对准导苗筒等接苗单元直立投苗；

步骤S7、重复步骤S1至步骤S6，所述控制系统控制多个取苗爪从穴盘孔穴里整排夹取出待移栽的穴盘苗，再展开直立有序投苗，直到完成需要的取苗工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种摆动翻转整排取苗装置和方法，利用门架型摆转机构驱动整排夹苗系统靠近待移栽的穴盘苗，翻转机构带动整排夹苗系统拨开秧苗植株，整排夹苗系统从穴盘孔穴里夹取出穴盘苗，返回投苗时整排夹苗系统分散开释放穴盘苗，能够实现穴盘苗整排折弯夹取、一次性释放、有序分投，具有取苗有储备，夹钵不伤苗，平移投苗顺畅，自动取苗投苗高效等特点。本发明结构简单，能有效避免伤苗伤钵，可用在穴盘苗高速移栽中。

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摆动机构示意图。

图3是本发明一实施方式的翻转机构示意图。

图4是本发明一实施方式的整排夹苗系统示意图。

图5是本发明一实施方式的取苗初始状态示意图。

图6是本发明一实施方式的取苗工作状态示意图。

图7是本发明一实施方式的投苗初始状态示意图。

图8是本发明一实施方式的投苗工作状态示意图。

图中：1、安装支座；2、转轴A；3、摆杆；4、转轴B；5、伸缩机构A；6、连接板；7、横梁板；8、整排夹苗系统；801、安装板；802、挡苗板；803、转轴F；804、伸缩机构C；805、尾座；806、锁止板；807、平动机构；808、取苗爪；9、转轴C；10、翻转板；11、转轴D；12、伸缩机构B；13、转轴E；14、穴盘；15、穴盘苗；16、控制系统。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同或相似的部分。附图仅用于说明本发明，不代表本发明的实际结构和真实比例。

图1所示为所述摆动翻转整排取苗装置的一种实施方式，所述摆动翻转整排取苗装置，包括摆动机构、翻转机构、整排夹苗系统8和控制系统16。

图2所示为所述摆动机构示意图，所述摆动机构为门架型摆动机构，由两个安装支座1、两个转轴A2、两个摆杆3、两套伸缩装置A、横梁板7组成，两个安装支座1固定连接在机架上，横梁板7的两端紧固在两个摆杆3上，两个摆杆3并行安装，通过两个转轴A2各自铰接在两个安装支座1上，从而形成门架型构造的摆动机构，两套伸缩装置A分别连接两个摆杆3，由两个转轴B4、两个伸缩机构A5、两个连接板6组成，两个伸缩机构A5的伸缩头部通过两个转轴B4的联接作用各自铰接在两个摆杆3上，其机体尾部通过两个连接板6的联接作用铰接在机架上，从而形成两个伸缩机构A5推动门架型构造的摆动机构以两个转轴A2为回转中心摆动取苗和投苗。

图3所示为所述翻转机构示意图，所述翻转机构位于所述摆动机构上，由两个翻转板10、两个转轴C9、两套伸缩装置B、安装板801组成，两个翻转板10并行安装，通过两个转轴C9各自铰接在所述摆动机构的两个摆杆3上，安装板801与所述摆动机构的横梁板7平行布置，其两端紧固在两个翻转板10上，两套伸缩装置B分别连接两个翻转板10，由两个转轴D11、两个伸缩机构B12、两个转轴E13组成，两个伸缩机构B12的伸缩头部通过两个转轴D11的联接作用各自铰接在两个翻转板10上，其机体尾部通过两个转轴E13的联接作用各自铰接在所述摆动机构的两个摆杆3上，从而形成两个伸缩机构B12推动两个翻转板10带动安装板801以两个转轴C9为回转中心翻转取苗和投苗。

