一种调整苜蓿钵苗移栽姿态的苜蓿移栽机及方法

摘要

本发明属于农业机械领域，涉及一种调整苜蓿钵苗移栽姿态的苜蓿移栽机及方法。移栽机包括机架、钵苗姿态调整取苗机构、投苗机构和苗盘输送机构，所述钵苗姿态调整取苗机构包括姿态调整取苗单元和送苗单元，送苗单元包括导轨侧挡板、齿条、输送齿轮、导杆、输送电机和输送滑块。姿态调整取苗单元包括夹持手爪、夹持板、调整立柱、调整板、从动齿轮、夹持调整电机、主动齿轮和夹持调整安装座。所述夹持板与调整板位于同一水平面并在中部垂直相交，共同构成一个“十”字形结构。本发明自动化程度高，不仅能够调整苜蓿钵苗的姿态，还能够自动夹持和输送苜蓿钵苗，能够根据行距和株距的移栽要求进行调整，装置的适用性强，适合大范围推广使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种调整苜蓿钵苗移栽姿态的苜蓿移栽机及方法，属于农业机械领域，尤其适合于大批量人工育苗的苜蓿钵体，且移栽效率要求比较高的环境。

背景技术

苜蓿是一种多年生优质牧草，因其营养物质丰富、应用广泛而被誉为“牧草之王”。发展苜蓿产业对调整种植业结构，推进“粮改饲”进程，提升草产品和畜产品市场竞争力具有重要意义。近年来，国家实施振兴奶业苜蓿发展行动，优质苜蓿生产得到有效发展。据行业统计，2015年，全国苜蓿年末保留面积471.13万公顷，产量3217万吨，其中，商品苜蓿种植面积43.27万公顷，比2010年增加21.6万公顷。优质苜蓿种植面积21.33万公顷，比2010年增加18万公顷；优质苜蓿产量180万吨，比2010年增长8.2倍。随着苜蓿种植生产规模的扩大，和国内对优质苜蓿产品需求的增加，建立高效低损的苜蓿机械化生产体系的需求越来越迫切。

目前，人工种植苜蓿采用的方式除直接播种外，还可以采用先育苗再栽植的方式。植株的苗盘育苗多采用人工方式进行，首先在苗盘内放置含有一定营养成分的育苗基质，同时使基质的土壤水分含量达到适宜苜蓿种子生长的水平，保持育苗盘所在环境温度在一定的范围而适宜苜蓿种子的生长发育。在实际的育苗过程中，都是采用纸钵体包裹着基质在育苗盘上进行育苗。在纸钵体基质育苗的过程中，整个育苗盘的运送和转移并不会破坏苜蓿的纸钵体，从而使培育苜蓿的基质从纸钵体漏出。而在实际的人工栽培苜蓿幼苗和移栽的过程中，由于人工的操作，很容易导致育苗盘上的纸钵体倾斜和不规则放置，进而增大了在后期的移栽过程中抓持机械手夹持纸钵体的难度，使得抓持机械手在抓持不规则姿态的纸钵体的过程中存在一定的误差，容易破坏纸钵体，最终导致苜蓿种植过程中的漏播或重复播种。

目前，涉及纸钵苗移栽的相关中国发明专利申请有：

一种偏心凸轮轨道式移栽机构(申请号：201610000953.7)，该装置采用特定形状的偏心凸轮和滑动平台和轨道，组成了传动系统，该装置只针对移栽苗的输送，没有具体包括取苗过程。

一种多功能自走式联合蔬菜移栽机(申请号：201510431798.X)，该装置包括机体及其与其相连的发动机和传动轴，能够针对蔬菜进行移栽，能够针对不同的规格的蔬菜进行选择性的移栽，但装置比较复杂，适用性较差。

钵苗移栽机启动取苗装置(申请号：201610160034.6)，该装置采用四杆机构和气动驱动的方式进行取苗，装置能够运动过程比较固定，对于苗盘放置过程中不规则的苗盘，该装置由于运动轨迹比较固定，取苗过程容易造成伤苗和漏庙的情况发生。

