CN115349333B - 旱地中药材自主移栽机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了旱地中药材自主移栽机，包括移动底盘、取分苗机构、输苗机构、移栽机构和动力传动机构。取分苗机构从苗盘夹苗以及向输苗机构送苗；移栽机构从输苗机构接苗，将秧苗垂直植入土中，并进行覆土和浇水。其中，取分苗机构通过夹苗钳长行程往复滑动夹苗与送苗，配合链传动机构输送苗盘，实现自动化、间歇性、高效分苗功能，并最大限度保持了移栽时横排的整齐度，消除了漏栽缺苗现象的发生；移栽机构采用一个动力输入，并通过栽植嘴凸轮与移栽鸭嘴开合板以及移栽鸭嘴的滑动速度差，便实现从输苗机构接苗、将秧苗垂直植入土中、覆土和浇水的多个功能，运动精准，提高秧苗直立度，保证成活率，并提高整机联合作业能力。

Description

旱地中药材自主移栽机

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种旱地中药材自主移栽机。

背景技术

中药材种类繁多，来源也较为广泛。而在对药材进行种植时，通常都是由种子培养成幼苗，再将中药材幼苗移栽入土。在移栽中药材幼苗如银柴胡幼苗的时候，首先需要每隔一定间距挖出一个种植坑，然后将银柴胡幼苗放入种植坑内，最后再将种植坑填平。

目前主要通过人工进行单株幼苗的移栽，不仅工人的工作强度大，企业的用人成本也较高，工作效率低下。而大型的移栽设备往往成本较高，且较为笨重，只适用于大面积种植的农作物。

发明内容

本发明目的是针对现有技术的缺陷，提供一种旱地中药材自主移栽机，通过图像识别、智能导航以及电动控制实现中药材幼苗自主移栽工作，可有效满足在旱地种植药材的工艺要求，提高中药材移栽的智能化水平，并降低人工成本。

本发明包括移动底盘、取苗驱动电机一、连接轴、取苗传动轴、取苗驱动电机二、取分苗机构、步进电机、输苗机构、移栽机构和动力传动机构；移动底盘包括底盘机架和行走机构；移动底盘的前部固定有摄像机；动力传动机构驱动输苗机构和移栽机构。

所述的取分苗机构包括支撑板、分苗漏斗组件、夹苗机构、传动箱和链传动机构；支撑板上固定在底盘机架上；所述的分苗漏斗组件包括并排布置的n个分苗漏斗，n≥3，分苗漏斗固定在支撑板上；夹苗机构位于链传动机构的输出端上方。所述的夹苗机构包括夹苗钳、夹苗钳作用杆、夹苗滑杆和夹苗驱动组件；所述的夹苗驱动组件设有两个，均包括齿条、导轨支撑架、取苗机构凸轮、导向轮和夹苗机构导轨；所述的齿条和导轨支撑架均与支撑板构成滑动副；导轨支撑架上固定有两个电磁铁，支撑板和齿条上均固定有永磁铁；齿条端部设置的斜面与导向轮构成凸轮副，固定在导向轮上的销轴与导轨支撑架开设的滑槽构成槽销副；夹苗机构导轨固定在导轨支撑架上，且垂直于齿条设置；夹苗钳作用杆两端与两个夹苗驱动组件的取苗机构凸轮分别构成凸轮副；所述的夹苗钳作用杆与夹苗滑杆构成滑动副，并与夹苗滑杆通过弹簧连接；夹苗滑杆两端与两个夹苗驱动组件的夹苗机构导轨分别构成滑动副，且夹苗滑杆两端分别位于对应一个夹苗驱动组件的导向轮正上方；n个夹苗钳的铰接轴均与夹苗滑杆固定；所述的夹苗钳作用杆上设有一体成型的n根伸出杆，每根伸出杆与一个夹苗钳的两个柄部分别通过一根连接杆连接，连接杆的两端与伸出杆和夹苗钳的柄部分别铰接。所述的传动箱包括箱体、取苗锥齿轮一、取苗锥齿轮二、取苗传动齿轮一、取苗传动中间齿轮和取苗传动齿轮二；箱体固定在支撑板上，四根支承轴分别通过轴承一支承在箱体内，所述的取苗锥齿轮二和取苗传动齿轮一均固定在第一根支承轴上，取苗传动中间齿轮固定在第二根支承轴上，两个取苗传动齿轮二固定在另外两根支承轴上；取苗锥齿轮一与取苗锥齿轮二构成齿轮副；取苗传动齿轮一一侧与一个取苗传动齿轮二构成齿轮副，另一侧与取苗传动中间齿轮一侧构成齿轮副，取苗传动中间齿轮另一侧与另一个取苗传动齿轮二构成齿轮副。两个取苗传动齿轮二与夹苗机构中两个夹苗驱动组件的齿条分别构成齿轮副。

所述的取分苗机构设有m个，m≥2；连接轴与各取分苗机构中夹苗驱动组件的取苗机构凸轮均固定，并与各取分苗机构的夹苗滑杆均构成转动副；连接轴与取苗驱动电机一的输出轴固定；取苗驱动电机一与其中一个取分苗机构的夹苗滑杆固定。各取分苗机构中传动箱的取苗锥齿轮一均固定在取苗传动轴上，取苗传动轴与各取分苗机构中传动箱的箱体均构成转动副，并由取苗驱动电机二驱动。相邻取分苗机构的链传动机构通过联轴器连接，其中一个取分苗机构的链传动机构由步进电机驱动。

