[發明專利]一種兩自由度機械手、拔拋秧機構、控制電路和控制方法

有效

• 申請號: 201410163540.1
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103947348A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 馬瑞峻;樊元君;區穎剛;王凱湛
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: A01C11/02
• 分類號: A01C11/02;B25J9/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及農業水稻種植領域，特別涉及一種用于缽盤水稻秧苗種植的兩自由度機械手、拔拋秧機構、控制電路和控制方法。

背景技術

水稻拋秧移栽是中國水稻三大種植模式之一(其他兩種分別是直播和插秧移栽)，這三種種植模式各有特點。中國地域廣闊、水土地形差異大和耕作制度的不同等，只能因地制宜選擇種植模式，才能最大限度發揮其優勢。所以，研制適應三種水稻種植模式的農機具也是實現水稻種植全程機械化進程的重要環節，同時，這些農機具的設計質量與產品性能也會反過來影響種植模式的推廣。

根據文獻檢索，國內而言，水稻拋秧移栽經歷了人工撒拋、機械無序拋栽(需要人工喂秧，屬于半自動)到機械有序精確拋秧的發展歷程。隨著工廠化穴盤育秧技術的推廣，許多有序拋秧機械是基于這種新的育秧方式的基礎上進行設計研究。實現水稻缽苗機械有序移栽設計研究主要集中在3個環節：缽苗脫盤、自動輸秧和落秧分行。浙江理工大學機械與自動控制學院俞高紅設計一種以橢圓-不完全非圓齒輪為傳動機構的旋轉式水稻缽苗移栽機構同時解決缽苗脫盤和栽植苗，該設計雖然移栽效率高，但傳動機構結構參數復雜，且零部件為非標準件，對加工制造精度要求高以及增加成本。浙江理工大學機械與自動控制學院原新斌等設計一種杠桿頂出機構通過凸輪軸帶動凸輪，驅動杠桿擺動，杠桿推動對應頂杠移動，頂杠從秧盤缽底部作用于缽苗土缽，實現秧苗脫盤，該設計中通過頂杠頂出方式實現秧苗脫盤，容易造成機械碎缽土。

發明內容

本發明的目的在于克服以上現有技術中存在的缺點，提供一種兩自由度機械手，提高種植效率。

本發明的另一目的在于，提供一種包含上述兩自由度機械手的拔拋秧機構。

本發明的又一目的在于，提供一種上述拔拋秧機構的控制電路。

本發明的再一目的在于，提供一種上述拔拋秧機構的控制方法。

為了達到上第一述目的，本發明采用以下技術方案：

一種兩自由度機械手，包括用于實現機械手在拔苗工作區域與拋苗工作區域之間的位置變化的水平運動機構、用于拔苗與拋苗的豎直運動機構、用于協調豎直運動機構的同步反向機構和用于夾持秧苗的秧夾機構；所述豎直運動機構為兩套，分別設置在水平運動機構的兩端，所述秧夾機構為兩套，每套豎直運動機構的末端設有秧夾機構。

優選的，所述水平運動機構包括水平交流伺服電機、水平電機安裝座、直齒圓柱齒輪、齒條、水平滾動直線導軌、水平滑塊、倒U型機械臂和兩個龍門式支架；所述水平滑塊安裝在倒U型機械臂兩側，所述滾動直線導軌安裝在龍門式支架上，滑塊設置在滾動直線導軌上，倒U型機械臂懸掛在兩個龍門式支架間，水平交流伺服電機通過水平電機安裝座安裝在其中一個龍門式支架上，水平交流伺服電機軸上的齒輪通過帶動嵌套在倒U型機械臂凹槽內的齒條，實現倒U型機械臂水平運動。

優選的，所述豎直運動機構包括C型懸掛架、同步輪、同步帶、豎直滾動直線導軌、豎直滑塊和方形連接塊；所述C型懸掛架側面安裝有豎直伺服交流電機，所述同步帶設置在同步輪上，所述豎直滑塊安裝在豎直滾動直線導軌上，所述方形連接塊與同步帶連接；

所述豎直交流伺服電機、兩套豎直運動機構、同步反向機構和兩套秧夾機構均設置在倒U型機械臂內部。

優選的，所述的同步反向機構由主傳動軸、中繼軸、從傳動軸、三個傘齒輪組成，同步反向機構中三個傘齒輪相繼按照90度安裝嚙合在倒U型機械臂中部，一側的主傳動軸一端連接在一套豎直運動機構的同步輪上，另一端連接到第一個傘齒輪，經過設置在中繼軸上第二個傘齒輪的嚙合傳動，動力傳動到第三個傘齒輪上，從傳動軸一端連接在第三個傘齒輪，另一端連接到另一套豎直運動機構的同步輪上，三個傘齒輪模數和齒數相等，伺服電機可以同時驅動兩套豎直運動機構上的秧夾機構等速反向運動。

優選的，所述的秧夾機構由秧夾安裝架、推拉式電磁鐵、L型推拉桿、秧夾、復位彈簧安裝塊和復位彈簧組成；秧夾安裝架方形連接塊連接到同步帶上，通過豎直滑塊安裝到豎直滾動直線導軌上，推拉式電磁鐵安裝在秧夾安裝架一側面，推拉式電磁鐵連接著L型推拉桿的一端，L型推拉桿的另一端是內楔形面，兩片秧夾安裝在秧夾安裝架下端，秧夾上端與內楔形面形成線接觸，同時，秧夾側面安裝著復位彈簧安裝塊，復位彈簧兩端分別連接到安裝塊上，推拉式電磁鐵在繼電器控制下形成通斷電兩種狀態，通電時，推拉式電磁鐵的鐵芯豎直向下運動牽引L型推拉桿，轉化為秧夾的開啟弧線運動，斷電后，秧夾在復位彈簧作用下閉合，并具有一定夾持力；