[发明专利]一种两自由度机械手、拔抛秧机构、控制电路和控制方法

权利要求书

1.一种两自由度机械手，其特征在于，包括用于实现机械手在拔苗工作区域与抛苗工作区域之间的位置变化的水平运动机构、用于拔苗与抛苗的竖直运动机构、用于协调竖直运动机构的同步反向机构和用于夹持秧苗的秧夹机构；所述竖直运动机构为两套，分别设置在水平运动机构的两端，所述秧夹机构为两套，每套竖直运动机构的末端设有秧夹机构。

2.根据权利要求1所述的两自由度机械手，其特征在于，所述水平运动机构包括水平交流伺服电机、水平电机安装座、直齿圆柱齿轮、齿条、水平滚动直线导轨、水平滑块、倒U型机械臂和两个龙门式支架；所述水平滑块安装在倒U型机械臂两侧，所述滚动直线导轨安装在龙门式支架上，滑块设置在滚动直线导轨上，倒U型机械臂悬挂在两个龙门式支架间，水平交流伺服电机通过水平电机安装座安装在其中一个龙门式支架上，水平交流伺服电机轴上的齿轮通过带动嵌套在倒U型机械臂凹槽内的齿条，实现倒U型机械臂水平运动。

3.根据权利要求2所述的两自由度机械手，其特征在于，所述竖直运动机构包括C型悬挂架、同步轮、同步带、竖直滚动直线导轨、竖直滑块和方形连接块；所述C型悬挂架侧面安装有竖直伺服交流电机，所述同步带设置在同步轮上，所述竖直滑块安装在竖直滚动直线导轨上，所述方形连接块与同步带连接；

所述竖直交流伺服电机、两套竖直运动机构、同步反向机构和两套秧夹机构均设置在倒U型机械臂内部。

4.根据权利要求2所述的两自由度机械手，其特征在于，所述的同步反向机构由主传动轴、中继轴、从传动轴、三个伞齿轮组成，同步反向机构中三个伞齿轮相继按照90度安装啮合在倒U型机械臂中部，一侧的主传动轴一端连接在一套竖直运动机构的同步轮上，另一端连接到第一个伞齿轮，经过设置在中继轴上第二个伞齿轮的啮合传动，动力传动到第三个伞齿轮上，从传动轴一端连接在第三个伞齿轮，另一端连接到另一套竖直运动机构的同步轮上，三个伞齿轮模数和齿数相等，伺服电机可以同时驱动两套竖直运动机构上的秧夹机构等速反向运动。

5.根据权利要求3所述的两自由度机械手，其特征在于，所述的秧夹机构由秧夹安装架、推拉式电磁铁、L型推拉杆、秧夹、复位弹簧安装块和复位弹簧组成；秧夹安装架通过方形连接块连接到同步带上，通过竖直滑块安装到竖直滚动直线导轨上，推拉式电磁铁安装在秧夹安装架一侧面，推拉式电磁铁连接着L型推拉杆的一端，L型推拉杆的另一端是内楔形面，两片秧夹安装在秧夹安装架下端，秧夹上端与内楔形面形成线接触，同时，秧夹侧面安装着复位弹簧安装块，复位弹簧两端分别连接到安装块上，推拉式电磁铁在继电器控制下形成通断电两种状态，通电时，推拉式电磁铁的铁芯竖直向下运动牵引L型推拉杆，转化为秧夹的开启弧线运动，断电后，秧夹在复位弹簧作用下闭合，并具有一定夹持力；

所述竖直交流伺服电机安装在一套竖直运动机构C型悬挂架侧面，竖直交流伺服电机轴的圆周运动一部分通过竖直运动机构上的第一同步轮、同步带转化为秧夹机构的直线竖直运动；另一部分通过相联接的同步反向机构，轴的圆周运动同时传递到另外一套竖直运动机构的第二同步轮上，转化为秧夹机构的直线竖直运动。

6.一种两自由度机械手式拔抛秧机构，其特征在于，包括秧盘输送机构、分秧滑道和权利要求1-5中任一项所述的两自由度机械手；所述分秧滑道安装在秧盘输送机构上。

7.根据权利要求6所述的两自由度机械手式拔抛秧机构，其特征在于，所述秧盘输送机构包括秧盘输送交流伺服电机、秧盘输送电机安装板、小链轮、大链轮、链条、主动辊轴、从动辊轴、皮带张紧机构、PVC皮带、分秧滑道安装座以及铝型材支架；秧盘输送交流伺服电机通过秧盘输送电机安装板安装在支架上，伺服电机动力通过小链轮、链条和大链轮传递到主动辊轴上，在皮带张紧机构的作用下，主动辊轴和从动辊轴通过摩擦力带动PVC皮带转动，使之可以输送放在其上表面的秧盘。

8.根据权利要求7所述的两自由度机械手式拔抛秧机构，其特征在于，所述分秧滑道共有两组，每组由多条分滑道组成，滑道上端多个开口紧密排列在一起，与机械手夹持的多穴秧苗一一对应，相邻滑道中心距等于育秧穴盘中相邻穴孔中心距，滑道下端多个开口之间间隔距离为秧苗在田间定植的行距；

所述两组分秧滑道分别连接安装在秧盘输送机构铝型材支架的两侧边，滑道上端开口正对机械手夹持的多穴秧苗，两组分秧滑道以垂直于秧盘输送机构PVC皮带输送方向的一平面为镜像平面，分别偏移一个大小相等方向相反的角度。