所述的输苗机构包括输苗杯、传送带机构、出苗传动机构和出苗开口组件；移栽机构置于出苗开口组件下方；所述的传送带机构包括V带轮和传送带；四个V带轮阵列排布，并通过传送带连接，其中三个均与底盘机架铰接，另一个V带轮由伺服电机一驱动；传送带位于各取分苗机构的分苗漏斗组件下方；传送带沿环向固定有多个输苗杯。所述的出苗传动机构包括出苗锥齿轮、出苗传动齿轮二、出苗传动齿轮一和出苗凸轮；出苗传动轴一和出苗传动轴二均与底盘机架构成转动副；出苗锥齿轮和出苗传动齿轮二均固定在出苗传动轴一上，出苗传动齿轮一和出苗凸轮均固定在出苗传动轴二上；所述的出苗传动齿轮二与出苗传动齿轮一构成齿轮副；所述的出苗锥齿轮由动力传动机构驱动。所述的出苗开口组件包括连接滑块、连接滑杆、出苗开合板和联动盖板；所述的连接滑块与出苗传动机构的出苗凸轮构成凸轮副，并与连接滑杆固定；所述的连接滑杆与m根出苗摇杆的一端均铰接；m根出苗摇杆的另一端分别与出苗开合板和m-1块联动盖板铰接；出苗开合板和m-1块联动盖板间距布置，并通过联动支架固定连接；所述的联动支架与底盘机架构成滑动副；出苗开合板和m-1块联动盖板上均固定有侧边挡块；传送带上各位置的输苗杯底端与底盘机架、出苗开合板或联动盖板接触；m个导苗管置于出苗开合板以及m-1块联动盖板下方，且均与底盘机架固定。

优选地，所述的链传动机构包括输送轴、输送链和输送链轮；三根输送轴均与支撑板铰接；每根输送轴上固定有两个输送链轮；三根输送轴一侧的三个输送链轮通过一条输送链连接，另一侧的三个输送链轮通过另一条输送链连接；两条输送链位置对应的每个链节均通过支杆固定连接。各链传动机构位置对齐的m根输送轴通过联轴器连接，并由步进电机驱动。

更优选地，所述的移栽机构包括移栽传动轴、移栽支撑杆和移栽总成；移栽支撑杆固定在底盘机架上；所述的移栽总成包括移栽支撑架、移栽传动机构、移栽组件和覆土机构；所述的移栽传动机构包括移栽传动齿轮一、移栽传动带轮一、移栽传动带轮二和移栽传动齿轮二；移栽传动齿轮一固定在水平轴一上，并与移栽传动齿轮二构成齿轮副；移栽传动带轮二固定在水平轴二上，并与移栽传动带轮一通过传输带连接；水平轴一和水平轴二均与移栽支撑架构成转动副；所述的移栽组件包括圆盘、移栽连杆、移栽滑轨、移栽滑块、移栽联动推杆和移栽曲柄；圆盘固定在水平轴一上；移栽连杆的一端偏心铰接在圆盘上，另一端与移栽滑轨铰接；移栽滑轨与移栽支撑架构成滑动副；移栽滑块与移栽滑轨构成滑动副；移栽联动推杆与移栽滑块固定；移栽曲柄固定在水平轴二上；固定在移栽曲柄上的销钉与移栽联动推杆开设的滑槽构成槽销副；苗筒固定在移栽滑块上；两块移栽鸭嘴开合板正对设置，且中部均铰接在苗筒底部；两块移栽鸭嘴开合板底部通过弹簧连接；伸出板固定在其中一块移栽鸭嘴开合板顶部；栽植嘴凸轮固定在移栽滑轨底端，并与铰接在伸出板上的滚子构成凸轮副；两个移栽鸭嘴开合板底部与两个移栽鸭嘴顶部分别固定；两个移栽鸭嘴正对且贴紧设置；所述的移栽总成设有m个，各移栽总成的移栽支撑架均固定在移栽支撑杆上；各移栽总成的移栽传动带轮一和移栽传动齿轮二均固定在移栽机构传动轴上；移栽传动轴与各移栽总成的移栽支撑架均构成转动副，并由动力传动机构驱动。覆土机构置于移栽鸭嘴后方。

所述的覆土机构包括覆土机构调节连杆和覆土轮；两根覆土机构调节连杆的一端铰接在移栽机构支撑架两侧，另一端分别与一个覆土轮通过一根安装轴铰接；每根覆土机构调节连杆中部开设的滑槽与移栽支撑架对应侧开设的竖向槽通过螺栓和螺母连接。

更优选地，所述的移栽机构还包括移栽浇水机构；所述的移栽浇水机构包括浇水机构曲柄、浇水机构连杆、浇水机构滑块和蓄水筒；浇水机构曲柄一端偏心固定在移栽传动机构的移栽传动带轮二上；浇水机构连杆一端与浇水机构滑块铰接，另一端与浇水机构曲柄另一端铰接；蓄水筒和浇水机构滑道均固定在移栽机构支撑架外；浇水机构滑块与浇水机构滑道构成滑动副；浇水机构滑块堵住蓄水筒开设的出水口。

