一種可調節透光率的多自由度自動化立體苗床系統的制作方法

本發明屬于溫室苗床物流系統范疇，尤其是涉及一種可調節透光率的多自由度自動化立體苗床系統。

背景技術：

溫室內的種苗隨著生長，可能需要移栽，盆花需要重新擺放和轉移，目前在國內需要大量的勞動力，并花費大量的時間。我國的工廠化育苗將會成為重要的生產環節。目前，普遍應用在我國的溫室育苗床架大多是平面床架，單位面積和空間利用率較低，我國也有一些立體床架，但空間利用率低，自然光照率低，自動控制程度低，且調節空間低，調節也不夠靈活省力。

中國專利201420837740.6公開了一種自動化立體移動苗床，包括多層立體苗床支架、苗床、旋轉升降平臺、升降搬運車、軌道、工作平臺、控制箱，多層立體苗床支架的兩端鋪設軌道，苗床與苗床無間距放置在多層立體苗床支架上，兩個升降搬運車載苗床分別在兩組軌道上行駛，軌道另一端為工作平臺，工作平臺兩端分別放置旋轉升降平臺，旋轉升降平臺與升降搬運車的運行軌道之間無間距對接，控制箱固定在溫室立柱上，還包括led燈，所述的led燈位于所述的多層立體苗床支架每層的頂部，該苗床形成自動化工廠流水線形式，可充分利用溫室空間，提高溫室效益，但調整的靈活度比較小，透光率調節不夠方便。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了解決上述問題而提供一種可調節透光率的多自由度自動化立體苗床系統，該苗床系統可隨陽光照射位置的不同，根據植物的生長情況，自動調節苗床位置，增大苗床光照利用率，符合現代大型植物工廠的發展趨勢。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種可調節透光率的多自由度自動化立體苗床系統，該苗床系統包括：

單體苗床：用于承載植物種苗，包括主體苗床框架，該主體苗床框架兩側沿苗床側邊設有側邊凹槽；

苗床支撐架：豎直安裝在地面上的直線導軌上，用于安裝單體苗床；

轉動連接機構：設于單體苗床與苗床支撐架之間，用于單體苗床與苗床支撐架的連接，包括依次連接的移動滑塊、連接條、連接轉軸、伸縮氣缸和旋轉連接軸；

驅動定位機構：對苗床系統的移動進行定位和控制；

所述的苗床支撐架靠近側邊設有第一卡槽，所述的移動滑塊安裝于所述的第一卡槽內并沿其滑動，所述的單體苗床兩側分別通過兩個轉動連接機構與苗床支撐架連接，其中一個轉動連接機構的旋轉連接軸與單體苗床的轉動軸孔配合連接，另一個轉動連接機構的旋轉連接軸設于單體苗床側邊的凹槽內并沿其滑動，移動滑塊在苗床支撐架的第一卡槽內滑動，可調節單體苗床相對于苗床支撐架的位置以及上下單體苗床之間的相對位置，移動滑塊在苗床支撐架的第一卡槽內的運動設定并不同步，并聯動旋轉連接軸在單體苗床側邊凹槽中旋轉移動。單體苗床兩側邊對稱，分別設有轉動軸孔以及單體苗床側邊凹槽，轉動軸孔連接其中一個旋轉連接軸，側邊凹槽連接另一個旋轉連接軸，旋轉連接軸在單體苗床側邊凹槽中旋轉移動，以調節單體苗床的傾斜度。

進一步地，該苗床系統由多個苗床支撐架組裝而成，上下相鄰的苗床支撐架通過縱向升降氣缸連接，前后相鄰的苗床支撐架通過橫向伸縮氣缸連接。

進一步地，所述的苗床支撐架設有第二卡槽，所述的橫向伸縮氣缸以及縱向升降氣缸通過第二卡槽安裝在苗床支撐架上。

進一步地，所述的直線導軌固定在地面上，所述的苗床支撐架與直線導軌之間設有縱向升降氣缸，所述的苗床支撐架在直線導軌上往復滑動。

進一步地，所述的驅動定位機構包括：

第一驅動定位機構：安裝在移動滑塊上，控制移動滑塊在苗床支撐架的第一卡槽中滑動以調整單體苗床之間的間隔位置以及單體苗床與苗床支撐架的間隔位置；

第二驅動定位機構：安裝在連接轉軸上，控制連接轉軸的轉動角度以調節單體苗床的位置，具體可通過控制電機得失電以及苗床移動滑塊連接轉軸的轉動角度調節單體苗床的位置；

第三驅動定位機構：安裝在橫向伸縮氣缸上，控制橫向伸縮氣缸伸縮桿的長短以改變單體苗床的位置，具體通過控制氣缸的得電和失電調節氣缸伸縮桿的長短；

第四驅動定位機構：安裝在旋轉連接軸上，控制旋轉連接軸在轉動軸孔內的旋轉、在單體苗床側邊凹槽的移動以調節單體苗床的傾斜度，分別控制與單體苗床轉動軸孔連接的旋轉連接軸內電機以及在單體苗床側邊凹槽中的旋轉連接軸內電機的轉動或者停止，可以編寫光照強度函數，調整電機的轉動，最終調節旋轉連接軸在單體苗床側邊凹槽中旋轉移動速度；

