专利名称：一种嫁接苗子叶方向可调的气动式上苗末端执行器的制作方法嫁接是ー种人工营养繁殖植物的方法，即把ー种植物的枝或芽嫁接到另ー种植物的茎或根上，使两个部分长成ー个完整的植株。而在这两个部分中，通常把开花结果的苗叫穗木，把扎在土中吸收水分营养的苗叫砧木。蔬果的幼苗非常纤细，穗木的直径一般只有I毫米左右，砧木的直径也只有3、4毫米左右，而且蔬菜嫁接的适时期较短，一般只有几天时间，因此操作者需要具有较高技术水准，将两棵幼苗准确快速地嫁接到一起，以提高嫁接苗的成活率，在进行大規模的嫁接作业时更是如此。 嫁接机器人技术是近年在国际上出现的ー种集机械、自动控制与设施园艺技术于一体的高新技木。嫁接机器人可在极短时间内，将砧木和穗木的切ロ嫁接为一体，不仅避免了切ロ长时间的氧化和苗内液体的流失，可以大大提高嫁接成活率，同时也大大提高了エ作效率，对于促进蔬菜瓜果的规模化生产有重要的意义。目前国际上嫁接机械化研究发展到一定阶段，已逐渐由半自动化嫁接向全自动化方向发展。其中，如何实现穴盘中瓜科和葫芦科植物的自动嫁接、上苗以及对其的子叶方向进行准确调整，是瓜科穴盘苗全自动嫁接的关键，也是国际研究的先进技术领域。
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供ー种新型的子叶方向可调式上苗执行器，该上苗执行器应具有对穴盘中嫁接苗进行自动取苗的功能以及调整所取嫁接苗子叶方向的功能。本发明采用的技术方案是—种嫁接苗子叶方向可调的气动式上苗末端执行器，包括对嫁接苗进行剪切和取回作业的气爪装置、驱动气爪装置前后运动的推进装置，还包括用于调节嫁接苗子叶方向的导向装置；所述推进装置为一双杆气缸；所述导向装置包括ー导向器，该导向器的两个半弧形导向片分别定位在所述气爪装置上侧的两个联动手指上；其特征在于所述导向装置还包括通过第四安装板安装在气爪装置中联动手爪安装座上的两根气管，以及通过Z形安装板安装在所述双杆气缸上的两个光感传感器，两根气管的管ロ分别位于导向器的左右两侧，所述管ロ朝着导向器的前方水平设置，所述光感传感器以及气管的电磁阀分别与蔬果嫁接机的控制机连接。所述气爪装置包括一通过联动手爪安装座固定在所述双杆气缸的活塞杆顶端且对嫁接苗进行夹持和取回作业的联动气爪，以及一通过第三安装板固定在所述联动气爪下方且对嫁接苗进行剪切的八字型气爪；所述联动气爪包括一通过第二安装座固定在所述双杆气缸活塞杆顶端的联动气爪气缸以及由该气缸驱动的活动爪夹；所述活动爪夹中联动手爪安装座的上下两边相互平行地向前延伸一定长度，并在两个延伸段的末端制有一竖板连接上下两边，形成工字形结构，所述竖板中间开有一可以使水平导向杆穿入的小孔；所述联动手爪安装座的上下两边上分别铰接一对可开合的联动手指，该联动手指的阻力臂分别往前方伸出用于夹持嫁接苗；另有一定位于所述联动手爪安装座的上下两边之间的王字形连接架，该连接架的两边支架上各铰接着两个连杆的一端，每个连杆的另一端又分别与前述的一个联动手指的动力臂铰接；所述联动气爪气缸的活塞杆穿越过联动手爪安装座中部的通孔；所述王字形连接架的中间部位设有一孔洞，所述水平导向杆依次穿过所述竖板上的小孔、王字形连接架的孔洞后与所述联动气爪气缸的活塞杆连接，所述水平导向杆的前端制有轴肩，小孔的直径大于轴肩的直径以利于水平导向杆自由滑动，水平导向杆与王字形连接架的孔洞形成滑动配合，并且水平导向杆的轴肩直径大于该孔洞的直径；所述王字形连接架与联动手爪安装座的连接处分别还开有两个相对应的且内设复位弹簧的连接孔。