更优选地，所述的浇水机构滑块外包裹橡胶，蓄水筒的出水口采用橡胶包边。

更优选地，所述的动力传动机构包括主传动轴一、主传动轴二、传动锥齿轮一、传动锥齿轮三、传动锥齿轮二、伺服电机二和过渡锥齿轮；主传动轴一和主传动轴二均与底盘机架构成转动副；主传动轴一与伺服电机二的输出轴固定；伺服电机二固定在底盘机架上；传动锥齿轮一固定在主传动轴一上；传动锥齿轮二和传动锥齿轮三固定在主传动轴二两端，传动锥齿轮二与传动锥齿轮一构成齿轮副；过渡锥齿轮固定在移栽机构的移栽传动轴上，并与传动锥齿轮三和输苗机构中出苗传动机构的出苗锥齿轮均构成齿轮副。

优选地，还包括定位模块，所述的定位模块与GNSS导航系统通讯。

本发明具有的有益效果：

本发明的两个行走机构驱动各自的车轮自主行走，从而带动底盘机架和苗盘导向板运动，通过定位模块与GNSS导航系统通讯实现自主导航，并通过摄像机识别路径，实现沿预设路径进行移栽作业。移栽作业中取分苗机构从苗盘夹苗以及向输苗机构送苗；移栽机构从输苗机构接苗，将秧苗垂直植入土中，并进行覆土和浇水。其中，取分苗机构通过夹苗钳长行程往复滑动夹苗与送苗，配合链传动机构输送苗盘，实现自动化、间歇性、高效分苗功能，并最大限度保持了移栽时横排的整齐度，消除了漏栽缺苗现象的发生；输苗机构中，出苗开口组件实现各导苗管的往复式开关，保证传送带机构输送来的输苗杯内秧苗能到达各导苗管；移栽机构采用一个动力输入，并通过栽植嘴凸轮与移栽鸭嘴开合板以及移栽鸭嘴的滑动速度差，便实现从输苗机构接苗、将秧苗垂直植入土中、覆土和浇水的多个功能，运动精准，能在移动底盘每次停留在各移栽位置不动时，真正实现将秧苗垂直植入土中，提高秧苗直立度，保证成活率，并提高整机联合作业能力。可见，本发明能实现自动导航、自主取苗、夹苗、输苗移栽一体化功能，实现多行移栽工作，提高了移栽效率，且能保证在各种地垄工况下秧苗移栽后的高直立度，降低移栽过程中秧苗的损伤率，降低人工成本，填补国内药材自动化移栽机械的空白，拓宽了移栽机器人的适用范围。

附图说明

图1为发明的整体结构示意图；

图2为本发明中移动底盘和动力传动机构的装配示意图；

图3为本发明中取分苗机构的结构示意图；

图4为本发明中夹苗机构的结构示意图；

图5为本发明中取苗驱动电机二和传动箱的装配示意图；

图6为本发明中输苗机构的结构示意图；

图7为本发明中出苗传动机构和出苗开口组件的装配示意图；

图8为本发明中移栽机构的整体结构示意图；

图9为本发明中移栽总成去除移栽支撑架和覆土机构后的结构示意图；

图10为本发明中移栽传动机构的结构示意图；

图11为本发明中带有移栽浇水机构的移栽总成结构示意图；

图12为本发明中动力传动机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述本发明。

如图1和图2所示，旱地中药材自主移栽机，包括移动底盘1、取苗驱动电机一236、连接轴233、取苗传动轴241、取苗驱动电机二246、取分苗机构2、步进电机26、输苗机构3、移栽机构4和动力传动机构5；移动底盘1包括底盘机架11、苗盘导向板12和行走机构13；苗盘导向板12固定在底盘机架11上；行走机构13设有两个，均包括旋转电机、轮毂支撑杆和车轮；旋转电机固定在底盘机架11底部，并经减速机与轮毂支撑杆一端固定；轮毂支撑杆另一端与车轮铰接；两个行走机构13可实现前进、后退和差速转向；移动底盘1的前部固定有摄像机；动力传动机构5驱动输苗机构3和移栽机构4工作；取分苗机构2从苗盘夹苗以及向输苗机构3送苗；移栽机构4从输苗机构3接苗，将秧苗垂直植入土中；且移栽机构4具有覆土与间歇性浇水功能，本发明可有效满足在旱地种植药材的工艺要求。

