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排式子葉方向可調式上苗裝置.pdf

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式子 方向 調式 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201310012217.X

申請日:

20130111

公開號:

CN103053341A

公開日:

20130424

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A01G1/06 主分類號: A01G1/06
申請人: 浙江理工大學
發明人: 武傳宇,楊蒙愛,馬曉陽,薛明瑞,何國權
地址: 310018 浙江省杭州市下沙高教園區白楊街道2號大街5號
優先權: CN201310012217A
專利代理機構: 杭州九洲專利事務所有限公司 代理人: 王洪新
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310012217.X

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及排式子葉方向可調式上苗裝置。目的是提供的上苗裝置應能自動對苗盤里的整排的嫁接苗進行定位、斷根、夾取、子葉調向操作,將無序的子葉方向自動調整到適于嫁接的方向,并將嫁接苗提供給砧木臺和穗木臺,為后續的全自動的嫁接作業提高效率。技術方案是:排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述上苗裝置包括定位機構、夾持機構以及切苗機構。所述定位機構包括設置在機架上的一組手抓連桿、約束擋板以及安裝在夾持機構上的至少一個弧形擋板;所述夾持機構包括一組機械爪以及氣缸;所述切苗機構包括一水平布置并由外部執行器驅動的切刀。

權利要求書

1.排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述上苗裝置包括定位機構、夾持機構以及切苗機構;所述定位機構包括設置在機架(2)上的一組手抓連桿(20)、約束擋板(18)以及安裝在夾持機構上的至少一個弧形擋板(14);所述機架的下部制有用于苗盤(1)運動的通道(4),通道兩邊的機架上水平固定著所述約束擋板,約束擋板上制有一排朝著嫁接苗布置的定位口(18-1);該組手抓連桿分成若干對,各對所述手抓連桿沿著橫梁的長度方向排列成一排,每個手抓連桿的下部垂懸布置,上部穿越過橫梁后固定著一短連桿(24);橫梁上設有前述手抓連桿的驅動機構,包括安裝在滑槽內并由外部執行器驅動的滑桿(23)、與滑桿鉸接的兩傳動連桿以及分布在橫梁前側、后側的兩條長連桿(21),兩條長連桿各自與一前述傳動連桿(22)鉸接;在每一對所述手抓連桿中,奇數位置的手抓連桿,其頂部的短連桿均與同一長連桿鉸接;偶數位置的手抓連桿,其頂部的短連桿均與另一長連桿鉸接;所述夾持機構包括一組機械爪以及氣缸;其中第一氣缸(5)固定在外部安裝軸(3)上,其活塞桿的前端固定有一安裝板(6),所述安裝板上固定有第二氣缸(7)以及該組機械爪,第二氣缸的活塞桿前端固定有一水平布置的推板(8),該推板與每個機械爪的推桿(9)連接以驅動機械爪工作,機械爪的聯動手指(11)上固定著所述弧形擋板以及一導向器,該導向器的兩個半弧形導向片(12)分別定位在氣爪裝置的兩個聯動手指上;所述切苗機構包括一水平布置并由外部執行器驅動的切刀(19),該切刀位于所述約束擋板的上方,切刀的兩端安裝在機架左右兩個立柱的通孔內,切刀上制有一組朝著嫁接苗伸出的切割齒(19-1),每個約束擋板的定位口的一側設有擋塊(18-2),所述切割齒與擋塊配合將嫁接苗切斷。2.根據權利要求1所述的排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述機械爪中,手爪安裝座(10)固定在所述安裝板上,手抓安裝座的上下兩邊相互平行地向前延伸,并在兩個延伸段的末端制有一豎板(10-1)連接上下兩邊,形成工字形結構,豎板的中間開有一小孔(10-2);手爪安裝座上下兩邊的延伸段分別鉸接一對可開合的所述聯動手指(11),聯動手指的阻力臂(11-1)分別往前方伸出用于夾持嫁接苗(1-1);另有一定位于所述手爪安裝座的上下兩邊延伸段之間的王字形連接架(16),該連接架兩邊的支架上各鉸接著兩個連接臂(13)的一端,每個連接臂的另一端又分別與前述的一個聯動手指的動力臂(11-2)鉸接;所述王字形連接架的中間部位設有一孔洞(21),有一水平導向桿(15)依次穿過所述豎板上的小孔(10-2)、王字形連接架的孔洞(21)后與所述推桿(9)連接,該推桿穿過手爪安裝座中部的通孔(10-3)后與所述推板連接;所述水平導向桿的前端制有軸肩,小孔的直徑大于軸肩的直徑以利于水平導向桿自由滑動,水平導向桿與王字形連接架的孔洞形成滑動配合,并且水平導向桿的軸肩直徑大于該孔洞的直徑;所述王字形連接架與手爪安裝座的連接處分別還開有兩個相對應的且內設復位彈簧(17-1)的安裝孔(17)。3.根據權利要求1或2所述的排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述弧形擋板(14)的數量為至少一個,弧形擋板的一端固定在一對聯動手指的其中一個聯動手指上,另一端水平伸出并橫跨過該對聯動手指中的另一聯動手指。4.根據權利要求3所述的排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述的每個半弧形導向片均為一豎直往上伸展、底部中間制有一半圓孔的片狀半圓柱面,柱面的中部朝上突起而兩邊往下傾斜。5.根據權利要求4所述的排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述滑桿布置在橫梁的右端,滑桿的中心線從左至右依序穿越過各個手抓連桿的豎直軸線。6.根據權利要求5所述的排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述手抓連桿的下部制有至少一根朝著嫁接苗伸出橫桿(25)。7.根據權利要求6所述的排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述定位口的個數大于或等于一排嫁接苗中嫁接苗的數量。8.根據權利要求7所述的排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述手抓連桿的對數大于或等于一排嫁接苗中嫁接苗的數量。9.根據權利要求8所述的排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述切割齒的個數大于或等于一排嫁接苗中嫁接苗的數量。10.根據權利要求9所述的排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述第一氣缸和第二氣缸均為雙桿氣缸。

