本發(fā)明公開一種無土栽培定植板自動搬運裝置，尤其涉及設(shè)施農(nóng)業(yè)植物工廠中水培葉菜定植板自動搬運裝置，屬于農(nóng)業(yè)機械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

植物工廠中作物的生產(chǎn)過程不受外界環(huán)境影響，設(shè)施內(nèi)環(huán)境可控，對種植地域要求低，可實現(xiàn)果蔬的周年生產(chǎn)、穩(wěn)定供給；且作物的單位面積、產(chǎn)量較高，資源利用率高。因此，植物工廠有著廣泛的應(yīng)用前景。自動化植物工廠生產(chǎn)效率高，且無人的生產(chǎn)環(huán)境可降低植物工廠內(nèi)環(huán)境污染的風險，對作物的安全是有益保障，是未來的發(fā)展方向。定植板的自動搬運系統(tǒng)是自動化植物工廠的重要組成部分。目前大部分植物工廠還是采用人工搬運定植板，通過人工將移栽后的作物定植板安放在培養(yǎng)裝置上，將成熟后的作物定植板搬離培養(yǎng)裝置，效率非常低。并且有人工進入植物工廠操作，會破壞植物工廠密閉的環(huán)境，可能對作物生長環(huán)境造成一定污染。由于是人工操作，培養(yǎng)裝置高度不能太高，無法實現(xiàn)多層培育，空間利用率不高。定植板的自動搬運是實現(xiàn)植物工廠自動化的關(guān)鍵前提條件。

近年來，植物工廠技術(shù)快速發(fā)展，針對日光溫室工廠化栽培技術(shù)的研究已經(jīng)很成熟，但關(guān)于實現(xiàn)植物工廠自動化的研究較少。日光溫室培育果蔬，果蔬的產(chǎn)量高，不受季節(jié)影響，但自動化程度較差，空間利用率較低，大部分工作還是人工完成。因此，無土栽培定植板的搬運裝置的研制是有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中，自動化程度低，需要人工擺放定植板等問題，本發(fā)明的目的在于提供無土栽培定植板自動搬運裝置，相對人工搬運與安裝，實現(xiàn)了自動化操作，大大提高了效率，降低了人工成本，充分利用空間，實現(xiàn)立體多層栽培，為實現(xiàn)針植物工廠的機械化，自動化和智能化提供了條件。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

無土栽培定植板自動搬運裝置，包括培養(yǎng)盒、平行四桿支撐機構(gòu)、定植板推送機構(gòu)、縱向移動機構(gòu)、圓周運動機構(gòu)以及控制系統(tǒng)；

其特征在于：所述培養(yǎng)盒包括平行四桿支撐機構(gòu)、傳感器等；移動裝置包括定植板推送機構(gòu)、縱向移動機構(gòu)、圓周運動機構(gòu)以及傳感器；所述培養(yǎng)盒以移動裝置為圓心，進行圓周擺放，上下設(shè)有多層培養(yǎng)盒，用于提供植物生長所需營養(yǎng)；整個裝置設(shè)有控制系統(tǒng)；

所述定植板推送機構(gòu)與縱向移動機構(gòu)連接，縱向移動機構(gòu)與圓周運動機構(gòu)連接，從而定植板推送機構(gòu)即可以縱向移動，又可以徑向移動，還可以圓周運動；所述移動裝置與傳感器配合，可以實現(xiàn)定植板的搬運；

所述平行四桿支撐機構(gòu)、定植板推送機構(gòu)、縱向移動機構(gòu)、圓周運動機構(gòu)與控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)連接；

所述培養(yǎng)盒包括盒體、平行四桿支撐機構(gòu)、伺服電機、轉(zhuǎn)動軸；定植板由平行四桿支撐機構(gòu)負責支撐；所述平行四桿支撐機構(gòu)安裝在培養(yǎng)盒內(nèi)側(cè)；所述平行四桿支撐機構(gòu)共有兩組，分別在培養(yǎng)盒內(nèi)側(cè)的兩邊；平行四桿支撐機構(gòu)的兩根平行桿，其中一根即為培養(yǎng)盒體，與其平行的桿件負責支撐定植板；盒體內(nèi)側(cè)在平行四桿支撐機構(gòu)下方平行桿的下方分別伸出一塊支撐板，其負責支撐定植板在培養(yǎng)盒中的所有重量；兩組平行四桿支撐機構(gòu)的豎直桿，通過轉(zhuǎn)動軸與盒體外側(cè)的伺服電機相連；通過電機的帶動，兩組平行四桿機構(gòu)的豎直桿產(chǎn)生運動，從而使水平的平行桿運動，帶動定植板進行升降；培養(yǎng)盒以縱向移動機構(gòu)為圓心圓周排列，按照規(guī)定高度層疊排列，從而實現(xiàn)培養(yǎng)盒的立體擺放。