一种钵苗移栽机穴盘苗可控取投末端执行器(申请号：201510542278.6)，该装置通过末端的电磁阀控制气缸，从而实现夹紧苗取苗和松开的过程，该过程中仍然没有考虑取苗过程中伤苗和露苗的情况，同时上述两种装置的取苗均是通过单个取苗的过程，装置的效率整体较低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种调整苜蓿钵苗移栽姿态的苜蓿移栽机。

本发明的另一个目的是提供一种调整苜蓿钵苗移栽姿态的苜蓿移栽方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种调整苜蓿钵苗移栽姿态的苜蓿移栽机，包括机架和苗盘输送机构22；所述机架上设置有落苗通道1，所述苗盘输送机构22用于将多个钵苗盘24由下至上依次输送至苗盘输送机构22顶部的水平供苗位置；所述钵苗盘24上阵列装载有多个苜蓿钵苗23。

该移栽机进一步包括钵苗姿态调整取苗机构和投苗机构，所述投苗机构和苗盘输送机构22依次布置在落苗通道1的后部；所述钵苗姿态调整取苗机构设置在投苗机构和苗盘输送机构22的上方。

所述钵苗姿态调整取苗机构包括姿态调整取苗单元和送苗单元。

所述送苗单元包括导轨侧挡板14、齿条15、输送齿轮16、导杆17、输送电机19和输送滑块25。

水平布置的齿条15的下表面设有多个齿，齿条15的前后两端分别固接一导轨侧挡板14，所述导轨侧挡板14的上端与齿条15固接；在所述两个导轨侧挡板14之间固接有与齿条15相平行的导杆17；所述输送滑块25能够自由滑动地设置在导杆17上；所述输送滑块25上安装有输送电机19，所述输送电机19的动力输出轴上设有与齿条15下表面的齿相互啮合的输送齿轮16。

所述姿态调整取苗单元包括夹持手爪7、夹持板10、调整立柱11、调整板12、从动齿轮13、夹持调整电机20、主动齿轮21和夹持调整安装座26。

所述夹持调整安装座26的上端固接在输送滑块25的下端面上。

所述夹持板10与调整板12位于同一水平面并在中部垂直相交，共同构成一个“十”字形结构；夹持板10与调整板12的交点，将夹持板10分为相对于所述交点对称的长度相同的两个夹持段，将调整板12分为相对于所述交点对称的长度相同的两个调整段；所述夹持板10与调整板12的交点上竖直固接一转轴35，该转轴35转动连接在夹持调整安装座26的下端，所述转轴35上设有从动齿轮13；所述夹持调整电机20固接在夹持调整安装座26的侧面，夹持调整电机20的动力输出轴上设有与从动齿轮13啮合的主动齿轮21；夹持调整电机20间歇式驱动主动齿轮21旋转，使得主动齿轮21在每个运动周期转动90°，进而使得夹持板10与调整板12在每个运动周期转动90°。

所述夹持板10的两个夹持段的下端面均安装有多个能够向下伸出并夹持苜蓿钵苗23的夹持手爪7。

所述调整板12的两个调整段的下端面均垂直固接有多个调整立柱11，所述调整立柱11的下端设有能够向下伸出的调整末端34。

所述调整末端34的最大外径等于相邻两个苜蓿钵苗23之间的间距。

所述投苗机构包括投苗预紧弹簧2、投苗电机3、皮带4、投苗挡板5、投苗侧板6和外侧板36。

水平对称布置的两个外侧板36的前端和后端分别设有一传送轴，所述皮带4套设在所述两个传送轴上；所述皮带4与苗盘输送机构22的最上层钵苗盘24在同一水平面内；皮带4的前端与落苗通道1相对应。

所述投苗电机3的动力输出轴与设在外侧板36上的一个传送轴连接，驱动皮带4由苗盘输送机构22向落苗通道1的方向运动，将苜蓿钵苗23投入到落苗通道1中。

两个外侧板36上分别固接有一投苗侧板6；在所述皮带4的前端，一对对称设置的投苗挡板5分别转动连接在两个投苗侧板6上，并通过设在投苗侧板6的外侧面的投苗预紧弹簧2进行预紧，使得两个投苗挡板5相互接触。