說明書

技術領域

本發明涉及果蔬嫁接技術領域,具體是果蔬嫁接機的子葉方向可調式上苗裝置。

背景技術

嫁接是一種人工營養繁殖植物的方法,即把一種植物的枝或芽嫁接到另一種植物的莖或根上,使兩個部分長成一個完整的植株。而在這兩個部分中,通常把開花結果的苗叫穗木,把扎在土中吸收水分營養的苗叫砧木。蔬果的幼苗非常纖細,穗木的直徑一般只有1毫米左右,砧木的直徑也只有3-4毫米左右,而且蔬菜嫁接的適時期較短,一般只有幾天時間,因此操作者需要具有較高技術水準,將兩棵幼苗準確快速地嫁接到一起,以提高嫁接苗的成活率,在進行大規模的嫁接作業時更是如此。

嫁接機器人技術是近年在國際上出現的一種集機械、自動控制與設施園藝技術于一體的高新技術。嫁接機器人可在極短時間內,將砧木和穗木的切口嫁接為一體,不僅避免了切口長時間的氧化和苗內液體的流失,可以大大提高嫁接成活率,同時也大大提高了工作效率,對于促進蔬菜瓜果的規模化生產有重要的意義。目前國際上嫁接機械化研究發展到一定階段,已逐漸由半自動化嫁接向全自動化方向發展。其中,如何實現苗盤中瓜科和葫蘆科植物的自動嫁接、上苗以及對其子葉方向進行準確調整,是瓜科苗盤苗全自動嫁接的關鍵,也是國際研究的先進技術領域。

常規的蔬果嫁接機中,上苗執行器的機械手爪在實施取苗操作時,會受到苗生長隨機性的影響,即苗沒有足夠的垂直形,機械手抓在夾取過程中會有夾取不準確、傷苗等問題,尚待解決。

