本發(fā)明屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)中自動化移栽研究領(lǐng)域，具體涉及一種多用途硬莖植物扦插末端執(zhí)行器。

背景技術(shù)：

目前花卉、蔬菜等一些植物有很多采用扦插的種植方式來培育。扦插也稱插條，是一種常用的植物繁殖方法?？梢约羧≈参锏那o、枝、根等，或插入土中、沙中，或浸泡在水中，等到生根后就可栽種。相對于其它的育苗方式植物扦插具有眾多優(yōu)勢。扦插的一個最大的優(yōu)勢是能夠大幅節(jié)約育苗成本，育苗周期短，可以實現(xiàn)苗在短時期內(nèi)大量繁殖，快速成型。另外扦插屬于無性繁殖，可以較好地保持母本的優(yōu)良特性，植物的生長勢和抗逆性比較強。但是我國目前的扦插育苗方式機械自動化程度較低主要以人工為主，其作業(yè)效率低，工作量大且生產(chǎn)效率低，從而生產(chǎn)成本變高，并且連續(xù)工作容易疲勞，扦插質(zhì)量難以保證，不利于實現(xiàn)大面積作業(yè)，故無法滿足集約化育苗生產(chǎn)的需求，嚴重制約了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平。扦插機器人的出現(xiàn)為此問題的解決提供了新的途徑，其中最核心的部件之一是扦插機器人的末端執(zhí)行器，相當于人手，是實現(xiàn)待扦插部分夾取、姿態(tài)調(diào)整的關(guān)鍵，為此，設(shè)計一種能夠可用于植物扦插作業(yè)的末端執(zhí)行器實現(xiàn)扦插機器人的穩(wěn)定、準確工作尤為重要，對于提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動作業(yè)強度，促進扦插育苗的機械化現(xiàn)代化發(fā)展具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述問題的一種基于并聯(lián)高速移栽機器人提供一種多用途硬莖植物扦插末端執(zhí)行器。該扦插末端執(zhí)行器安裝在并聯(lián)高速移栽機器人的動平臺上，能夠滿足多種硬莖植物扦插需求，實現(xiàn)自動化剪、插的作業(yè)過程，以提高扦插作業(yè)的質(zhì)量，提高扦插勞動生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器，包括動平臺、推桿氣缸、推桿、推桿連接塊、剪切氣缸、氣動剪切器、夾持氣缸、氣動夾持器、軸承連接塊、關(guān)節(jié)球軸承和限位螺釘；

所述動平臺上方開有通孔，所述推桿氣缸安裝在動平臺上面，且穿過所述通孔與下面的推桿的一端固定連接；

所述推桿連接塊上表面與推桿的另一端固定連接，下表面與剪切氣缸固定連接；剪切氣缸推桿頂部與氣動剪切器的頂端轉(zhuǎn)動副連接，通過剪切氣缸推桿伸縮控制氣動剪切器執(zhí)行端的開合；

所述關(guān)節(jié)球軸承的一端與動平臺下面連接，所述限位螺釘穿過動平臺的螺紋孔卡在關(guān)節(jié)球軸承的兩側(cè)限制關(guān)節(jié)球軸承左右移動；所述關(guān)節(jié)球軸承的另一端與軸承連接塊上面轉(zhuǎn)動副連接，所述夾持氣缸與軸承連接塊下面固定連接；所述夾持氣缸推桿頂部與氣動夾持器的頂端轉(zhuǎn)動副連接，通過夾持氣缸推桿伸縮控制氣動夾持器執(zhí)行端的開合。

上述方案中，所述剪切氣缸推桿頂部開有長槽，且長槽上下開有通孔；所述氣動剪切器的頂端安裝在長槽內(nèi)，且通過銷釘穿過通孔與推桿形成轉(zhuǎn)動副連接。

上述方案中，還包括若干氣管接頭，所述氣管接頭分別安裝在推桿氣缸、剪切氣缸和夾持氣缸的氣口處。

上述方案中，所述氣動剪切器的執(zhí)行切割部位為兩個截面為梯形的刀片。

上述方案中，所述動平臺下面開有螺紋孔，所述關(guān)節(jié)球軸承的一端通過螺紋固定連接在動平臺下面的螺紋孔內(nèi)。

上述方案中，所述關(guān)節(jié)球軸承的另一端通過銷釘與軸承連接塊的上面轉(zhuǎn)動連接。

上述方案中，所述動平臺上方開有的通孔為方孔，所述推桿氣缸通過內(nèi)六角螺釘固定連接在動平臺上。

一種安裝有所述多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器的機器人，包括機器人主體和多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器；