如图3所示，取分苗机构2包括支撑板21、分苗漏斗组件22、夹苗机构23、传动箱24和链传动机构25；支撑板21上固定在底盘机架11上；分苗漏斗组件22包括并排布置的n个分苗漏斗，n≥3，分苗漏斗固定在支撑板21上；夹苗机构23位于链传动机构25的输出端上方。如图4所示，夹苗机构23包括夹苗钳234、夹苗钳作用杆239、夹苗滑杆2310和夹苗驱动组件；夹苗驱动组件设有两个，均包括齿条231、导轨支撑架232、取苗机构凸轮235、导向轮237和夹苗机构导轨238；齿条231和导轨支撑架232均与支撑板21构成滑动副；导轨支撑架232上固定有两个电磁铁，支撑板21和齿条231上均固定有永磁铁；齿条231端部设置的斜面与导向轮237构成凸轮副，固定在导向轮237上的销轴与导轨支撑架232开设的滑槽构成槽销副；夹苗机构导轨238固定在导轨支撑架232上，且垂直于齿条231设置；夹苗钳作用杆239两端与两个夹苗驱动组件的取苗机构凸轮235分别构成凸轮副；夹苗钳作用杆239与夹苗滑杆2310构成滑动副，并与夹苗滑杆2310通过弹簧连接；夹苗滑杆2310两端与两个夹苗驱动组件的夹苗机构导轨238分别构成滑动副，且夹苗滑杆2310两端分别位于对应一个夹苗驱动组件的导向轮237正上方；n个夹苗钳234的铰接轴均与夹苗滑杆2310固定；夹苗钳作用杆239上设有一体成型的n根伸出杆，每根伸出杆与一个夹苗钳234的两个柄部分别通过一根连接杆连接，连接杆的两端与伸出杆和夹苗钳234的柄部分别铰接。如图5所示，传动箱24包括箱体、取苗锥齿轮一242、取苗锥齿轮二243、取苗传动齿轮一244、取苗传动中间齿轮248和取苗传动齿轮二247；箱体固定在支撑板21上，四根支承轴分别通过轴承一245支承在箱体内，取苗锥齿轮二243和取苗传动齿轮一244均固定在第一根支承轴上，取苗传动中间齿轮248固定在第二根支承轴上，两个取苗传动齿轮二247固定在另外两根支承轴上；取苗锥齿轮一242与取苗锥齿轮二243构成齿轮副；取苗传动齿轮一244一侧与一个取苗传动齿轮二247构成齿轮副，另一侧与取苗传动中间齿轮248一侧构成齿轮副，取苗传动中间齿轮248另一侧与另一个取苗传动齿轮二247构成齿轮副。两个取苗传动齿轮二247与夹苗机构23中两个夹苗驱动组件的齿条231分别构成齿轮副。

取分苗机构2设有m个，m≥2；连接轴233与各取分苗机构2中夹苗驱动组件的取苗机构凸轮235均固定，并与各取分苗机构2的夹苗滑杆2310均构成转动副；连接轴233与取苗驱动电机一236的输出轴固定；取苗驱动电机一236与其中一个取分苗机构2的夹苗滑杆2310固定。各取分苗机构2中传动箱24的取苗锥齿轮一242均固定在取苗传动轴241上，取苗传动轴241与各取分苗机构2中传动箱24的箱体均构成转动副，并由取苗驱动电机二246驱动。相邻取分苗机构2的链传动机构25通过联轴器连接，其中一个取分苗机构2的链传动机构25由步进电机26驱动。

如图6所示，输苗机构3包括输苗杯31、传送带机构32、出苗传动机构34和出苗开口组件35；移栽机构4置于出苗开口组件35下方；传送带机构32包括V带轮33和传送带；四个V带轮33阵列排布，并通过传送带连接，其中三个均与底盘机架11铰接，另一个V带轮33由伺服电机一驱动；传送带位于各取分苗机构2的分苗漏斗组件22下方；传送带沿环向固定有多个输苗杯31。如图7所示，出苗传动机构34包括出苗锥齿轮341、出苗传动齿轮二343、出苗传动齿轮一344和出苗凸轮345；出苗传动轴一342和出苗传动轴二均与底盘机架11构成转动副；出苗锥齿轮341和出苗传动齿轮二343均固定在出苗传动轴一342上，出苗传动齿轮一344和出苗凸轮345均固定在出苗传动轴二上；出苗传动齿轮二343与出苗传动齿轮一344构成齿轮副；出苗锥齿轮341由动力传动机构驱动(与过渡锥齿轮55构成齿轮副)。出苗开口组件35包括连接滑块351、连接滑杆352、出苗开合板355和联动盖板357；连接滑块351与出苗传动机构34的出苗凸轮345构成凸轮副，并与连接滑杆352固定；连接滑杆352与m根出苗摇杆353的一端均铰接；m根出苗摇杆353的另一端分别与出苗开合板355和m-1块联动盖板357铰接；出苗开合板355和m-1块联动盖板357间距布置，并通过联动支架356固定连接；联动支架356与底盘机架11构成滑动副；出苗开合板355和m-1块联动盖板357上均固定有侧边挡块354；传送带上各位置的输苗杯31底端与底盘机架11、出苗开合板355或联动盖板357接触；m个导苗管36置于出苗开合板355以及m-1块联动盖板357下方，且均与底盘机架11固定。

作为一个优选实施例，如图3所示，链传动机构25包括输送轴、输送链和输送链轮；三根输送轴均与支撑板21铰接；每根输送轴上固定有两个输送链轮；三根输送轴一侧的三个输送链轮通过一条输送链连接，另一侧的三个输送链轮通过另一条输送链连接；两条输送链位置对应的每个链节均通过支杆固定连接。各链传动机构25位置对齐的m根输送轴通过联轴器连接，并由步进电机26驱动。