發明內容

本發明的目的是克服上述背景技術的不足,提供一種排式子葉方向可調式上苗裝置;該上苗裝置應能自動對苗盤里的整排的嫁接苗進行定位、斷根、夾取、子葉調向操作,將無序的子葉方向自動調整到適于嫁接的方向,并將嫁接苗提供給砧木臺和穗木臺,為后續的全自動的嫁接作業提高效率。

本發明采用的技術方案是:

排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述上苗裝置包括定位機構、夾持機構以及切苗機構;

所述定位機構包括設置在機架上的一組手抓連桿、約束擋板以及安裝在夾持機構上的至少一個弧形擋板;所述機架的下部制有用于苗盤運動的通道,通道兩邊的機架上水平固定著所述約束擋板,約束擋板上制有一排朝著嫁接苗布置的定位口;該組手抓連桿分成若干對,各對所述手抓連桿沿著橫梁的長度方向排列成一排,每個手抓連桿的下部垂懸布置,上部穿越過橫梁后固定著一短連桿;

橫梁上設有前述手抓連桿的驅動機構,包括安裝在滑槽內并由外部執行器驅動的滑桿、與滑桿鉸接的兩傳動連桿以及分布在橫梁前側、后側的兩條長連桿,兩條長連桿各自與一前述傳動連桿鉸接;在每一對所述手抓連桿中,奇數位置的手抓連桿,其頂部的短連桿均與同一長連桿鉸接;偶數位置的手抓連桿,其頂部的短連桿均與另一長連桿鉸接;

所述夾持機構包括一組機械爪以及氣缸;其中第一氣缸固定在外部安裝軸上,其活塞桿的前端固定有一安裝板,所述安裝板上固定有第二氣缸以及該組機械爪,第二氣缸的活塞桿前端固定有一水平布置的推板,該推板與每個機械爪的推桿連接以驅動機械爪工作,機械爪的聯動手指上固定著所述弧形擋板以及一導向器,該導向器的兩個半弧形導向片分別定位在氣爪裝置的兩個聯動手指上;

所述切苗機構包括一水平布置并由外部執行器驅動的切刀,該切刀位于所述約束擋板的上方,切刀的兩端安裝在機架左右兩個立柱的通孔內,切刀上制有一組朝著嫁接苗伸出的切割齒,每個約束擋板的定位口的一側設有擋塊,所述切割齒與擋塊配合將嫁接苗切斷。

所述機械爪中,手爪安裝座固定在所述安裝板上,手抓安裝座的上下兩邊相互平行地向前延伸,并在兩個延伸段的末端制有一豎板連接上下兩邊,形成工字形結構,豎板的中間開有一小孔;手爪安裝座上下兩邊的延伸段分別鉸接一對可開合的所述聯動手指,聯動手指的阻力臂分別往前方伸出用于夾持嫁接苗;另有一定位于所述手爪安裝座的上下兩邊延伸段之間的王字形連接架,該連接架兩邊的支架上各鉸接著兩個連接臂的一端,每個連接臂的另一端又分別與前述的一個聯動手指的動力臂鉸接;

所述王字形連接架的中間部位設有一孔洞,有一水平導向桿依次穿過所述豎板上的小孔、王字形連接架的孔洞后與所述推桿連接,該推桿穿過手爪安裝座中部的通孔后與所述推板連接;所述水平導向桿的前端制有軸肩,小孔的直徑大于軸肩的直徑以利于水平導向桿自由滑動,水平導向桿與王字形連接架的孔洞形成滑動配合,并且水平導向桿的軸肩直徑大于該孔洞的直徑;所述王字形連接架與手爪安裝座的連接處分別還開有兩個相對應的且內設復位彈簧的安裝孔。