所述多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器的動平臺安裝在機器人主體的支鏈上；所述推桿氣缸、剪切氣缸和夾持氣缸分別與機器人主體的控制器電連接；

所述機器人主體的圖像識別裝置和支鏈分別與機器人主體的控制器電連接，控制器通過圖像識別裝置識別到條狀苗的位置，并根據(jù)圖像識別的結(jié)果控制支鏈使多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器到達合適的高度；控制器控制夾持氣缸使夾持器執(zhí)行夾取條狀苗的動作；控制器控制推桿氣缸的升降使氣動剪切器調(diào)節(jié)到合適的位置；控制器控制剪切氣缸使氣動剪切器執(zhí)行剪切條狀苗的動作；控制器再控制支鏈使多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器到達扦插的位置后下降使條狀苗插入土中，控制器控制夾持氣缸使夾持器放開條狀苗并回到原位。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明能夠在一個工作周期過程中，該末端執(zhí)行器不僅要完成插土這一個動作，還要完成對硬莖植物扦插部位的夾取以及剪切，從而實現(xiàn)末端執(zhí)行器的多用途化。

2.本發(fā)明識別通過圖像識別反饋技術(shù)，首先通過圖像識別技術(shù)得到條狀苗的位置，然后根據(jù)圖像識別的結(jié)果，在末端執(zhí)行器上完成剪切、夾取和插土三個動作。

3.本發(fā)明所述氣動夾持器在取苗末端執(zhí)行器的帶動下能夠?qū)崿F(xiàn)上下升降動作，調(diào)整氣動夾持的位置使其能夠夾住苗。

4.本發(fā)明通過氣動夾持器夾取條狀苗，其利用關(guān)節(jié)球軸承的球副特性使整個夾持器允許一定角度的翻轉(zhuǎn)，從而對有一定傾斜角度的條狀苗具有自適應(yīng)性。

5.本發(fā)明，所述限位螺釘穿過動平臺卡在關(guān)節(jié)球軸承兩側(cè)來限制關(guān)節(jié)球軸承的左右移動。

6.本發(fā)明所述氣動剪切器能夠在推桿氣缸與推桿的帶動下上下移動；所述氣動剪切器在氣缸的帶動下負責剪斷苗根，所述氣動剪切器的執(zhí)行切割部位為兩個截面為梯形的刀片，因為要切割硬莖所以對刀刃要求較高，梯形截面可以提高刀刃的強度。

7.本發(fā)明應(yīng)用于植物的扦插作業(yè)，扦插末端執(zhí)行器安裝在相配套的高速并聯(lián)移栽機器人上，推桿氣缸、剪切氣缸和夾持氣缸分別與機器人的控制器電連接，機器人的圖像識別裝置也與控制器電連接，通過圖像識別裝置的圖像識別技術(shù)得到條狀苗的位置，然后根據(jù)圖像識別的結(jié)果，分別推桿氣缸、剪切氣缸和夾持氣缸，在末端執(zhí)行器上完成剪切、夾取和插土三個動作，提高工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種扦插末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的一種扦插末端執(zhí)行器剪切部位的結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明所述的一種扦插末端執(zhí)行器夾持部位的結(jié)構(gòu)圖。

圖4為本發(fā)明所述的一種扦插末端執(zhí)行器與移栽機器人的安裝示意簡圖。

附圖標記說明如下：1-動平臺、2-推桿氣缸、3-推桿、4-推桿連接塊、5-剪切氣缸、6-氣管接頭、7-氣動剪切器、8-條狀苗、9-氣動夾持器、10-夾持氣缸、11-軸承連接塊、12-關(guān)節(jié)球軸承、13-限位螺釘、14-機器人主體、15-支鏈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

本發(fā)明所述多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器，主要包括剪切部位、夾取部位以及氣缸。在扦插作業(yè)中要求完成剪切、夾取、插土這三個動作。通過圖像識別反饋技術(shù)，首先通過圖像識別技術(shù)得到條狀苗的位置，然后根據(jù)圖像識別的結(jié)果，在末端執(zhí)行器上完成剪切、夾取和插土三個動作。一個工作周期過程中，該末端執(zhí)行器不僅要完成插土這一個動作，還完成對硬莖植物扦插部位的夾取以及剪切，從而實現(xiàn)末端執(zhí)行器的多用途化。