更优选地，如图8、图9、图10和图11所示，移栽机构4包括移栽传动轴41、移栽支撑杆42和移栽总成；移栽支撑杆42固定在底盘机架11上；移栽总成包括移栽支撑架46、移栽传动机构43、移栽组件44和覆土机构45；移栽传动机构43包括移栽传动齿轮一431、移栽传动带轮一432、移栽传动带轮二433和移栽传动齿轮二434；移栽传动齿轮一431固定在水平轴一上，并与移栽传动齿轮二434构成齿轮副；移栽传动带轮二433固定在水平轴二上，并与移栽传动带轮一432通过传输带连接；水平轴一和水平轴二均与移栽支撑架46构成转动副；移栽组件44包括圆盘441、移栽连杆442、移栽滑轨445、移栽滑块446、移栽联动推杆443和移栽曲柄444；圆盘441固定在水平轴一上；移栽连杆442的一端偏心铰接在圆盘441上，另一端与移栽滑轨445铰接；移栽滑轨445与移栽支撑架46构成滑动副；移栽滑块446与移栽滑轨445构成滑动副；移栽联动推杆443与移栽滑块446固定；移栽曲柄444固定在水平轴二上；固定在移栽曲柄444上的销钉与移栽联动推杆443开设的滑槽构成槽销副；苗筒固定在移栽滑块446上；两块移栽鸭嘴开合板447正对设置，且中部均铰接在苗筒底部；两块移栽鸭嘴开合板447底部通过弹簧连接；伸出板固定在其中一块移栽鸭嘴开合板447顶部；栽植嘴凸轮449固定在移栽滑轨445底端，并与铰接在伸出板上的滚子构成凸轮副；两个移栽鸭嘴开合板底部与两个移栽鸭嘴448顶部分别固定；两个移栽鸭嘴448正对且贴紧设置。移栽总成设有m个，各移栽总成的移栽支撑架46均固定在移栽支撑杆42上；各移栽总成的移栽传动带轮一432和移栽传动齿轮二434均固定在移栽机构传动轴41上；移栽传动轴41与各移栽总成的移栽支撑架46均构成转动副，并由动力传动机构5驱动(与过渡锥齿轮55固定)。覆土机构45置于移栽鸭嘴448后方。

如图11所示，覆土机构45包括覆土机构调节连杆451和覆土轮452；两根覆土机构调节连杆451的一端铰接在移栽机构支撑架46两侧，另一端分别与一个覆土轮452通过一根安装轴453铰接；每根覆土机构调节连杆451中部开设的滑槽与移栽支撑架46对应侧开设的竖向槽通过螺栓454和螺母连接。

更优选地，如图11所示，移栽机构4还包括移栽浇水机构47；移栽浇水机构47包括浇水机构曲柄472、浇水机构连杆473、浇水机构滑块474和蓄水筒471；浇水机构曲柄472一端偏心固定在移栽传动机构43的移栽传动带轮二433上；浇水机构连杆473一端与浇水机构滑块474铰接，另一端与浇水机构曲柄472另一端铰接；蓄水筒471和浇水机构滑道475均固定在移栽机构支撑架46外；浇水机构滑块474与浇水机构滑道475构成滑动副；浇水机构滑块474堵住蓄水筒471(可进一步外接水箱)开设的出水口。作为优选，浇水机构滑块474外包裹橡胶，蓄水筒471的出水口采用橡胶包边，能有效防止漏水。

更优选地，如图12所示，动力传动机构5包括主传动轴一51、主传动轴二52、传动锥齿轮一54、传动锥齿轮三56、传动锥齿轮二53、伺服电机二57和过渡锥齿轮55；主传动轴一51和主传动轴二52均与底盘机架11构成转动副；主传动轴一51与伺服电机二57的输出轴固定；伺服电机二57固定在底盘机架11上；传动锥齿轮一54固定在主传动轴一51上；传动锥齿轮二53和传动锥齿轮三56固定在主传动轴二52两端，传动锥齿轮二53与传动锥齿轮一54构成齿轮副；过渡锥齿轮55固定在移栽机构4的移栽传动轴41上，并与传动锥齿轮三56和输苗机构3中出苗传动机构34的出苗锥齿轮341均构成齿轮副。

作为一个优选实施例，本发明还包括定位模块，定位模块与GNSS导航系统通讯。

其中，旋转电机、取苗驱动电机一236、取苗驱动电机二246、步进电机26、伺服电机一、伺服电机二57和电磁铁均由控制器控制，摄像机的信号输出端经采集卡与控制器6连接，定位模块的信号输出端与控制器连接，控制器与上位机连接。

该旱地中药材自主移栽机，工作原理如下：

两个行走机构13驱动各自的车轮自主行走，从而带动底盘机架11和苗盘导向板12(对刚放入的苗盘起到导向作用)运动，通过定位模块与GNSS导航系统通讯实现自主导航，并通过摄像机识别路径，实现沿预设路径进行移栽作业。移栽作业中取分苗机构2从苗盘夹苗以及向输苗机构3送苗；移栽机构4从输苗机构3接苗，将秧苗垂直植入土中，并进行覆土和浇水，具体过程如下：

伺服电机二57驱动主传动轴一51和主动锥齿轮一54旋转，从而带动传动锥齿轮二53旋转；传动锥齿轮二53经主传动轴二52和从动锥齿轮三56带动过渡锥齿轮55；过渡锥齿轮55的部分动力传给移栽机构4的移栽传动轴41，另一部分动力传给输苗机构3中出苗传动机构34的输苗锥齿轮341。