所述导向装置还包括两个弧形挡条，两个弧形挡条位于联动手爪安装座上侧的一对联动手指和下侧的一对联动手指之间，两弧形挡条上下对应，上侧弧形挡条的一端固定·在联动手爪安装座上侧的其中一个联动手指的底面，另一端水平伸出并横跨过联动手爪安装座上侧的另一联动手指；下侧弧形挡条的一端固定在联动手爪安装座下侧的其中一个联·动手指的顶面，该联动手指与前述固定上侧弧形挡条的联动手指上下对应，下侧弧形挡条的另一端水平伸出并横跨过联动手爪安装座下侧的另一联动手指。所述八字型气爪上制有一对通过所述联动气爪气缸驱动进行开合的切刀。所述双杆气缸通过顶部的安装板与一竖直方向的外部安装轴固定。本发明的有益效果是本发明提供的子叶方向可调的上苗执行器，通过活动爪夹实现嫁接苗的定位与抓取、八字型气爪实现嫁接苗的茎干分离以及导向装置实现嫁接苗子叶方向的调整；其中导向装置的工作原理是在八字型气爪剪断嫁接苗的茎干后，嫁接苗将向下坠落，在坠落过程中嫁接苗的子叶沿着导向器的弧形表面上滑动，从而带动嫁接苗的整体转动，然后双杆气缸缩回，通过获取子叶经过光电传感器时的先后顺序，得到子叶方向姿态，再控制吹气，提供一个主动推力，使嫁接苗主动旋转，加速子叶的调整的速度，使顺利克服子叶在半弧形导向片上旋转角度不足的问题，实现精准子叶方向调整；该导向器结构简单并且使用效果明显，可以精确地调整子叶的方向，也不会对幼嫩的嫁接苗造成损伤；本发明通过以上方式完成自动取苗及自动调整嫁接苗的子叶方向，不仅结构简单而且效果明显，为后续将嫁接苗提供至砧木台和穗木台做好了准备，因此本发明完全达到了预期的效果。图I是本发明的立体结构示意图。图2是本发明中气爪装置的立体结构示意图。图3是本发明中联动手爪安装板的立体结构示意图。图4是本发明中王字形连接架的立体结构示意图。图5是本发明王字形连接架的剖视结构示意图。图6是本发明中连杆机构的结构示意图。图7是本发明中半弧形导向片的立体结构示意图。图8是本发明中导向器的立体结构示意图。图9是本发明中第四安装板的立体示意图。图10是本发明中联动手指的主视结构示意图。图11是本发明中半圆弧型挡板的结构示意图。图12是本发明中联动气爪的结构原理图。图13是本发明中水平导向杆的结构示意图。 图14是本发明中气爪装置固定和剪切嫁接苗时的立体结构示意图。图15是本发明中八字型气爪的结构原理图。图16是本发明中嫁接苗子叶调整后的立体结构示意图。图17是本发明的吹气原理示意图之一。图18是本发明的吹气原理示意图之二。图19是本发明的吹气原理示意图之三。

13-5、通过Z形安装板3安装于双杆气缸上的两个光感传感器12以及通过第四安装板11安装于联动手爪安装座上的两根气管5 (光感传感器和气管的电磁阀与蔬果嫁接机的控制机连接)。导向装置可调节嫁接苗的子叶方向，导向器包括两个可合拢的半弧形导向片10。每个半弧形导向片(如图7所示)为一个底面为半圆环状且竖直往上伸展、底部中间制有一半圆孔的片状半圆柱面，该片状体上端面的中心突起而两边往下倾斜；该对半弧形导向片组成的导向器为一上端面具有两个突起的圆环体，同时该圆环体上端面还形成两个向下的凹陷，这两个凹陷的连线方向为嫁接苗子叶调整后的方向，通常该方向与双杆气缸的伸缩方向相同；所述的两个半弧形导向片分别固定在联动手爪安装座上侧的两根联动手指的顶面，在联动手爪安装座上侧的两根联动手指闭合时，该对半弧形导向片便可对嫁接苗进行导向工作。所述导向装置还包括两个弧形挡条13-5，两个弧形挡条位于联动手爪安装座上侧的一对联动手指和下侧的一对联动手指之间，两弧形挡条上下对应，上侧弧形挡条的一端固定在联动手爪安装座上侧的其中一个联动手指的底面，另一端水平伸出并横跨过联动手爪安装座上侧的另一联动手指；下侧弧形挡条的一端固定在联动手爪安装座下侧的其中一个联动手指的顶面，该联动手指与前述固定上侧弧形挡条的联动手指上下对应，下侧弧形挡条的另一端水平伸出并横跨过联动手爪安装座下侧的另一联动手指。所述的两个弧型挡板能保持嫁接苗垂直方向的直线度。