[發明專利]二自由度不等速輪系移栽機構及方法

在審

• 申請號: 202010542750.7
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111853162A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 周脈樂;尹建軍;趙湛
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F16H1/28
• 分類號: F16H1/28;F16H57/08;A01C11/00;A01C11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種二自由度不等速輪系移栽機構及方法，屬于農業機械領域。包括行星架、非圓內齒輪和非圓行星輪；行星架和非圓內齒輪分別以轉速n₁和轉速n₂同向差速轉動，非圓行星輪鉸接在行星架上，且非圓行星輪與非圓內齒輪嚙合。栽植臂固接在非圓行星輪上，栽植臂一方面隨行星架作周轉運動，另一方面通過非圓行星輪和非圓內齒輪的嚙合相對行星架不等速轉動，兩個運動合成栽植臂插秧所需的軌跡和位姿；可根據需要配置多個栽植臂，結構緊湊，傳動平穩，降低傷苗率，提高移栽精準性；二自由度不等速輪系移栽機構可通過優化設計，實現水稻毯狀苗插秧和水稻缽苗移栽軌跡和位姿，也將栽植臂替換為栽植器并通過參數優化實現經濟作物栽植軌跡和位姿。

技術領域

本發明屬于農業機械領域。具體涉及一種二自由度不等速輪系移栽機構及方法。

背景技術

水稻等經濟作物的移栽是種植過程中重要的環節，目前水稻移栽機械主要有插秧機、水稻拋秧機和缽苗栽值機。插秧機采用毯狀苗，緩苗期較長，傷根；水稻拋秧機容易使秧苗倒伏、直立性不好；而缽苗栽植直立性好，無緩苗期。

移栽機構是移栽機的核心工作部件，完成取苗、輸送和栽植等動作。現有移栽機構多采用平面桿機構或單自由度K-H-V型非圓齒輪行星輪系，平面桿機構僅適用于低速移栽作業，而單自由度K-H-V型非圓齒輪行星輪系結構復雜，且兩級不等速傳動比相互制約，存在側隙積累問題，無法精準地實現移栽軌跡和姿態。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種二自由度不等速輪系移栽機構，通過設計二自由度不等速輪系移栽機構，基于非圓內齒輪和行星架的同向差速轉動及非圓齒輪副的不等速傳動，可通過優化設計實現作物移栽的軌跡和姿態，避免了多級不等速傳動比相互制約和側隙積累，結構簡單、成本低，降低傷苗率，提高移栽成功率，從而達到實現水稻或經濟作物精準、高效率移栽的目的。

為了達到本發明的目的，本發明的技術方案是：

一種二自由度不等速輪系，包括行星架、非圓內齒輪和非圓行星輪；所述行星架和非圓內齒輪分別以轉速n₁和轉速n₂同向差速轉動，非圓行星輪鉸接在行星架上，且非圓行星輪與非圓內齒輪嚙合。

進一步的，所述行星架和非圓內齒輪均鉸接在機架上。

進一步的，所述非圓行星輪上固定連接有移栽臂或者栽植臂。

進一步的，所述非圓行星輪有數個，且數個所述非圓行星輪的齒數和模數均相同。

進一步的，所述非圓行星輪包括非圓行星輪Ⅰ、非圓行星輪Ⅱ和非圓行星輪Ⅲ。

進一步的，所述非圓內齒輪的齒數Z_內、非圓行星輪Ⅰ的齒數Z_行Ⅰ、非圓行星輪Ⅱ的齒數Z_行Ⅱ、非圓行星輪Ⅲ的齒數Z_行Ⅲ和栽植臂數量N應滿足Z_內/Z_行Ⅰ＝Z_內/Z_行Ⅱ＝Z_內/Z_行Ⅲ＝N+1。

進一步的，行星架的轉速n₁、非圓內齒輪的轉速n₂和栽植臂數量N應滿足n₁/n₂＝(N+1)/N。

二自由度不等速輪系的方法，行星架和非圓內齒輪分別以轉速n1和n2同向差速轉動，行星架帶動非圓行星輪做圓周運動，非圓行星輪同時與非圓內齒輪嚙合，非圓行星輪上安裝的移栽臂或者栽植臂一方面隨行星架作周轉運動，一方面相對行星架作不等速轉動，兩個運動合成，從而實現移栽或者栽植的軌跡和姿態。

相比現有技術，本發明的有益效果是：