[发明专利]插针式穴盘苗移栽末端执行器

说明书

技术领域

本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种插针式穴盘苗移栽末端执行器。

背景技术

穴盘苗移栽末端执行器是全自动穴盘苗移栽机和移栽机器人直接插入穴孔内取苗并完成放苗的关键装置，成为国内外智能与全自动移栽技术研究的重点。汪小旵、孙国祥、蒋焕煌、周婷、L.G. Kutz、W. C. Choi等开发的穴盘苗移栽末端执行器（汪小旵等.穴盘苗移植装置及其中的移植机械手.公开号：CN101306532A；孙国祥等. 穴盘苗移栽机末端执行器设计与虚拟样机分析.农业机械学报，2010,41（10）：48-53,47；蒋焕煌等.穴盘苗移钵系统末端执行器.公开号：CN101569258A；周婷等.温室穴盘苗移栽机的设计与仿真分析.机械设计与研究，2009,25（2）：121-124；L.G. Kutz, et al. Robotic Transplanting of Bedding Plants. Transactions of the ASAE,1987,30(3):586-590； W. C. Choi, et al. Development of A Seedling Pick-up Device for Vegetable Transplanters. Transactions of the ASAE,2002,45(1):13-19.）仅由电机或气缸驱动实现手指的开合，甚至直接由工业用夹持器改装而成，而手指的入土需要由机械臂等完成。田素博、张丽华、尹文庆等开发的穴盘苗移栽末端执行器（田素博.一种穴盘苗移栽机械手.授权公告号：CN201499444U；张丽华等. 指针夹紧式穴盘苗移栽爪设计. 沈阳农业大学学报，2010，04，41(2)：235-237；尹文庆等. 旱地穴盘苗移栽机末端执行器.公开号：CN101569257A）利用单气缸或电机驱动手指竖直运动进行取苗和落苗，为了满足内穴盘内取苗时夹持苗坨的需要，手指均设计为具有一定弧度和倾角，同时手指在入土取苗时产生一定的变形，由于手指运动方向与指尖方向间存在夹角，且随着手指的变形该夹角不断变大，造成入土阻力过大。同时，其竖直直线运动结构导致末端执行器自身尺寸过长。K. C. Ting等开发的移栽末端执行器（K. C. Ting, et al. Robotic Workcell for Transplanting of Seedlings Part Ⅱ-End-effector Development. Transactions of the ASAE, 1990, 33(3):1013-1017；K. C. Ting, et al. Workability and Productivity of Robotic Plug Transplanting Workcell. Vitro Cell. Dev. Biol.1992, 28:5-10）由气缸驱动手指的摆动实现入土和夹持，入土后手指角度的不断变化带来作业阻力的增加与夹持苗坨的不稳定，同时可能造成落苗坨与土壤间的间隙，对幼苗健康生长产生不利影响。黄世欣等开发的四种形式末端执行器均由电磁铁驱动（黄世欣等. 種苗移植作業夾持具之設計與性能分析.農業機械學刊，1996，5（3）：51-65），其中片状指末端执行器由两个电磁铁分别实现手指的入土和夹持，驱动较复杂且片状手指必须严格贴着苗穴边缘入土；三种形式的针形指末端执行器由单电磁铁驱动，但手指或指端倾斜，亦存在手指运动方向与指尖方向间存在夹角造成入土阻力过大的问题。

因此，国内外现有穴盘苗移栽末端执行器存在驱动与传动复杂、成本高、作业阻力大等问题，同时其手指倾角及夹持尺寸不易调整，无法适应不同穴盘规格和不同作物秧苗的自动化移栽要求。

发明内容

为了克服现有穴盘苗移栽末端执行器的不足，本发明提供一种插针式穴盘苗移栽末端执行器，以简单结构实现各类穴盘苗移栽的顺畅入土取苗和放苗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括壳体背板、电磁铁、电磁铁推杆、两个水平槽内滑块、两个摆杆滑块、两个摆杆、两个滑套、两个插针、两个上螺栓螺母和两个下螺栓螺母。电磁铁通电使电磁铁推杆伸出，从而带动摆杆摆动，。通过摆杆滑块的滑动使插针沿固定滑套所确定的直线向斜下方伸出，插入穴盘孔内进行取苗。当该插针式穴盘苗移栽末端执行器夹持苗坨到达放苗位置时，插针式穴盘苗移栽末端执行器下行将苗坨栽入土中，电磁铁断电，电磁铁内置的弹簧使电磁铁推杆自动复位，从而带动两插针反方向缩回滑套内，滑套底端压住苗坨，从而避免滑针缩回时由摩擦力将苗坨重新带出，保证了移栽的质量。