所述定植板推送機構(gòu)包括滑槽一、推送桿、推送桿凸點、連接滑塊、光電傳感器；推送桿可以在滑槽一內(nèi)實現(xiàn)徑向移動來實現(xiàn)將定植板安裝在培養(yǎng)盒上以及將定植板移出培養(yǎng)盒；推送桿前端有凸點，可以在推送桿上露出或者隱藏；推送桿末端擋板高度高于推送桿上方的定植板；推送桿的凸點以及末端擋板起固定定植板使其與推送桿共同運動的作用；滑槽一上方的支撐桿件是推送機構(gòu)最終負責支撐定植板的構(gòu)件；連接滑塊是與縱向移動機構(gòu)連接部位；光電傳感器目的是確定推送桿徑向位置，定植板推送機構(gòu)圓周上角度位置以及定植板狀態(tài)。

所述縱向移動機構(gòu)包括三根縱向支柱、滑槽二以及傳感器等機構(gòu)；三根縱向立柱圓周方向呈120°分布；定植板推送機構(gòu)通過連接滑塊與縱向移動機構(gòu)的滑槽二相連，從而實現(xiàn)定植板推送機構(gòu)在縱向上運動；傳感器是為了確定定植板推送機構(gòu)的縱向位置。

所述圓周運動機構(gòu)包括上下兩塊支撐板，圓形滑槽三等；縱向移動機構(gòu)的三根縱向立柱在支撐板上的圓形滑槽三內(nèi)運動，實現(xiàn)三根立柱的圓周運動，從而帶動推送機構(gòu)進行圓周運動。

本發(fā)明的有益效果是：

本裝置可以實現(xiàn)縱向、徑向、圓周三個方向的運動，從而可以搬運定植板到工作范圍內(nèi)的任意地點，實現(xiàn)定植板的無人自動搬運。傳感器對工作過程進行精確控制，實時監(jiān)測定植板的三維位置，整個裝置將徑向移動、縱向移動、圓周運動機構(gòu)以及定植板安裝等機構(gòu)整合，實現(xiàn)了無土栽培定植板搬運的機械化、自動化和智能化。該無土栽培自動搬運裝置有利于植物工廠的生產(chǎn)及管理，為實現(xiàn)植物工廠的無人化、自動化提供了條件。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的無土栽培定植板自動搬運裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的無土栽培定植板自動搬運裝置的三維立體運動機構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的無土栽培定植板自動搬運裝置的定植板推送機構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的無土栽培定植板自動搬運裝置的培養(yǎng)盒與平行四桿支撐機構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明提供的無土栽培定植板自動搬運裝置的工作示意圖；

附圖標號說明：1-縱向與圓周運動機構(gòu)、2-定植板推送機構(gòu)、3-立體培養(yǎng)架、4-圓形滑槽三、5-縱向支柱、6-滑槽二、7-推送桿凸點、8-推送桿、9-滑槽一、10-滑塊、11-培養(yǎng)盒盒體、12-轉(zhuǎn)動軸、13-伺服電機、14-支撐板、15-平行四桿支撐機構(gòu)、16-定植板、17-定植板支撐架、18-推送桿末端擋板。

具體實施方式

參見圖1，一種無土栽培定植板自動搬運裝置，由縱向與圓周運動機構(gòu)1、定植板推送機構(gòu)2、立體栽培架3等組成，其特征在于：所述無土栽培定植板自動搬運裝置從外到內(nèi)有立體栽培架3、定植板推送機構(gòu)2、縱向與圓周運動機構(gòu)1；

所述無土栽培定植板自動搬運裝置分為培育區(qū)、搬運區(qū)兩部分；培育區(qū)由配有平行四桿支撐機構(gòu)15的培養(yǎng)盒11按照圓周層疊排列而成；所述搬運區(qū)內(nèi)設(shè)有縱向與圓周運動機構(gòu)1、定植板推送機構(gòu)2；所述縱向與圓周運動機構(gòu)1與定植板推送機構(gòu)2連接，對定植板16進行搬運；

參見圖2，所述三維立體運動機構(gòu)中，由縱向與圓周運動機構(gòu)1、定植板推送機構(gòu)2等組成；所述縱向與圓周運動機構(gòu)1由縱向支柱5、圓形滑槽三4、滑槽二6組成；三根縱向立柱5在圓形滑槽三4上相隔120°排列；三根縱向立柱5相互平行安裝；定植板推送機構(gòu)2安裝在三根縱向支柱5的滑槽二6內(nèi)；定植板推送機構(gòu)2在滑槽二6內(nèi)上下滑動，實現(xiàn)縱向移動，縱向移動的長度由控制系統(tǒng)決定；三根縱向支柱5在圓形滑槽三4內(nèi)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)圓周運動，圓周運動的角度由控制系統(tǒng)決定；所述三維立體運動機構(gòu)可以將定植板搬運到工作區(qū)域內(nèi)的任意地點；初始時，定植板推送機構(gòu)處于縱向立柱5的底部，可以將定植板16裝在定植板推送機構(gòu)2上，然后三維立體運動機構(gòu)可以將定植板搬運到指定位置；當果蔬成熟后，定植板推送機構(gòu)2可以將其從培養(yǎng)盒11上取下來并搬運到縱向立柱5底部，方便后續(xù)采摘等操作。