取分苗机构2从苗盘夹苗以及向输苗机构3送苗的过程如下：输送轴由步进电机26驱动，经输送链轮带动两条输送链同步间歇性旋转，使置于连接两条输送链的支杆上的苗盘向下间歇性滑动；苗盘每向下滑动一行后，取苗驱动电机一236经连接轴233驱动取苗机构凸轮235旋转，使取苗机构凸轮235的推程段推动夹苗钳作用杆239移动，控制各夹苗钳234闭合夹苗；然后，取苗传动轴241通过取苗驱动电机二246正转驱动，带动传动箱24的取苗锥齿轮一242，取苗锥齿轮一242经取苗锥齿轮二243、取苗传动齿轮一244、取苗传动中间齿轮248和各支承轴驱动两个取苗传动齿轮二247；两个取苗传动齿轮二247再驱动两个夹苗驱动组件的齿条231滑动，此时夹苗驱动组件中，导轨支撑架232上的一个电磁铁与支撑板21上的永磁铁吸附，导轨支撑架232静止，齿条231前进推动导向轮237向上运动，从而推动夹苗滑杆2310在夹苗机构导轨238上滑动提起各夹苗钳234，完成提苗；接着，取苗驱动电机二246停转，与支撑板21上永磁铁吸附的那个电磁铁断电，另一个电磁铁通电与齿条231上的永磁铁吸附，随后取苗驱动电机二246继续正转，使齿条231带动导轨支撑架232一起向分苗漏斗运动，从而将各夹苗钳234送至对应分苗漏斗上方，取苗驱动电机二246再次停转，而取苗机构凸轮235在取苗驱动电机一236驱动下，其回程段作用于夹苗钳作用杆239，使夹苗钳作用杆239带动苗夹钳234张开，秧苗落入分苗漏斗；落入分苗漏斗的秧苗传输到输苗机构3；再接着，取苗驱动电机二246反转，使齿条231带动导轨支撑架232和各夹苗钳234后退，待各夹苗钳234回到链传动机构25的输出端上方时，取苗驱动电机二246停转，与齿条231上永磁铁吸附的电磁铁断电，另一个电磁铁通电与支撑板21上的永磁铁吸附；最后，取苗驱动电机二246继续反转，使齿条231后退回到初始位置，导向轮237向下运动，从而夹苗滑杆2310和各夹苗钳234向下复位，取苗机构凸轮235刚好旋转一周，取苗驱动电机一236停转。

输苗机构3向移栽机构4送苗的过程如下：各分苗漏斗中的秧苗落在正下方的输苗杯31上，初始运行时，根据传送带上各输苗杯31盛放秧苗的情况，输苗机构3的伺服电机一和传送带机构32先配合取分苗机构2，将传送带上盛放有秧苗的输苗杯31逐渐旋转至移栽机构4的出苗开口组件35和各导苗管36上方，该过程中，出苗传动机构34、出苗开口组件35和移栽机构4均不运动，两个行走机构13也不运动。当各导苗管36上方均有盛放秧苗的输苗杯31后，进行如下步骤：①出苗传动机构34的输苗锥齿轮341经出苗传动轴一342、出苗传动齿轮二343、出苗传动齿轮一344、出苗凸轮345、连接滑块351和连接滑杆352驱动出苗开合板355以及联动盖板357，使各导苗管36上方实现一次开闭动作，让各导苗管36上方输苗杯31中的秧苗落入对应导苗管36内；②伺服电机一驱动传送带机构32的传送带旋转一个输苗杯31工位，然后重复步骤①；③重复步骤②，各输苗杯31中的秧苗便间歇性输送到各导苗管36内。

移栽机构4从输苗机构3接苗，将秧苗垂直植入土中，并进行覆土和浇水的过程如下：导苗管36内的秧苗在重力作用下落入下方的苗筒内，并进一步落入两个移栽鸭嘴448内；移栽传动轴41驱动移栽传动带轮一432和移栽传动齿轮二434；移栽传动齿轮二434经移栽传动齿轮一431、圆盘441和移栽连杆442驱动移栽滑轨445沿移栽支撑架46向下滑动，从而带动栽植嘴凸轮449向下滑动，同时移栽传动带轮一432经传输带、移栽传动带轮二433、移栽曲柄444和移栽联动推杆443驱动移栽滑块446沿移栽滑轨445向下滑动，从而带动苗筒、移栽鸭嘴开合板447和移栽鸭嘴448向下滑动，而栽植嘴凸轮449滑动速度比移栽鸭嘴448快，使得移栽鸭嘴448插入土中时，栽植嘴凸轮449的推程段推动伸出板上的滚子，两块移栽鸭嘴开合板447带动两个移栽鸭嘴448打开，秧苗落入两个移栽鸭嘴448所开的穴口内，而由于移栽传动带轮二433有部分动力经浇水机构曲柄472和浇水机构连杆473带动浇水机构滑块474沿浇水机构滑道475滑动，从而浇水机构滑块474从蓄水筒471中滑出，蓄水筒471实现浇水功能；随后，栽植嘴凸轮449、苗筒、移栽鸭嘴开合板447和移栽鸭嘴448和向上滑动复位，同样栽植嘴凸轮449滑动速度比移栽鸭嘴448快，栽植嘴凸轮449不再与伸出板上的滚子接触，在弹簧回复力作用下两块移栽鸭嘴开合板447带动两个移栽鸭嘴448闭合，而此时浇水机构滑块474重新嵌入蓄水筒471中，蓄水筒471不再出水；接着，在底盘机架11前进过程中，覆土机构45的覆土轮452对穴口进行覆土。其中，秧苗移栽后第一次浇水一般不直接作用在秧苗上，而是使用间接浇水方式来补充水分，因此，将蓄水筒471设置在移栽机构支撑架46外侧，与移栽鸭嘴开合板447和移栽鸭嘴448错开。松开螺栓和螺母可以调节覆土机构调节连杆451，从而调节覆土轮452的高度，调节好后再拧紧螺栓和螺母即可。