图4所示为所述整排夹苗系统示意图，所述整排夹苗系统8位于所述翻转机构的安装板801上，由多个取苗爪808、多个挡苗板802、多个平动机构807、多个锁止板806、两套伸缩装置C组成，多个取苗爪808为同种构型的取苗末端执行器，分别紧固在多个平动机构807的平动部件上，每个取苗爪808的取苗侧面上固定安装一个挡苗板802，多个平动机构807的机体部分与所述翻转机构的安装板801以移动副形式连接，且通过多个锁止板806的串接作用连接成排，两套伸缩装置C分半连接最外侧的平动机构807，由两个转轴F803、两个伸缩机构C804、两个尾座805组成，两个伸缩机构C804的伸缩头部通过两个转轴F803的联接作用各自铰接在最外侧平动机构807的机体上，其机体尾部通过两个尾座805的联接作用铰接在所述翻转机构的安装板801上，从而形成两个伸缩机构C804推动多个平动机构807带动多个取苗爪808在所述翻转机构的安装板801上合拢对准取苗穴孔取苗和展开对准接苗口杯投苗。

所述控制系统16分别与两个伸缩机构A5、两个伸缩机构B12、两个伸缩机构C804、多个取苗爪808、多个平动机构807控制链接；所述控制系统16根据摆动翻转整排取苗工作要求分别控制两个伸缩机构A5推动摆动机构以转轴A2为回转中心摆动，控制两个伸缩机构B12推动两个翻转板10带动安装板801以转轴C9为回转中心翻转，控制两个伸缩机构C804推动平动机构807带动取苗爪808在安装板801上合拢对准取苗穴孔和展开对准接苗口杯，控制多个取苗爪808对穴夹钵取苗，控制多个平动机构807带动多个取苗爪808从穴盘14孔穴里整排提取穴盘苗15。

所述摆杆3上沿轴向设有若干开槽；所述伸缩机构A5的伸缩头部通过转轴B4与摆杆3铰接，转轴B4放置在摆杆3上的开槽中、且可以调整在开槽中的轴向位置；所述伸缩机构B12机体尾部通过转轴E13与摆杆3的另一端铰接，转轴E13放置在摆杆3上的开槽中、且可以调整在开槽中的轴向位置。通过调节所述摆动机构的伸缩机构A5、所述翻转机构的伸缩机构B12在摆杆3上的铰接位置和伸缩行程，能形成不同摆动翻转取苗和投苗轨迹，从而适应不同姿态取苗和投苗要求。

所述整排夹苗系统8的多个取苗爪808、多个挡苗板802、多个平动机构807、多个锁止板806在数量上匹配待移栽的穴盘苗15整排取苗需要。

通过组合所述摆动机构和翻转机构两个机构的运动能使所述整排夹苗系统8垂直于穴盘14取苗和直立投苗。

所述整排夹苗系统8的两个伸缩机构C804对多个平动机构807的推动作用，是带动多个取苗爪808以实现从穴盘14里合拢取苗和直立展开投苗，从而弥补取苗间隔与投苗间隔之间的差异。

在取苗时通过调节所述摆动机构和翻转机构两个机构的运动时序能使挡苗板802折弯待移栽的穴盘苗15，从而避免取苗时伤苗。

所述锁止板806与平动机构807的机体部分固定连接；除中间两个锁止板806之间不串接外，相邻的锁止板806之间通过链条串接，两个伸缩机构C804的伸缩头部分别拉动两边的平动机构807向外移动，带动锁止板806和取苗爪808向两边移动。多个锁止板806对多个取苗爪808的串接作用，是使多个取苗爪808在取苗时对准穴孔，在投苗时对准导苗筒等接苗单元。

所述整排夹苗系统8的取苗爪808具有夹钵取苗功能，在平动机构807的带动下从穴盘14的孔穴里取出待移栽的穴盘苗15。

所述摆动机构的伸缩机构A5、所述翻转机构的伸缩机构B12、所述整排夹苗系统8的伸缩机构C804是直线气缸、液压缸、电动伸缩杆的任意一种，也可以是其它直线伸缩运动单元，所述整排夹苗系统8的平动机构807是无杆气缸、多轴气缸、电动缸的任意一种，也可以是其它直线平移运动单元。

