[发明专利]利用子叶期蔬菜幼苗补苗机械手末端执行器的补苗方法

说明书

本发明公开了一种子叶期蔬菜幼苗补苗机械手末端执行器及其补苗方法，装置包括定位机构和抓取机构；定位机构包括第一步进电机、空心轴、第一螺杆、主平台、第二步进电机和固定块；通过第一步进电机能带动空心轴转动，实现主平台的上下移动；通过第二步进电机能带动齿轮传动组件运作，实现固定块相对于主平台的上下移动；抓取机构包括连杆、导向杆、推杆、夹持件和力传感器；通过固定块的上下移动能使每个抓取机构的连杆转动，同时带动导向杆改变夹持件沿竖直方向的向内倾斜角度，使所有抓取机构的夹持件能共同实现抓取和释放操作。本发明的装置适用于各种规格的穴盘苗，能把对幼苗和基质的损伤降到最低，从而很好的配合穴盘苗移栽机使用。

技术领域

本发明涉及一种农业机械手末端执行器，具体涉及一种子叶期蔬菜幼苗补苗机械手末端执行器及其补苗方法，属于农业机械领域。

背景技术

中国是世界上最大的蔬菜生产国，2019年全国蔬菜播种面积约为20815千公顷，占世界蔬菜播种面积的40％以上。在蔬菜生产方面需要大量的劳动力，虽然我国的机械化水平有显著性提高，但是蔬菜生产综合机械化水平只有25％左右，并且主要工作是耕整地和田间管理环节，其中有的作业环节的机械化率极低，例如：栽种、收获，严重影响蔬菜产业的稳定发展。目前蔬菜生产的主要种植方式是蔬菜育苗移栽，这种方式可以充分发挥光照的优势，提高蔬菜产量，世界上约有60％的蔬菜种类采用的是育苗移栽。但由于穴孔种子、基质区别以及培养环境影响等因素，不能确保所有穴孔内的种子都会正常发芽，补苗成为了现代农业工厂化穴盘育苗的重要组成部分。当前现有的工厂化育苗过程中，穴盘缺苗的补苗工序仍然需要手工作业完成，劳动量大，很难按时完成，将会使穴盘内出现部分无苗穴，不能为后面的机械化移植提供完整无缺的幼苗，严重影响了钵苗的机械化自动移栽。目前在农业生产中，国外已经有全自动移栽机的广泛应用，而国内还未见推广，仍以半自动移栽机为主。子叶期蔬菜幼苗茎叶细小、脆嫩，根系尚未与基质形成相对结实的根坨，在取苗时会遇到幼苗损伤、培养基质松散等问题，因此，完整无损地取出子叶期钵苗是育苗早期补苗的关键技术难题之一。其中末端执行器是移栽机中最重要的部分，它的主要功能是对苗盘中的穴苗进行插入、抓取、保持和释放，其性能的好坏将直接影响移栽机的性能，研发可以将穴盘上无苗穴孔中的基质完好地取出，再将同龄备用苗的基质和幼苗一体完好取出并补进对应无苗、无基质的穴孔中的补苗机械手末端执行器是整机研发与可靠工作的关键。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述育苗移栽中的问题，对补苗时幼苗的状况、培养基质的情况做出相应的解决办法，并提供一种子叶期蔬菜幼苗补苗机械手末端执行器及其补苗方法，通过调节夹持件张开的大小来适应供苗盘的规格，推杆和力传感器可以确保在补苗时减少对幼苗和基质的损伤，同时保证整个补苗过程的成功。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种子叶期蔬菜幼苗补苗机械手末端执行器，包括定位机构和抓取机构；

所述定位机构包括第一步进电机、空心轴、第一螺杆、主平台、第二步进电机和固定块；所述第一步进电机的输出轴通过联轴器与空心轴固定连接；空心轴的通孔内设有第一螺杆，两者之间螺纹连接；所述第一螺杆的底端与主平台固定连接；通过第一步进电机能带动空心轴转动，实现主平台的上下移动；所述主平台上固定有第二步进电机，第二步进电机的输出轴通过齿轮传动组件与位于主平台下方的固定块连接；通过第二步进电机能带动齿轮传动组件运作，实现固定块相对于主平台的上下移动；

所述主平台周向均布有若干结构相同的抓取机构，抓取机构包括连杆、导向杆、推杆、夹持件和力传感器；所述导向杆的顶部与主平台转动连接；所述连杆的一端与导向杆的中部转动连接，另一端与固定块转动连接；所述导向杆的底部有夹持件，导向杆与夹持件构成滑动副，导向杆上固定有能伸缩的推杆，推杆的作用端与夹持件连接，通过推杆的伸缩能带动夹持件沿导向杆长度方向的滑动；所述夹持件的夹持端设有力传感器；

通过固定块的上下移动能使每个抓取机构的连杆转动，同时带动导向杆改变夹持件沿竖直方向的向内倾斜角度，使所有抓取机构的夹持件能共同实现抓取和释放操作。