Claims (7)

1.旱地中药材自主移栽机，包括移动底盘、取苗驱动电机一、连接轴、取苗传动轴、取苗驱动电机二、取分苗机构、步进电机、输苗机构、移栽机构和动力传动机构；移动底盘包括底盘机架和行走机构；移动底盘的前部固定有摄像机；动力传动机构驱动输苗机构和移栽机构；其特征在于：所述的取分苗机构包括支撑板、分苗漏斗组件、夹苗机构、传动箱和链传动机构；支撑板上固定在底盘机架上；所述的分苗漏斗组件包括并排布置的n个分苗漏斗，n≥3，分苗漏斗固定在支撑板上；夹苗机构位于链传动机构的输出端上方；所述的夹苗机构包括夹苗钳、夹苗钳作用杆、夹苗滑杆和夹苗驱动组件；所述的夹苗驱动组件设有两个，均包括齿条、导轨支撑架、取苗机构凸轮、导向轮和夹苗机构导轨；所述的齿条和导轨支撑架均与支撑板构成滑动副；导轨支撑架上固定有两个电磁铁，支撑板和齿条上均固定有永磁铁；齿条端部设置的斜面与导向轮构成凸轮副，固定在导向轮上的销轴与导轨支撑架开设的滑槽构成槽销副；夹苗机构导轨固定在导轨支撑架上，且垂直于齿条设置；夹苗钳作用杆两端与两个夹苗驱动组件的取苗机构凸轮分别构成凸轮副；所述的夹苗钳作用杆与夹苗滑杆构成滑动副，并与夹苗滑杆通过弹簧连接；夹苗滑杆两端与两个夹苗驱动组件的夹苗机构导轨分别构成滑动副，且夹苗滑杆两端分别位于对应一个夹苗驱动组件的导向轮正上方；n个夹苗钳的铰接轴均与夹苗滑杆固定；所述的夹苗钳作用杆上设有一体成型的n根伸出杆，每根伸出杆与一个夹苗钳的两个柄部分别通过一根连接杆连接，连接杆的两端与伸出杆和夹苗钳的柄部分别铰接；所述的传动箱包括箱体、取苗锥齿轮一、取苗锥齿轮二、取苗传动齿轮一、取苗传动中间齿轮和取苗传动齿轮二；箱体固定在支撑板上，四根支承轴分别通过轴承一支承在箱体内，所述的取苗锥齿轮二和取苗传动齿轮一均固定在第一根支承轴上，取苗传动中间齿轮固定在第二根支承轴上，两个取苗传动齿轮二固定在另外两根支承轴上；取苗锥齿轮一与取苗锥齿轮二构成齿轮副；取苗传动齿轮一一侧与一个取苗传动齿轮二构成齿轮副，另一侧与取苗传动中间齿轮一侧构成齿轮副，取苗传动中间齿轮另一侧与另一个取苗传动齿轮二构成齿轮副；两个取苗传动齿轮二与夹苗机构中两个夹苗驱动组件的齿条分别构成齿轮副；

所述的取分苗机构设有m个，m≥2；连接轴与各取分苗机构中夹苗驱动组件的取苗机构凸轮均固定，并与各取分苗机构的夹苗滑杆均构成转动副；连接轴与取苗驱动电机一的输出轴固定；取苗驱动电机一与其中一个取分苗机构的夹苗滑杆固定；各取分苗机构中传动箱的取苗锥齿轮一均固定在取苗传动轴上，取苗传动轴与各取分苗机构中传动箱的箱体均构成转动副，并由取苗驱动电机二驱动；相邻取分苗机构的链传动机构通过联轴器连接，其中一个取分苗机构的链传动机构由步进电机驱动；

所述的输苗机构包括输苗杯、传送带机构、出苗传动机构和出苗开口组件；移栽机构置于出苗开口组件下方；所述的传送带机构包括V带轮和传送带；四个V带轮阵列排布，并通过传送带连接，其中三个均与底盘机架铰接，另一个V带轮由伺服电机一驱动；传送带位于各取分苗机构的分苗漏斗组件下方；传送带沿环向固定有多个输苗杯；所述的出苗传动机构包括出苗锥齿轮、出苗传动齿轮二、出苗传动齿轮一和出苗凸轮；出苗传动轴一和出苗传动轴二均与底盘机架构成转动副；出苗锥齿轮和出苗传动齿轮二均固定在出苗传动轴一上，出苗传动齿轮一和出苗凸轮均固定在出苗传动轴二上；所述的出苗传动齿轮二与出苗传动齿轮一构成齿轮副；所述的出苗锥齿轮由动力传动机构驱动；所述的出苗开口组件包括连接滑块、连接滑杆、出苗开合板和联动盖板；所述的连接滑块与出苗传动机构的出苗凸轮构成凸轮副，并与连接滑杆固定；所述的连接滑杆与m根出苗摇杆的一端均铰接；m根出苗摇杆的另一端分别与出苗开合板和m-1块联动盖板铰接；出苗开合板和m-1块联动盖板间距布置，并通过联动支架固定连接；所述的联动支架与底盘机架构成滑动副；出苗开合板和m-1块联动盖板上均固定有侧边挡块；传送带上各位置的输苗杯底端与底盘机架、出苗开合板或联动盖板接触；m个导苗管置于出苗开合板以及m-1块联动盖板下方，且均与底盘机架固定。