所述弧形擋板的數量為至少一個,弧形擋板的一端固定在一對聯動手指的其中一個聯動手指上,另一端水平伸出并橫跨過該對聯動手指中的另一聯動手指。

所述的每個半弧形導向片均為一豎直往上伸展、底部中間制有一半圓孔的片狀半圓柱面,柱面的中部朝上突起而兩邊往下傾斜。

所述滑桿布置在橫梁的右端,滑桿的中心線從左至右依序穿越過各個手抓連桿的豎直軸線。

所述手抓連桿的下部制有至少一根朝著嫁接苗伸出橫桿。

所述定位口的個數大于或等于一排嫁接苗中嫁接苗的數量。

所述手抓連桿的對數大于或等于一排嫁接苗中嫁接苗的數量。

所述切割齒的個數大于或等于一排嫁接苗中嫁接苗的數量。

所述第一氣缸和第二氣缸均為雙桿氣缸。

本發明的工作過程為:工作時,通過外部執行器拉動滑桿,使定位機構的手抓連桿擺動,每一對手抓連桿的兩個手抓連桿合攏形成一個開口的三角形姿態,可確保每一排中的每棵嫁接苗約束在各對手抓連桿所屬區域范圍內;

之后第一氣缸推出,使機械爪機構移動到預定的位置,每個機械爪都帶有弧形擋板,當到達預定位置時,弧形擋板與之前的開口三角形形成一個封閉的區域,可使嫁接苗完全約束在設計的區域內;接著第二氣缸推出,使機械爪閉合抓取嫁接苗;

然后通過外部執行器使切刀工作,對嫁接苗進行斷根;然后第一氣缸收縮,嫁接苗的子葉在導向器中運動,實現子葉的方向調整。

本發明的有益效果是:本發明可以自動地將需要嫁接的苗進行定位、夾取、切斷處理,并可以同時對多株苗進行操作,可以大大提高果蔬嫁接機的自動化水平;本裝置可以實現多株瓜科苗的同時自動上苗,對苗盤里無序的嫁接苗子葉方向進行自動定向調整,不僅結構簡單而且效果明顯,為高效全自動嫁接機的設計奠定了基礎。

附圖說明

圖1是本發明的立體結構示意圖之一。

圖2是本發明的立體結構示意圖之二。

圖3是本發明中夾持機構的立體結構示意圖之一。

圖4是本發明中夾持機構的立體結構示意圖之二。

圖5是本發明中機械爪的立體結構示意圖之一。

圖6是本發明中機械爪的立體結構示意圖之二。

圖7是圖6中手爪安裝座的立體結構示意圖。

圖8是圖6中王字形連接架與連接臂的連接結構示意圖。

圖9是圖6中弧形擋板的結構示意圖。

圖10是圖6中王字形連接架的剖視示意圖。

圖11本發明中機械爪的剖視結構示意圖。

圖12是本發明中機械爪的結構原理圖。

圖13是本發明中水平導向桿的結構示意圖。

圖14是本發明中定位機構的立體結構示意圖之一。

圖15是本發明中定位機構的立體結構示意圖之二。

圖16是本發明中定位機構的立體結構示意圖之三。

圖17是本發明中手抓連桿實施例一的立體結構示意圖。

圖18是本發明中手抓連桿實施例二的立體結構示意圖。

圖19是本發明中安裝板的立體結構示意圖。

圖20是本發明中約束擋板的立體結構示意圖。

圖21是本發明中切刀的立體結構示意圖。

圖22是本發明中手抓連桿驅動機構的工作原理示意圖之一(初始狀態)。

圖23是本發明中手抓連桿驅動機構的工作原理示意圖之三(調整狀態)。

圖24是本發明中定位機構的工作原理示意圖之一(初始狀態)。

圖25是本發明中定位機構的工作原理示意圖之二(調整狀態)。

圖26是本發明中定位機構的工作原理示意圖之三(切苗狀態)。

注:為清楚地表現結構,圖3-圖26中對各部件進行了不同程度的放大。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述,但本發明并不局限于以下實施例。