圖1所示為本發(fā)明所述多用途硬莖植物扦插末端執(zhí)行器的一種實施方式，所述多用途硬莖植物扦插末端執(zhí)行器包括動平臺1、推桿氣缸2、推桿3、推桿連接塊4、剪切氣缸5、若干氣管接頭6、氣動剪切器7、夾持氣缸10、條狀苗8、氣動夾持器9、軸承連接塊11、關(guān)節(jié)球軸承12、限位螺釘13。所述動平臺1上方開有方孔。其中，推桿氣缸2通過內(nèi)六角螺釘固定連接在在動平臺1上，且穿過動平臺1所開方孔與推桿3固定連接。所述推桿連接塊4上有對稱分布的4個螺紋孔。所述推桿連接塊4上表面通過螺釘與推桿3固定連接，下表面通過與剪切氣缸5固定連接。

如圖2所示，所述剪切氣缸5推桿頂部開有長槽且上下開有通孔。所述氣動剪切器7的頂端安裝在長槽內(nèi)，且通過銷釘穿過通孔與推桿形成轉(zhuǎn)動副連接。通過剪切氣缸5推桿伸縮控制氣動剪切器7執(zhí)行端的開合。所述氣動剪切器7的執(zhí)行切割部位為兩個截面為梯形的刀片。所述氣動剪切器7能夠在推桿氣缸2與推桿的帶動下上下移動；所述氣動剪切器7在氣缸的帶動下負責剪斷苗根，所述氣動剪切器7的執(zhí)行切割部位為兩個截面為梯形的刀片，因為要切割硬莖所以對刀刃要求較高，梯形截面可以提高刀刃的強度。

所述動平臺1下面開有螺紋孔，所述關(guān)節(jié)球軸承12的一端通過螺紋固定連接在動平臺1下面的螺紋孔內(nèi)。所述限位螺釘13穿過動平臺1的螺紋孔卡在關(guān)節(jié)球軸承12的兩側(cè)來限制其左右移動。所述夾持氣缸10通過螺釘與軸承連接塊11下面固定連接。所述關(guān)節(jié)球軸承12的另一端與軸承連接塊11的上面通過銷釘連接，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。通過氣動夾持器9夾取條狀苗8，其利用關(guān)節(jié)球軸承12的球副特性使整個夾持器允許一定角度的翻轉(zhuǎn)，從而對有一定傾斜角度的條狀苗8具有自適應(yīng)性。

如圖3所示，所述夾持氣缸10推桿頂部與氣動夾持器9的頂端轉(zhuǎn)動副連接，通過夾持氣缸10推桿伸縮控制氣動夾持器9執(zhí)行端的開合。氣動夾持器9在取苗末端執(zhí)行器的帶動下能夠?qū)崿F(xiàn)上下升降動作，調(diào)整氣動夾持9的位置使其能夠夾住條狀苗8。

所述氣管接頭6分別安裝在推桿氣缸2、剪切氣缸5和夾持氣缸10的氣口處。

如圖4所示，本發(fā)明所述多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器可安裝在機器人本體上，形成一種多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器的機器人，包括機器人主體14和多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器；所述多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器的動平臺1安裝在機器人主體14的支鏈15上；所述推桿氣缸2、剪切氣缸5和夾持氣缸10分別與機器人主體14的控制器電連接；所述機器人主體14的圖像識別裝置和支鏈15分別與機器人主體14的控制器電連接。所述控制器通過圖像識別裝置識別到條狀苗8的位置，并根據(jù)圖像識別的結(jié)果控制支鏈15使多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器到達合適的高度；控制器控制夾持氣缸10使夾持器9執(zhí)行夾取條狀苗8的動作；控制器控制推桿氣缸2的升降使氣動剪切器7調(diào)節(jié)到合適的位置；控制器控制剪切氣缸5使氣動剪切器7執(zhí)行剪切條狀苗8的動作；控制器再控制支鏈15使多用途硬莖植物扦插作業(yè)末端執(zhí)行器到達扦插的位置后下降使條狀苗8插入土中，控制器控制夾持氣缸10使夾持器9放開條狀苗8并回到原位。完成剪切、夾取和插土三個動作，提高工作效率。

本發(fā)明通過氣動夾持器9夾取條狀苗8，其利用關(guān)節(jié)球軸承12的球副特性使整個夾持器允許一定角度的翻轉(zhuǎn)，從而對斜著的條狀苗具有自適應(yīng)性；而剪切器負7責剪切苗根，通過與氣缸推桿3固連使其能夠上下運動。為該扦插作業(yè)末端執(zhí)行器的工作過程，為初始狀態(tài)，通過圖像識別技術(shù)得到條狀苗8的位置，扦插作業(yè)末端執(zhí)行器下降，調(diào)整位置使夾持器9能夠夾住苗，然后由剪切氣缸5推動推桿帶動氣動剪切器7剪斷條狀苗后打開，推桿氣缸3回收。最后動平臺1移動到要扦插的位置后下降使條狀苗8插入土中打開氣動夾持器9回到原位，即完成了一個扦插周期。

所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。