当气缸13-1收缩抓取时，联动手指13-4与半圆弧型挡板13-5共同作用，使嫁接苗有较好的直线度，为子叶的导向提供良好的旋转条件，更有利于子叶方向顺利调整。由于左右半弧形导向片存在两个顶点10-1且半弧形导向片与嫁接苗存在摩擦力，构成导向死点，为了进一步精确调整子叶方向，所述两根气管的管口分别位于导向器的左右两侧，管口朝着导向器向前水平布置。在双杆气缸缩回时，通过获取子叶经过光电传感器时的先后顺序，得到子叶方向姿态，通过气管吹气，将气体从第四安装板上的小孔中吹出，使子叶顺利旋转至理想位置，克服转向角度不足。本发明的工作过程如下首先双杆气缸启动，推动气爪装置(即联动气爪和八字型气爪)向前移动并靠近嫁接苗；然后联动气爪上的联动气爪气缸推动水平导向杆前进，复位弹簧对王字形连接架施加向前的压力，王字形连接架通过连杆推动两对联动手指闭合，使嫁接苗的子叶位于导向器的上方；同时八字型气爪的八字型气爪气缸也推动切刀闭合并剪断嫁接苗的根部；然后八字形气爪张开，外部安装轴随着外接机械上升，嫁接苗由重力作用自由下落到半弧形导向片上，并顺着上端面旋转下滑至两个向下凹陷，但是由于左右半弧形导向片存在两个顶点且半弧形导向片与嫁接苗存在摩擦力，构成导向死点，子叶停止向下超凹陷处滑动；双杆气缸缩回，通过获取子叶经过光电传感器时的先后顺序(两片子叶如果卡在导向器中，则经过光电传感器时会有先后顺序)，得到子叶方向姿态，最后通过控制气管吹气，使子叶顺利旋转至理想位置，克服转向角度不足，从而顺利旋转下滑至预定位置完成子叶的调整。一般地，嫁接苗的子叶存在如图17-19所示的三种导向死点状态，以下推荐两种吹气方法来对其进行调整(但并不局限于以下两种方法)。方法一如图17所示，嫁接苗的子叶一 14-1位于导向器顶点10-1的前侧，子叶二
14-2位于导向器顶点的后侧，当双杆气缸沿箭头方向缩回时，由于子叶二与光感传感器的距离较短，因此子叶二先被光感传感器检测到，子叶一随后被检测到；此时蔬果嫁接机的控制机控制靠近子叶一的气管吹气，嫁接苗逆时针(以图17所示方向为参照)旋转一定角度后达到理想位置；如图18所示，此状态时子叶一先被光感传感器检测到，子叶二随后被检测到，此时蔬果嫁接机的控制机控制靠近子叶二的气管吹气，嫁接苗顺时针(以图18所示方向为参照)旋转一定角度后达到理想位置；如图19所示，子叶一和子叶二正好位于两个顶点上，双杆气缸回缩时两片子叶几乎同时被检测到，此时任一气管吹气均可。方法二 在双杆气缸回缩之前，两气管分别进行一次吹气，这样无论子叶处于何位置均可以受到推力，最终调整到合适位置。以图17所示状态为例，在双杆气缸缩回之前，先对子叶二进行吹气，由于顶点的阻挡，子叶二的位置不会有太大变化，接着对子叶一吹气，之后缩回双杆气缸，光感传感器再进行位置检测以判断嫁接苗是否达到理想位置；又或者先对子叶一吹气，嫁接苗转动到理想位置，再对子叶二吹气时，子叶二已经到达理想位置，位置不会变化，之后再缩回气缸即可。尚需指出的是，上述方法一和方法二中，控制光感传感器和气管工作的蔬果嫁接机的控制机为常规设备，其控制过程及工作原理在此不作详细介绍，也可以外购其它常规控制模块进行控制。


本发明涉及一种嫁接苗子叶方向可调的气动式上苗末端执行器。目的是提供的上苗执行器应具有对穴盘中嫁接苗进行自动取苗的功能以及调整所取嫁接苗子叶方向的功能。技术方案是一种嫁接苗子叶方向可调的气动式上苗末端执行器，包括气爪装置、推进装置，还包括导向装置；推进装置为一双杆气缸；导向装置包括一导向器，该导向器的两个半弧形导向片分别定位在气爪装置上侧的两个联动手指上；其特征在于导向装置还包括两根气管，以及两个光感传感器，两根气管的管口分别位于导向器的左右两侧，管口朝着导向器的前方水平设置，光感传感器以及气管的电磁阀分别与蔬果嫁接机的控制机连接。