2.根据权利要求1所述的旱地中药材自主移栽机，其特征在于：所述的链传动机构包括输送轴、输送链和输送链轮；三根输送轴均与支撑板铰接；每根输送轴上固定有两个输送链轮；三根输送轴一侧的三个输送链轮通过一条输送链连接，另一侧的三个输送链轮通过另一条输送链连接；两条输送链位置对应的每个链节均通过支杆固定连接；各链传动机构位置对齐的m根输送轴通过联轴器连接，并由步进电机驱动。

3.根据权利要求2所述的旱地中药材自主移栽机，其特征在于：所述的移栽机构包括移栽传动轴、移栽支撑杆和移栽总成；移栽支撑杆固定在底盘机架上；所述的移栽总成包括移栽支撑架、移栽传动机构、移栽组件和覆土机构；所述的移栽传动机构包括移栽传动齿轮一、移栽传动带轮一、移栽传动带轮二和移栽传动齿轮二；移栽传动齿轮一固定在水平轴一上，并与移栽传动齿轮二构成齿轮副；移栽传动带轮二固定在水平轴二上，并与移栽传动带轮一通过传输带连接；水平轴一和水平轴二均与移栽支撑架构成转动副；所述的移栽组件包括圆盘、移栽连杆、移栽滑轨、移栽滑块、移栽联动推杆和移栽曲柄；圆盘固定在水平轴一上；移栽连杆的一端偏心铰接在圆盘上，另一端与移栽滑轨铰接；移栽滑轨与移栽支撑架构成滑动副；移栽滑块与移栽滑轨构成滑动副；移栽联动推杆与移栽滑块固定；移栽曲柄固定在水平轴二上；固定在移栽曲柄上的销钉与移栽联动推杆开设的滑槽构成槽销副；苗筒固定在移栽滑块上；两块移栽鸭嘴开合板正对设置，且中部均铰接在苗筒底部；两块移栽鸭嘴开合板底部通过弹簧连接；伸出板固定在其中一块移栽鸭嘴开合板顶部；栽植嘴凸轮固定在移栽滑轨底端，并与铰接在伸出板上的滚子构成凸轮副；两个移栽鸭嘴开合板底部与两个移栽鸭嘴顶部分别固定；两个移栽鸭嘴正对且贴紧设置；所述的移栽总成设有m个，各移栽总成的移栽支撑架均固定在移栽支撑杆上；各移栽总成的移栽传动带轮一和移栽传动齿轮二均固定在移栽机构传动轴上；移栽传动轴与各移栽总成的移栽支撑架均构成转动副，并由动力传动机构驱动；覆土机构置于移栽鸭嘴后方；

所述的覆土机构包括覆土机构调节连杆和覆土轮；两根覆土机构调节连杆的一端铰接在移栽机构支撑架两侧，另一端分别与一个覆土轮通过一根安装轴铰接；每根覆土机构调节连杆中部开设的滑槽与移栽支撑架对应侧开设的竖向槽通过螺栓和螺母连接。

4.根据权利要求3所述的旱地中药材自主移栽机，其特征在于：所述的移栽机构还包括移栽浇水机构；所述的移栽浇水机构包括浇水机构曲柄、浇水机构连杆、浇水机构滑块和蓄水筒；浇水机构曲柄一端偏心固定在移栽传动机构的移栽传动带轮二上；浇水机构连杆一端与浇水机构滑块铰接，另一端与浇水机构曲柄另一端铰接；蓄水筒和浇水机构滑道均固定在移栽机构支撑架外；浇水机构滑块与浇水机构滑道构成滑动副；浇水机构滑块堵住蓄水筒开设的出水口。

5.根据权利要求4所述的旱地中药材自主移栽机，其特征在于：所述的浇水机构滑块外包裹橡胶，蓄水筒的出水口采用橡胶包边。

6.根据权利要求5所述的旱地中药材自主移栽机，其特征在于：所述的动力传动机构包括主传动轴一、主传动轴二、传动锥齿轮一、传动锥齿轮三、传动锥齿轮二、伺服电机二和过渡锥齿轮；主传动轴一和主传动轴二均与底盘机架构成转动副；主传动轴一与伺服电机二的输出轴固定；伺服电机二固定在底盘机架上；传动锥齿轮一固定在主传动轴一上；传动锥齿轮二和传动锥齿轮三固定在主传动轴二两端，传动锥齿轮二与传动锥齿轮一构成齿轮副；过渡锥齿轮固定在移栽机构的移栽传动轴上，并与传动锥齿轮三和输苗机构中出苗传动机构的出苗锥齿轮均构成齿轮副。

7.根据权利要求1所述的旱地中药材自主移栽机，其特征在于：还包括定位模块，所述的定位模块与GNSS导航系统通讯。