參見圖3，定植板推送機構(gòu)2包括推送桿8、推送桿凸點7、滑槽一9、推送桿末端擋板18以及滑塊10等；推送桿凸點7可以由控制系統(tǒng)控制其凸出或者隱藏；推送桿8在滑槽一9的限制下直線移動；推送桿末端擋板18高于定植板在推送桿上的高度，起到定位與固定的作用；滑塊10與縱向立柱5的滑槽二6連接，實現(xiàn)定植板推送機構(gòu)縱向移動以及圓周運動。

參見圖4，培養(yǎng)盒包括盒體11、轉(zhuǎn)動軸12、伺服電機13、支撐板14、平行四桿支撐機構(gòu)15等；定植板16由平行四桿支撐機15構(gòu)負責支撐；所述平行四桿支撐機構(gòu)15安裝在培養(yǎng)盒盒體11內(nèi)側(cè)；所述平行四桿支撐機構(gòu)15共有兩組，分別在培養(yǎng)盒內(nèi)側(cè)的兩邊；平行四桿支撐機構(gòu)15的兩根平行桿中下方的一根即為培養(yǎng)盒體，與其平行的桿件負責支撐定植板16；盒體11內(nèi)側(cè)在平行四桿支撐機構(gòu)下方平行桿的下方分別伸出一塊支撐板14，其負責支撐定植板16在培養(yǎng)盒中的所有重量；兩組平行四桿支撐機構(gòu)15的豎直桿，通過轉(zhuǎn)動軸12與盒體外側(cè)的伺服電機13相連；通過電機的帶動，兩組平行四桿機構(gòu)的豎直桿產(chǎn)生運動，從而使水平的平行桿運動，帶動定植板16進行升降；培養(yǎng)盒以縱向移動機構(gòu)為圓心圓周排列，按照規(guī)定高度層疊排列，從而實現(xiàn)培養(yǎng)盒的立體擺放；當定植板16需要安裝在培養(yǎng)盒上時，伺服電機13工作，使平行四桿支撐機構(gòu)15立起來，定植板推送機構(gòu)2將定植板16安裝在平行四桿支撐機構(gòu)上后，伺服電機13再次工作，使平行四桿支撐機構(gòu)15倒下，定植板的重量由支撐板14支撐，定植板內(nèi)的植物可以吸收培養(yǎng)盒中的其所需物質(zhì)；當果蔬成熟后，伺服電機13再次工作，使平行四桿支撐機構(gòu)15立起來，帶動定植板16升高，從而定植板推送機構(gòu)2將定植板16從平行四桿支撐機構(gòu)15上移除，最終伺服電機13工作，恢復原樣；伺服電機的工作由控制系統(tǒng)決定。

參見圖5，一種無土栽培定植板自動搬運裝置的工作示意圖；分為安裝與拆除兩個過程。

安裝過程時，先將移栽后果蔬的定植板安裝在定植板推送機構(gòu)2上；安裝時定植板時，定植板由定植板支撐架17負責支撐，并且定植板16后端緊靠推送桿末端擋板18，定植板16前端靠著推送桿凸點；然后定植板推送機構(gòu)運動到指定的培養(yǎng)盒處；推送桿8向培養(yǎng)盒方向移動時，推送桿末端擋18板推送著定植板向培養(yǎng)盒方向移動；當定植板16安裝在培養(yǎng)盒上后，推送桿凸點7隱藏，推送桿8退出培養(yǎng)盒區(qū)域，定植板推送機構(gòu)2返回到初始位置，完成下一次的搬運。

拆除過程時，定植板推送機構(gòu)2運動到指定位置，推送桿凸點7隱藏，推送桿8運動到培養(yǎng)盒區(qū)域；推送桿8運動到定植板下方區(qū)域時，推送桿凸點7凸出，其緊靠定植板一端，當推送桿8移動時，凸點強迫定植板隨推送桿8共同移動，最終定植板運動至定植板支撐架17上；之后定植板推送機構(gòu)2將定植板運輸?shù)街付ㄎ恢茫M行相應(yīng)的操作；推送桿凸點7的隱藏和凸起由控制系統(tǒng)控制。

本無土栽培定植板自動搬運裝置利用三維立體運動機構(gòu)，自動搬運無土栽培的定植板至工作區(qū)域內(nèi)的任意地點，可實現(xiàn)無人化以及自動化。