夹持板10的每个夹持段与调整板12的每个调整段在水平面内具有四个停留位置；所述四个停留位置包括两个工作位置，其中一个工作位置为位于苗盘输送机构22的上方、并与最上层的一个钵苗盘24的一排苜蓿钵苗23相对应；另一个工作位置为位于皮带4的上方。

当夹持板10的一个夹持段转动到苗盘输送机构22的上方、并与最上层的一个钵苗盘24的一排苜蓿钵苗23相对应时，所述夹持段上的每个夹持手爪7分别对应一个苜蓿钵苗23。

当调整板12的一个调整段转动到苗盘输送机构22的上方、并与最上层的一个钵苗盘24的一排苜蓿钵苗23相对应时，所述调整段上的每个调整立柱11分别对应一个相邻两个苜蓿钵苗23之间的空隙。

在两个导轨侧挡板14之间进一步固接有穿过输送滑块25的横杆18，所述横杆18与导杆17平行，且位于同一水平面。

所述调整末端34为倒圆锥体。

所述调整末端34的材质为橡胶。

所述调整立柱11内部设有液压缸，液压缸的伸缩杆与调整末端34固接。

所述夹持手爪7采用凸轮结构实现沿竖直方向的伸缩；该凸轮结构包括夹持安装板8、夹持预紧弹簧9、凸轮31、凸台32和凸轮电机33；其中，两个分别对应于夹持板10的两个夹持段的夹持安装板8平行于夹持板10，并分别通过一对夹持预紧弹簧9与夹持板10的夹持段的下端面连接；每个夹持安装板8的上端面中部均固接一凸台32，夹持板10的两个夹持段的下端面中部均固接有一凸轮电机33，所述凸轮电机33的动力输出轴上设有凸轮31，所述凸轮31位于夹持板10的夹持段的下端面与凸台32的上表面之间。

所述夹持预紧弹簧9内部设置有相互套接并自由滑动的上导杆和下导杆，所述上导杆固接在夹持板10的下端面，下导杆固接在夹持安装板8的上端面。

所述夹持手爪7采用由气动阀控制的气动滑块实现夹持功能；一个设有气动滑块28的滑轨37的顶端固接在夹持安装件29上，夹持安装件29通过夹持紧固螺母30固接在夹持安装板8上；所述滑轨37的底端固接一法兰盘27，所述夹持手爪7的每个夹持手指均分别与气动滑块28和法兰盘27铰接。

一种利用所述的苜蓿移栽机的调整苜蓿钵苗移栽姿态的苜蓿移栽方法，包括如下步骤：

1、供苗

将阵列装载有多个苜蓿钵苗23的钵苗盘24放置在苗盘输送机构22上，苗盘输送机构22将钵苗盘24由下至上输送至苗盘输送机构22顶部的水平供苗位置；

2、钵苗姿态调整

输送电机19驱动输送齿轮16旋转，带动输送滑块25沿导杆17的轴向移动，进而将姿态调整取苗单元的调整板12的一个调整段移动至苗盘输送机构22的上方、并与最上层的一个钵苗盘24的一排苜蓿钵苗23相对应，调整板12的调整段上的每个调整立柱11分别对应一个相邻两个苜蓿钵苗23之间的空隙；调整立柱11的下端的调整末端34向下伸出，将倾斜的苜蓿钵苗23扶正后向上收回；

3、取苗

夹持调整电机20驱动主动齿轮21旋转，带动夹持板10和调整板12转动90°，进而将姿态调整取苗单元的夹持板10的夹持段转动至完成姿态调整的一排苜蓿钵苗23的上方，夹持板10的夹持段上的每个夹持手爪7分别对应一个苜蓿钵苗23；夹持手爪7向下伸出将苜蓿钵苗23夹持住后向上收回；

4、投苗

夹持调整电机20再次驱动主动齿轮21旋转，带动夹持板10和调整板12转动90°，输送电机19驱动输送齿轮16旋转，带动输送滑块25沿导杆17的轴向移动，进而将姿态调整取苗单元的夹持板10的夹持段转动至投苗机构的皮带4的正上方；夹持手爪7向下伸出，将所夹持的苜蓿钵苗23放到投苗机构的皮带4上后，夹持手爪7松开苜蓿钵苗23并向上收回；皮带4在投苗电机3的驱动下向前运动，将苜蓿钵苗23逐个投入至落苗通道1中；