如圖1-2所示,排式子葉方向可調式上苗裝置,其特征在于:所述上苗裝置包括定位機構、夾持機構以及切苗機構。

所述定位機構包括設置在機架2上的一組手抓連桿20、約束擋板18以及安裝在夾持機構上的至少一個弧形擋板14。所述機架的下部制有用于苗盤1運動的通道4,通道兩邊的機架上水平固定著所述約束擋板,約束擋板上制有一排朝著嫁接苗布置的定位口18-1,所述定位口的個數大于或等于一排嫁接苗中嫁接苗的數量(通常等于嫁接苗1-1數量,圖中為5個定位口)。每根手抓連桿的下部制有至少一根朝著嫁接苗伸出橫桿25(推薦兩根,橫桿與手抓連桿垂直),該組手抓連桿分成若干對(圖中為5對,每一對手抓連桿的兩根手抓連桿分布在定位口兩側,對應一根嫁接苗),各對所述手抓連桿沿著橫梁的長度方向排列成一排,每個手抓連桿的下部垂懸布置,上部穿越過橫梁后固定著一短連桿24。

所述橫梁上設有前述手抓連桿的驅動機構,包括安裝在滑槽內并由外部執行器(帶動滑桿往復運動,常規執行器,可外購,例如曲柄滑塊機構,圖中省略不畫)驅動的滑桿23、與滑桿鉸接的兩傳動連桿22以及分布在橫梁前側、后側的兩條長連桿21,兩條長連桿各自與一前述傳動連桿鉸接(如圖1、2、14、15、16所示)。滑桿位于機架橫梁的中心線位置,兩傳動連桿對稱布置在滑桿兩側。如圖所示,所述滑桿布置在橫梁的右端,滑桿的中心線從左至右依序穿越過各個手抓連桿的豎直軸線;按照穿越的先后順序,最靠近滑桿的手抓連桿為編號為Ⅰ,之后依序為編號Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ…Ⅹ(圖中有5對手抓連桿),奇數位置的手抓連桿,其頂部的短連桿朝后布置且均與橫梁后側的長連桿鉸接;偶數位置的手抓連桿,其頂部的短連桿朝前布置且均與橫梁前側的長連桿鉸接(靠近苗盤的一側為前側)。

如圖22-26所示,初始狀態下,各手抓連桿的橫桿平行且均指向苗盤方向,各手抓連桿頂部的短連桿與長連桿垂直。當滑桿向外運動時,通過傳動連桿和長連桿拉動短連桿,使得手抓連桿的橫臂擺動一定角度;由于奇數位置的短連桿和偶數位置的短連桿朝向不同,因此會使得每一對手抓連桿中兩個手抓連桿的橫桿圍攏,將嫁接苗初步限定在兩個手抓連桿之間。顯然,所有手抓連桿之間為同步運動。

如圖3、4所示,所述夾持機構包括一組機械爪以及兩個氣缸。其中第一氣缸5固定在外部安裝軸3上,其活塞桿的前端固定有一安裝板6,所述安裝板上固定有第二氣缸7以及該組機械爪,當第一氣缸的活塞桿伸長時,安裝板帶動第二氣缸一起運動,為保持運動的穩定性,所述第一氣缸和第二氣缸均為雙桿氣缸。

第二氣缸的活塞桿前端固定有一水平布置的推板8(伸展方向與機架的橫梁平行),該推板與每個機械爪的推桿9連接以驅動各機械爪同步工作。

所述機械爪中,手爪安裝座10固定在所述安裝板上,手抓安裝座的上下兩邊相互平行地向前延伸,并在兩個延伸段的末端制有一豎板10-1連接上下兩邊,形成工字形結構,豎板的中間開有一小孔10-2;手爪安裝座上下兩邊的延伸段分別鉸接一對可開合的所述聯動手指11,聯動手指的阻力臂11-1分別往前方伸出用于夾持嫁接苗;另有一定位于所述手爪安裝座的上下兩邊延伸段之間的王字形連接架16,該連接架兩邊的支架上各鉸接著兩個連接臂13的一端,每個連接臂的另一端又分別與前述的一個聯動手指的動力臂11-2鉸接。

