一种人机协同式程控蔬菜嫁接上夹机构及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114916329A(43)申请公布日2022.08.19(21)申请号202210537460.2(22)申请日2022.05.07(71)申请人中国农业大学地址100083北京市海淀区清华东路17号(72)发明人武秀恒王保成娄秀华宋正河尚庆茂宋卫堂(74)专利代理机构北京中安信知识产权代理事务所(普通合伙)11248专利代理师李彬徐林(51)Int.Cl.A01G2/38(2018.01)A01G2/30(2018.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称一种人机协同式程控蔬菜嫁接上夹机构及方法(57)摘要本发明涉及现代农业装备领域，尤其涉及一种人机协同式程控蔬菜嫁接上夹机构及方法。上夹机构包括上卡机构外壳、直流电机固定架、直流电机、第一步进电机、上夹顶杆、嫁接夹导轨、供夹齿盘和控制装置；所述上卡机构外壳包括上夹机构壳体和上夹机构壳盖。本发明可大幅提升嫁接工效，节约用工，上夹机构具有结构简单、小型实用和适用于圆形套管嫁接夹等特点。CN114916329ACN114916329A权利要求书1/2页1.一种人机协同式程控蔬菜嫁接上夹机构，其特征在于，所述上夹机构包括上卡机构外壳、直流电机固定架(2)、直流电机(3)、第一步进电机(5)、上夹顶杆(13)、嫁接夹导轨(15)、供夹齿盘(16)和控制装置；所述上卡机构外壳包括上夹机构壳体(1)和上夹机构壳盖(18)；所述嫁接夹导轨(15)水平地固接在上夹机构壳体(1)的上部，嫁接夹导轨(15)具有一个能容纳多个依次串联固接的嫁接夹(12)的通道，所述嫁接夹(12)为橡塑材质，具有一夹苗口和两个用于开合夹苗口的尾翼，嫁接夹(12)的夹苗口朝上，相邻的两个嫁接夹(12)之间通过与嫁接夹(12)同材质三点连接；所述嫁接夹导轨(15)的通道的底板中部设有一矩形开口，通道的顶板的末端和底板的末端分别设有相互对应的出夹口和顶夹口；所述供夹齿盘(16)的盘面平行于竖直平面，转轴与通道轴向垂直；供夹齿盘(16)的盘面穿过嫁接夹导轨(15)的通道的底板中部的矩形开口并位于嫁接夹(12)的两个尾翼之间，齿盘边缘与通道内的嫁接夹(12)的下端紧密接触；所述直流电机(3)高度可调地固接在上夹机构壳体(1)内的直流电机固定架(2)上，供夹齿盘(16)的转轴固接在直流电机(3)的动力输出轴上；所述上夹顶杆(13)竖直地固接在第一步进电机(5)的动力输出轴上，并穿过顶夹口位于嫁接夹(12)的下方；所述第一步进电机(5)通过螺钉(14)固接在上夹机构壳体(1)内的第一步进电机固定架(4)上，用于驱动上夹顶杆(13)上下运动，上夹顶杆(13)向上运动将单个嫁接夹(12)向出夹口顶出，被向上顶出的嫁接夹(12)与相邻的嫁接夹(12)之间的连接断开，嫁接夹(12)的两个尾翼被出夹口限制相互靠拢，进而打开夹苗口；所述嫁接夹导轨(15)的通道的末端设有压力传感器(11)，用于检测嫁接夹(12)是否被输送至出夹口；所述嫁接夹导轨(15)的靠近出夹口的上端面上设有距离传感器(10)，用于在嫁接时实现对人手的识别；所述控制装置包括STM32单片机、L298N直流电机驱动板、ZD‑M42S步进电机驱动板；STM32单片机与L298N直流电机驱动板、ZD‑M42S步进电机驱动板、距离传感器(10)、压力传感器(11)连接，L298N电机驱动板与直流电机连接，ZD‑M42S步进电机驱动板与第一步进电机(5)连接。2.根据权利要求1所述的上夹机构，其特征在于，所述通道的高度宽度大于嫁接夹(12)，能够容纳不同尺寸的嫁接夹(12)。3.根据权利要求1所述的上夹机构，其特征在于，所述直流电机(3)的安装位置能够上下调整，进而调节供夹齿盘(16)与嫁接夹(12)之间的摩擦力，防止嫁接夹在供给过程中打滑。4.根据权利要求1所述的上夹机构，其特征在于，所述嫁接夹导轨(15)的通道的入口处设有供夹曲面(17)，保证嫁接夹平顺供给，防止嫁接夹被卡住。5.根据权利要求1所述的上夹机构，其特征在于，所述上夹机构进一步包括第二步进电机(7)、刀架(8)和刀片(9)；所述第二步进电机(7)固接在上夹机构壳体(1)内的第二步进电机固定架(6)上；所述刀架(8)固接在第二步进电机(7)的动力输出轴上；所述刀片(9)固接在刀架(8)上，并位于2CN114916329A权利要求书2/2页首个嫁接夹(12)与第二个嫁接夹(12)之间的竖直平面内；第二步进电机(7)的动力输出轴的前后运动带动刀片(9)前后运动，从而切断首个嫁接夹(12)与第二个嫁接夹(12)之间的连接。6.一种利用权利要求1‑5任一项所述的上夹机构的人机协同式程控蔬菜嫁接上夹方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、操作员