同时，姿态调整取苗单元的调整板12的另一调整段转动至钵苗盘24的上方，准备进行下一排苜蓿钵苗23的姿态调整，重复步骤2至步骤4完成苜蓿钵苗23的姿态调整、取苗和投苗作业。

所述步骤4中，通过调节皮带4前端布置的投苗挡板5的投苗预紧弹簧2的预紧力，调整苜蓿钵苗23的投苗间隔。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明苜蓿移栽机设置了姿态调整取苗单元，能够在钵苗移栽前对钵苗的姿态进行调整，降低了由于钵苗姿态不规则导致移栽过程中损苗和伤苗的程度。

2、本发明苜蓿移栽机采用夹持机构，在钵苗移栽过程中，能够夹持多个调整姿态后的苜蓿钵苗，同时能够将夹持的苜蓿钵苗通过机构按顺序放置在皮带上，提高了钵苗移栽的效率；

3、本发明苜蓿移栽机设置了投苗机构，能够根据移栽过程中送苗的频率和时间，控制送苗的时间和频率，提高了移栽送苗的自动化程度；

4、本发明苜蓿移栽机能够适应于不同行距和株距的钵苗移栽适应性条件要求，能够满足不同类型钵苗在不同行距和株距的移栽需求，装置的可操作性强；

5、本发明苜蓿移栽机自动化程度高，不仅能够调整苜蓿钵苗的姿态，还能够自动夹持和输送苜蓿钵苗，能够根据行距和株距的移栽要求进行调整，装置的适用性强，适合大范围推广使用。

附图说明

图1为本发明调整苜蓿钵苗移栽姿态的苜蓿移栽机的结构示意图；

图2为苗盘输送机构22的结构示意图；

图3a为钵苗姿态调整取苗机构的结构示意图；

图3b为送苗单元的结构示意图；

图3c为姿态调整取苗单元的结构示意图；

图3d为夹持手爪7的夹持状态示意图；

图3e为苜蓿钵苗23的姿态调整前的状态示意图；

图3f为苜蓿钵苗23的姿态调整示意图；

图4为夹持手爪7采用的凸轮结构的结构示意图；

图5为夹持手爪7采用的气动滑块的结构示意图；

图6为投苗机构的结构示意图；

图7为投苗机构与钵苗姿态调整取苗机构的配合示意图。

其中的附图标记为：

1 落苗通道2 投苗预紧弹簧

3 投苗电机4 皮带

5 投苗挡板6 投苗侧板

7 夹持手爪8 夹持安装板

9 夹持预紧弹簧10 夹持板

11 调整立柱 12 调整板

13 从动齿轮 14 导轨侧挡板

15 齿条 16 输送齿轮

17 导杆 18 横杆

19 输送电机 20 夹持调整电机

21 主动齿轮 22 苗盘输送机构

23 苜蓿钵苗 24 钵苗盘

25 输送滑块 26 夹持调整安装座

27 法兰盘 28 气动滑块

29 夹持安装件 30 夹持紧固螺母

31 凸轮 32 凸台

33 凸轮电机 34 调整末端

35 转轴 36 外侧板

37 滑轨

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

如图1所示，一种调整苜蓿钵苗移栽姿态的苜蓿移栽机，包括机架(机架为常规结构，附图中未示出)、钵苗姿态调整取苗机构、投苗机构和苗盘输送机构22。

所述机架上设置有落苗通道1，所述投苗机构和苗盘输送机构22依次布置在落苗通道1的后部，所述钵苗姿态调整取苗机构设置在投苗机构和苗盘输送机构22的上方。

如图2所示，所述苗盘输送机构22用于将多个钵苗盘24由下至上依次输送至苗盘输送机构22顶部的水平供苗位置；所述钵苗盘24上阵列装载有多个苜蓿钵苗23。

如图3a所示，所述钵苗姿态调整取苗机构包括姿态调整取苗单元和送苗单元。

如图3b所示，所述送苗单元包括导轨侧挡板14、齿条15、输送齿轮16、导杆17、输送电机19和输送滑块25。

水平布置的齿条15的下表面设有多个齿。齿条15的前后两端分别固接一导轨侧挡板14，所述导轨侧挡板14的上端与齿条15固接。在两个导轨侧挡板14之间固接有与齿条15相平行的导杆17。所述输送滑块25能够自由滑动地设置在导杆17上。所述输送滑块25上安装有输送电机19，所述输送电机19的动力输出轴上设有与齿条15下表面的齿相互啮合的输送齿轮16。输送电机19驱动输送齿轮16旋转，使得输送滑块25沿导杆17的轴向移动。