本发明还提供一种根据所述摆动翻转整排取苗平移投苗的方法，图5～图8所示为摆动翻转整排取苗示意图；本实施例以128穴穴盘苗摆动翻转整排取苗平移投苗为例进行说明，根据128穴穴盘苗8×16培育格局，安排8个取苗爪808等间隔取苗，分两次取完整排16棵苗，配置相应的挡苗板802、平动机构807、锁止板806，于是一种摆动翻转整排取苗平移投苗方法，包括以下步骤：

步骤S1、如图5所示，所述控制系统16控制伸缩机构A5伸出推动门架型构造的摆杆3到取苗点；

步骤S2、如图6所示，所述控制系统16控制伸缩机构B12缩回拉动翻转板10带动安装板801翘起翻转，使安装板801上的取苗爪808依靠挡苗板802推开穴盘苗15执行夹钵取苗动作；

步骤S3、所述控制系统16控制平动机构807沿背离穴盘14方向提起取苗爪808，使取苗爪808从穴盘14孔穴里整排夹取出待移栽的穴盘苗15；

步骤S4、如图7所示，所述控制系统16控制伸缩机构B12伸出推动翻转板10带动安装板801下压翻转，使安装板801上的取苗爪808执行投苗动作；

步骤S5、所述控制系统16控制伸缩机构A5缩回拉动门架型构造的摆杆3到投苗点；

步骤S6、如图8所示，所述控制系统16控制平动机构807下放取苗爪808，控制两个伸缩机构C804推动多个取苗爪808展开，再控制多个取苗爪808对准导苗筒等接苗单元直立有序投苗；

步骤S7、重复步骤S1至步骤S6，所述控制系统16控制多个取苗爪808从穴盘14孔穴里整排夹取出待移栽的穴盘苗15，再展开直立有序投苗，直到完成需要的取苗工作。

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。

Claims (9)

1.一种摆动翻转整排取苗装置，其特征在于，包括摆动机构、翻转机构、整排夹苗系统(8)和控制系统(16)；

所述摆动机构为门架型，包括两个安装支座(1)、两个转轴A(2)、两个摆杆(3)、两套伸缩装置A和横梁板(7)；两个安装支座(1)分别固定连接在机架上，横梁板(7)的两端分别与两个摆杆(3)的一端固定连接，两个摆杆(3)并行安装，分别通过转轴A(2)与安装支座(1)铰接；伸缩装置A包括伸缩机构A(5)和连接板(6)，伸缩机构A(5)的伸缩头部与摆杆(3)铰接，伸缩机构A(5)的机体尾部通过连接板(6)与机架铰接，两个伸缩机构A(5)推动摆动机构以转轴A(2)为回转中心摆动；

所述翻转机构位于所述摆动机构上，包括两个翻转板(10)、两个转轴C(9)、两套伸缩装置B和安装板(801)，两个翻转板(10)并行安装，翻转板(10)的一端分别通过转轴C(9)与摆杆(3)的一端铰接，安装板(801)与横梁板(7)平行布置，安装板(801)两端分别紧固在两个翻转板(10)上，伸缩装置B包括伸缩机构B(12)，伸缩机构B(12)的伸缩头部与翻转板(10)的另一端铰接，伸缩机构B(12)机体尾部与摆杆(3)的另一端铰接，两个伸缩机构B(12)推动两个翻转板(10)带动安装板(801)以转轴C(9)为回转中心翻转；

所述整排夹苗系统(8)位于所述翻转机构的安装板(801)上，包括多个取苗爪(808)、多个挡苗板(802)、多个平动机构(807)、多个锁止板(806)和两套伸缩装置C；所述取苗爪(808)分别紧固在多个平动机构(807)的平动部件上，每个取苗爪(808)的取苗侧面上固定安装一个挡苗板(802)，多个平动机构(807)的机体部分与所述翻转机构的安装板(801)移动副连接，且通过多个锁止板(806)串接成排，伸缩装置C包括转轴F(803)、伸缩机构C(804)和尾座(805)，伸缩机构C(804)的伸缩头部通过转轴F(803)铰接在最外侧平动机构(807)的机体上，伸缩机构C(804)机体尾部通过尾座(805)铰接在所述安装板(801)上，两个伸缩机构C(804)推动平动机构(807)带动取苗爪(808)在安装板(801)上合拢对准取苗穴孔和展开对准接苗口杯；

