[发明专利]一种穴盘苗气力自适应夹取装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于农业机械研究领域，具体涉及一种穴盘苗气力自适应夹取装置和方法。

背景技术

随着农业劳动力结构性短缺，以及农业现代化技术的发展，近年来穴盘苗移栽机的研究备受关注，已开发出多种型式的移栽机械来代替人工作业，但在应用上主要依靠人工和半自动移栽机，全自动移栽机处于实验室研发阶段，移栽技术的趋势向全自动作业方向发展。

现有蔬菜穴盘苗自动移栽机取苗机构往往采用取苗爪插入钵土中夹取苗或者直接夹取苗根茎部的拔出式取苗方式，如一种穴盘苗自动移栽取放苗装置申请号：201210480539.2、自由二阶非圆齿—傅里叶齿钵苗移栽夹苗式取苗机构申请号：201310637066.7等。虽然这些机构能够代替人工实现穴盘苗的取送，但此类机构需要将夹持手爪插入到钵体中拔出幼苗，因此容易破坏钵体苗基质，伤害钵体苗的根系。于是提出了钵苗移栽顶出式取苗机构申请号：201410524329.8和201510222500.4，采用机械装置先将待夹取的穴盘苗顶松，再执行夹取作业。但在实际应用中，受育苗农艺的影响，穴盘苗的生长发育情况不一致，采用固定的机械方式顶苗，顶苗机构自适应能力不够，反而容易顶破穴盘苗钵体。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种穴盘苗气力自适应夹取装置和方法，采用适应穴盘苗取苗力的顶送穴盘苗钵体，再由取苗机构夹钵取苗，可极大限度地避免伤钵。

本发明的技术方案是：一种穴盘苗气力自适应夹取装置，包括输送装置、取苗机构、气力顶钵机构和控制系统；

所述输送装置包括输送板和导向板；所述输送板平直安装在机架上，且在取苗处对准穴盘底部排水口的部位开有气流通孔；所述导向板沿穴盘输送方向固定安装在所述输送板上；

所述取苗机构安装在所述输送装置的正上方，包括取苗机械臂、取苗末端执行器、上位传感器和下位传感器；所述取苗末端执行器安装在所述取苗机械臂的末端，所述上位传感器安装在所述取苗机械臂的上端，下位传感器安装在取苗机械臂的下端、且对着取苗末端执行器的位置；

所述气力顶钵机构安装在所述输送装置的正下方，包括电机、直线位移单元、滑块、伸缩机构和气力顶杆；所述电机的输出端与所述直线位移单元的一端连接，所述直线位移单元的另一端与所述滑块滑动连接；所述伸缩机构对准穴盘底部的排水口竖直安装在所述滑块上；所述气力顶杆固定安装在所述伸缩机构的伸缩杆上；

所述控制系统分别与所述上位传感器、下位传感器、伸缩机构和电机电连接；所述上位传感器用于检测所述取苗机构是否完成夹钵取苗并将完成信号传送到所述控制系统，所述下位传感器用于检测所述取苗机构是否开始夹钵取苗并将开始信号传送到所述控制系统，所述控制系统根据开始信号通过驱动所述电机带动所述直线位移单元上的滑块实现所述气力顶杆对准所述穴盘底部的排水口移位，所述控制系统驱动所述伸缩机构带动所述气力顶杆穿透所述输送板的气流通孔接触所述穴盘底部的排水口；所述控制系统根据完成信号停止控制气流压力流通所述气力顶杆，同时控制所述伸缩机构带动所述气力顶杆回缩。

上述方案中，所述气力顶杆包括橡胶吸盘、气流管和气管；

所述气流管中通且底部密实固定在所述伸缩机构的伸缩杆上端，所述气流管上部开口部位与所述橡胶吸盘的喇叭口底部固定联接，所述气管联通所述气流管中通的气流通道。

上述方案中，所述气力顶杆的橡胶吸盘喇叭口外廓尺寸与穴盘底部的排水口的边缘尺寸一致。

进一步的，所述输送装置的输送板上的气流通孔的外形尺寸与所述气力顶杆的橡胶吸盘喇叭口外廓尺寸保持间隙配合。

上述方案中，所述取苗机构的取苗末端执行器数目与所述气力顶钵机构的气力顶杆数目相同。

上述方案中，所述直线位移单元是同步带直线模组、滚珠丝杆直线模组或直线电机。

上述方案中，所述伸缩机构是直线气缸、液压缸、电动伸缩杆或直线电机。

一种根据所述穴盘苗气力自适应夹取装置的夹取方法，所述方法包括以下步骤：

S1、根据穴盘苗取苗力要求，确定所述气流管顶钵的气流压力；

S2、所述下位传感器检测到所述取苗机械臂带动所述取苗末端执行器开始夹钵取苗，所述控制系统控制所述电机带动所述直线位移单元上的滑块移位，使所述气力顶杆对准待夹取的穴盘苗底部；

S3、所述控制系统控制所述伸缩机构带动所述气力顶杆穿透所述输送板的气流通孔，使所述气力顶杆的橡胶吸盘喇叭口无缝接触所述穴盘底部的排水口；