所述王字形連接架的中間部位設有一孔洞21,有一水平導向桿15依次穿過所述豎板上的小孔10-2、王字形連接架的孔洞21后與所述推桿9連接,該推桿穿過手爪安裝座中部的通孔10-3后與所述推板連接。所述水平導向桿的前端制有軸肩(軸肩部位的直徑大于其他部位),小孔的直徑大于軸肩的直徑以利于水平導向桿自由滑動(該水平導向桿對王字形連接架導向),水平導向桿與王字形連接架的孔洞形成滑動配合,并且水平導向桿的軸肩直徑大于該孔洞的直徑。因此當第二氣缸的活塞桿帶動推桿、水平導向桿朝后收縮時,王字形連接架在軸肩的作用下會向后一起運動,通過連接臂拉動兩對聯動手指開啟。所述王字形連接架與手爪安裝座的連接處分別還開有兩個相對應的且內設復位彈簧17-1的安裝孔17,所述復位彈簧連接王字形連接架與手爪安裝座,對王字形連接架施予一個復位閉合的力;當聯動氣爪氣缸的活塞桿朝前伸出時,軸肩不再對王字形連接架施加向后的壓力,復位彈簧推動王字形連接架朝前復位,從而使聯動手指閉合。

機械爪的聯動手指上固定著所述弧形擋板以及一導向器,該導向器的兩個半弧形導向片12分別定位在氣爪裝置的兩個聯動手指上。所述的每個半弧形導向片均為一個底面為半圓環狀且豎直往上伸展、底部中間制有一半圓孔的片狀半圓柱面,該片狀體上端面的中心突起而兩邊往下傾斜;該對半弧形導向片組成的導向器為一上端面具有兩個突起的圓環體,同時該圓環體上端面還形成兩個向下的凹陷,這兩個凹陷的連線方向為嫁接苗子葉調整后的方向,通常該方向與雙桿氣缸的伸縮方向相同。

所述弧形擋板的數量為至少一個,位于手爪安裝座上側的一對聯動手指和下側的一對聯動手指之間,當數量為一個時(如圖6所示),可以安裝在手爪安裝座上側的一對聯動手指或者下側的一對聯動手指上,弧形擋板的一端固定在上側或下側聯動手指的其中一個聯動手指上,另一端水平伸出并橫跨過該對聯動手指中的另一聯動手指。推薦采用兩個弧形擋板,兩個弧形擋板位于手爪安裝座上側的一對聯動手指和下側的一對聯動手指之間,兩弧形擋板上下對應,上側弧形擋板的一端固定在手爪安裝座上側的其中一個聯動手指的底面,另一端水平伸出并橫跨過手爪安裝座上側的另一聯動手指;下側弧形擋板的一端固定在手爪安裝座下側的其中一個聯動手指的頂面,該聯動手指與前述固定上側弧形擋板的聯動手指上下對應,下側弧形擋板的另一端水平伸出并橫跨過手爪安裝座下側的另一聯動手指。

所述切苗機構包括一水平布置并由外部執行器驅動的切刀19(外部切割器帶動切刀往復運動,常規機構,可以外購獲得,例如曲柄滑塊機構,圖中省略不畫),該切刀位于所述約束擋板的上方,切刀的兩端安裝在機架左右兩個立柱的通孔內,切刀上制有一組朝著嫁接苗伸出的切割齒19-1,每個約束擋板的定位口的一側設有擋塊18-2,所述切割齒與擋塊配合將嫁接苗切斷。所述切割齒的個數大于或等于一排嫁接苗中嫁接苗的數量(通常等于嫁接苗的數量)。

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