优选地，在所述两个导轨侧挡板14之间进一步固接有穿过输送滑块25的横杆18，所述横杆18与导杆17平行，且位于同一水平面。

如图3c所示，所述姿态调整取苗单元包括夹持手爪7、夹持板10、调整立柱11、调整板12、从动齿轮13、夹持调整电机20、主动齿轮21和夹持调整安装座26。

所述夹持调整安装座26的上端固接在输送滑块25的下端面上。

所述夹持板10与调整板12位于同一水平面并在中部垂直相交，共同构成一个“十”字形结构。夹持板10与调整板12的交点，将夹持板10分为相对于所述交点对称的长度相同的两个夹持段，将调整板12分为相对于所述交点对称的长度相同的两个调整段。所述夹持板10与调整板12的交点上竖直固接一转轴35，该转轴35转动连接在夹持调整安装座26的下端，所述转轴35上设有从动齿轮13。所述夹持调整电机20固接在夹持调整安装座26的侧面，夹持调整电机20的动力输出轴上设有与从动齿轮13啮合的主动齿轮21；夹持调整电机20间歇式驱动主动齿轮21旋转，使得主动齿轮21在每个运动周期转动90°，进而使得夹持板10与调整板12在每个运动周期转动90°。

如图3d所示，所述夹持板10的两个夹持段的下端面均安装有多个能够向下伸出并夹持苜蓿钵苗23的夹持手爪7。

如图3e和3f所示，所述调整板12的两个调整段的下端面均垂直固接有多个调整立柱11，所述调整立柱11的下端设有能够向下伸出的调整末端34。

所述调整末端34的最大外径等于相邻两个苜蓿钵苗23之间的间距。

优选地，所述调整末端34为倒圆锥体。

优选地，所述调整末端34的材质为橡胶等软质材料。

优选地，所述调整立柱11内部设有液压缸，液压缸的伸缩杆与调整末端34固接。

如图4所示，优选地，所述夹持手爪7采用凸轮结构实现沿竖直方向的伸缩。该凸轮结构包括夹持安装板8、夹持预紧弹簧9、凸轮31、凸台32和凸轮电机33。其中，两个分别对应于夹持板10的两个夹持段的夹持安装板8平行于夹持板10，并分别通过一对夹持预紧弹簧9与夹持板10的夹持段的下端面连接。每个夹持安装板8的上端面中部均固接一凸台32，夹持板10的两个夹持段的下端面中部均固接有一凸轮电机33，所述凸轮电机33的动力输出轴上设有凸轮31，所述凸轮31位于夹持板10的夹持段的下端面与凸台32的上表面之间。所述凸轮电机33驱动凸轮31转动，改变夹持安装板8与夹持板10之间的距离，进而实现夹持手爪7的沿竖直方向的伸缩。

优选地，所述夹持预紧弹簧9内部设置有相互套接并自由滑动的上导杆和下导杆，所述上导杆固接在夹持板10的下端面，下导杆固接在夹持安装板8的上端面。

如图5所示，优选地，所述夹持手爪7采用由气动阀控制的气动滑块实现夹持功能。一个设有气动滑块28的滑轨37的顶端固接在夹持安装件29上，夹持安装件29通过夹持紧固螺母30固接在夹持安装板8上；所述滑轨37的底端固接一法兰盘27，所述夹持手爪7的每个夹持手指均分别与气动滑块28和法兰盘27铰接。气动阀控制的气动滑块28沿滑轨37在竖直方向移动，从而调节夹持手爪7的开度，实现夹持功能。