所述控制系统(16)分别与两个伸缩机构A(5)、两个伸缩机构B(12)、两个伸缩机构C(804)、多个取苗爪(808)和多个平动机构(807)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种摆动翻转整排取苗装置，其特征在于，所述摆杆(3)上沿轴向设有若干开槽；

所述伸缩机构A(5)的伸缩头部通过转轴B(4)与摆杆(3)铰接，转轴B(4)放置在摆杆(3)上的开槽中、且可以调整在开槽中的轴向位置；

所述伸缩机构B(12)机体尾部通过转轴E(13)与摆杆(3)的另一端铰接，转轴E(13)放置在摆杆(3)上的开槽中、且可以调整在开槽中的轴向位置。

3.根据权利要求1所述的一种摆动翻转整排取苗装置，其特征在于，所述整排夹苗系统(8)的取苗爪(808)、挡苗板(802)、平动机构(807)和锁止板(806)在数量上与待移栽的整排穴盘苗(15)的数量相匹配。

4.根据权利要求1所述的一种摆动翻转整排取苗装置，其特征在于，所述锁止板(806)与平动机构(807)的机体部分固定连接；除中间两个锁止板(806)之间不串接外，相邻的锁止板(806)之间通过链条串接，两个伸缩机构C(804)的伸缩头部分别拉动两边的平动机构(807)向外移动，带动锁止板(806)和取苗爪(808)向两边分散移动。

5.根据权利要求1所述的一种摆动翻转整排取苗装置，其特征在于，多个所述取苗爪(808)为同种构型的多针夹钵取苗末端执行器。

6.根据权利要求1所述的一种摆动翻转整排取苗装置，其特征在于，所述伸缩机构A(5)、伸缩机构B(12)和伸缩机构C(804)是直线气缸、液压缸或电动伸缩杆中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种摆动翻转整排取苗装置，其特征在于，所述平动机构(807)是无杆气缸、多轴气缸、电动缸中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种摆动翻转整排取苗装置，其特征在于，所述伸缩机构B(12)的伸缩头部通过转轴D(11)与翻转板(10)的另一端铰接。

9.一种根据权利要求1所述的摆动翻转整排取苗装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、所述控制系统(16)控制所述伸缩机构A(5)伸出推动摆杆(3)到取苗点；

步骤S2、所述控制系统(16)控制所述伸缩机构B(12)缩回拉动翻转板(10)带动安装板(801)翘起翻转，使安装板(801)上的取苗爪(808)依靠挡苗板(802)推开穴盘苗(15)执行夹钵取苗动作；

步骤S3、所述控制系统(16)控制平动机构(807)沿背离穴盘(14)方向提起取苗爪(808)，使取苗爪(808)从穴盘(14)孔穴里整排夹取出待移栽的穴盘苗(15)；

步骤S4、所述控制系统(16)控制伸缩机构B(12)伸出推动翻转板(10)带动安装板(801)下压翻转，使安装板(801)上的取苗爪(808)执行投苗动作；

步骤S5、所述控制系统(16)控制伸缩机构A(5)缩回拉动门架型构造的摆杆(3)到投苗点；

步骤S6、所述控制系统(16)控制平动机构(807)下放取苗爪(808)，控制两个伸缩机构C(804)推动多个取苗爪(808)展开，再控制多个取苗爪(808)对准导苗筒等接苗单元直立有序投苗；

步骤S7、重复步骤S1至步骤S6，所述控制系统(16)控制多个取苗爪(808)从穴盘(14)孔穴里整排夹取出待移栽的穴盘苗(15)，再展开直立有序投苗，直到完成取苗工作。

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