所述投苗机构布置在落苗通道1与苗盘输送机构22之间。如图6所示，所述投苗机构包括投苗预紧弹簧2、投苗电机3、皮带4、投苗挡板5、投苗侧板6和外侧板36。

水平对称布置的两个外侧板36的前端和后端分别设有一传送轴，所述皮带4套设在所述两个传送轴上。所述皮带4与苗盘输送机构22的最上层钵苗盘24在同一水平面内。皮带4的前端与落苗通道1相对应。

所述投苗电机3的动力输出轴与设在外侧板36上的一个传送轴连接，驱动皮带4由苗盘输送机构22向落苗通道1的方向运动，将苜蓿钵苗23投入到落苗通道1中。

两个外侧板36上分别固接有一投苗侧板6。在所述皮带4的前端，一对对称设置的投苗挡板5分别转动连接在两个投苗侧板6上，并通过设在投苗侧板6的外侧面的投苗预紧弹簧2进行预紧，使得两个投苗挡板5相互接触。

由于夹持板10与调整板12在每个运动周期转动90°，因此，夹持板10的每个夹持段与调整板12的每个调整段在水平面内具有四个停留位置。所述四个停留位置包括两个工作位置，其中一个工作位置为位于苗盘输送机构22的上方、并与最上层的一个钵苗盘24的一排苜蓿钵苗23相对应；另一个工作位置为位于皮带4的上方。

当夹持板10的一个夹持段转动到苗盘输送机构22的上方、并与最上层的一个钵苗盘24的一排苜蓿钵苗23相对应时，所述夹持段上的每个夹持手爪7分别对应一个苜蓿钵苗23。

当调整板12的一个调整段转动到苗盘输送机构22的上方、并与最上层的一个钵苗盘24的一排苜蓿钵苗23相对应时，所述调整段上的每个调整立柱11分别对应一个相邻两个苜蓿钵苗23之间的空隙。

一种调整苜蓿钵苗移栽姿态的苜蓿移栽方法，包括如下步骤：

1)供苗

将阵列装载有多个苜蓿钵苗23的钵苗盘24放置在苗盘输送机构22上，苗盘输送机构22将钵苗盘24由下至上输送至苗盘输送机构22顶部的水平供苗位置；

2)钵苗姿态调整

输送电机19驱动输送齿轮16旋转，带动输送滑块25沿导杆17的轴向移动，进而将姿态调整取苗单元的调整板12的一个调整段移动至苗盘输送机构22的上方、并与最上层的一个钵苗盘24的一排苜蓿钵苗23相对应，调整板12的调整段上的每个调整立柱11分别对应一个相邻两个苜蓿钵苗23之间的空隙；调整立柱11的下端的调整末端34向下伸出，将倾斜的苜蓿钵苗23扶正后向上收回；

3)取苗

夹持调整电机20驱动主动齿轮21旋转，带动夹持板10和调整板12转动90°，进而将姿态调整取苗单元的夹持板10的夹持段转动至完成姿态调整的一排苜蓿钵苗23的上方，夹持板10的夹持段上的每个夹持手爪7分别对应一个苜蓿钵苗23；夹持手爪7向下伸出将苜蓿钵苗23夹持住后向上收回；

4)投苗

如图7所示，夹持调整电机20再次驱动主动齿轮21旋转，带动夹持板10和调整板12转动90°，输送电机19驱动输送齿轮16旋转，带动输送滑块25沿导杆17的轴向移动，进而将姿态调整取苗单元的夹持板10的夹持段转动至投苗机构的皮带4的正上方；夹持手爪7向下伸出，将所夹持的苜蓿钵苗23放到投苗机构的皮带4上后，夹持手爪7松开苜蓿钵苗23并向上收回；皮带4在投苗电机3的驱动下向前运动，将苜蓿钵苗23逐个投入至落苗通道1中；

同时，姿态调整取苗单元的调整板12的另一调整段转动至钵苗盘24的上方，准备进行下一排苜蓿钵苗23的姿态调整，重复步骤2)至步骤4)完成苜蓿钵苗23的姿态调整、取苗和投苗作业。

所述步骤4)中，通过调节皮带4前端布置的投苗挡板5的投苗预紧弹簧2的预紧力，调整苜蓿钵苗23的投苗间隔。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。