第五驅動定位機構：安裝在苗床支撐架之間的縱向升降氣缸上，控制苗床支撐架的抬升或下降，具體通過控制升降氣缸的得電和失電來控制立體架體的抬升或下降；

第六驅動定位機構：安裝在苗床支撐架之間的橫向伸縮氣缸上，控制苗床支撐架的間隔距離，具體通過控制伸縮氣缸的得電和失電以控制立體苗床間隔單元的間隔距離。

第七驅動定位機構：安裝在苗床支撐架與直線導軌之間的縱向升降氣缸上，控制苗床支撐架在直線導軌的移動。

進一步地，所述的苗床支撐架包括苗床凹板架以及與苗床凹板架相卡合的苗床凸板架，苗床凹板架和苗床凸板架組裝實現左右橫向連接。

進一步地，所述的苗床凹板架和苗床凸板架均為呈“8”字形的長方形框架，所述的苗床凹板架上下邊設有凹邊，所述的苗床凸板架上下邊設有與所述的凹邊相卡合的凸塊。

進一步地，所述的主體苗床框架設有多個栽培容器槽，所述的栽培容器槽呈陣列分布。

進一步地，所述的栽培容器槽內固定安裝有用于種植植物種苗的栽培容器。

進一步地，所述的伸縮氣缸和旋轉連接軸之間設有第一連接軸和第二連接軸，所述的伸縮氣缸的氣缸伸縮桿通過第一連接軸和第二連接軸與旋轉連接軸連接。

本發明苗床系統工作順序為：單體苗床栽培容器槽內固定安裝多個栽培容器，根據自然光的照射情況，轉動連接機構與苗床支撐架之間的相對位置以及苗床支撐架之間的相對位置，單體苗床旋轉至合適角度，增大光照利用率。

本發明苗床系統通過自動控制方式，可以完成生產區域內苗床的自動移動以及單體苗床自動旋轉至合適角度等一系列程序，不需人工進入工作區域搬動單體苗床，運行操作簡單，運行費用和管理費用低廉，節省人力、物力、財力。苗床系統自動移動，旋轉調節可以與其他系統柔性結合，形成綜合機械結構、精確定位、傳動系統、管理規劃、智能調度、電子控制等技術的集成應用系統。

與現有技術相比，本苗床系統可以在x、y、z三個維度方向上自動調節苗床旋轉單元之間的相對間距，可以使第二層和第一層或者更多層的單體苗床上擺放的植物都可以享受到自然光的照射，整個系統還可以自動對接輔助工作臺，裝置機動性好，可根據具體生產要求模塊化批量生產，也可以在三個維度的方向上拓寬或者節約生產的場地，形成了具有的植物工廠特點的產業體系。

具體優點為：

(1)系統靈活性好，使用時可根據植物的生長情況，實現自動調節單體苗床的傾斜度，旋轉至合適的角度，單體苗床之間的相對位置也可以自動調節，使單體苗床準確的到達指定位置，增大光照利用率。

(2)單體苗床栽培容器槽固定安裝多個栽培容器，單體苗床在旋轉一定角度，在增大光照利用率的同時，容器中植株不會掉出來。

(3)在苗床系統中，苗床凹板架或苗床凸板架各自相互配合，與縱向升降氣缸以及橫向伸縮氣缸組合成為系統框架，通過實現縱向升降氣缸以及橫向伸縮氣缸自動調節苗床凹板架或者苗床凸板架之間的相對距離，達到調節相對位置的目的。

(4)直線導軌固定在地面上，苗床支撐架可以在導軌上往復滑動，調節整個立體苗床系統與地面的相對位置。

(5)根據實際生產需求模塊化生產，同時可以在三個維度x、y和z方向上拓寬或者節約生產的使用面積，通過自動控制方式，對植物進行相應的操作，運行操作簡單，運行費用和管理費用低廉，節省人力物力財力，將優勢相結合可以顯著提高生產率和光照利用率，加速生產進程。

附圖說明

圖1為本發明苗床系統的整體結構示意圖；

圖2、3為本發明單體苗床與苗床支撐架連接示意圖；

圖4為苗床凹板架的結構示意圖；

圖5為苗床凸板架的結構示意圖；

圖6為轉動連接機構的結構示意圖；

圖7為單體苗床的結構示意圖；

圖8為苗床凹板架與苗床凸板架組合的示意圖；

圖9為橫向伸縮氣缸和縱向升降氣缸的布局圖；

圖10、11為本發明苗床系統驅動定位機構布局圖；

圖中標號：a-單體苗床；b-苗床支撐架；c-轉動連接機構；1-苗床凹板架；2-第一卡槽；3-第二卡槽；4-移動滑塊；5-連接條；6-連接轉軸；7-伸縮氣缸；8-連接軸；81-第一連接軸：82-第二連接軸：9-苗床側邊；10-主體苗床框架；11-栽培容器槽；12-栽培容器；13-側邊凹槽；14-旋轉連接軸；15-苗床凸板架；16-轉動軸孔；17-橫向伸縮氣缸；18-縱向升降氣缸；19-直線導軌；20-第一驅動定位機構；21-第二驅動定位機構；22-第三驅動定位機構；23-第四驅動定位機構；24-第五驅動定位機構；26-第六驅動定位機構；27-第七驅動定位機構。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例

一種可調節透光率的多自由度自動化立體苗床系統，如圖1所示，包括：

單體苗床a：如圖7所示，用于承載植物種苗，包括主體苗床框架10，該主體苗床框架10兩側沿苗床側邊9設有側邊凹槽13；苗床支撐架b：豎直安裝在地面上的直線導軌19上，用于安裝單體苗床a；轉動連接機構c：設于單體苗床a與苗床支撐架b之間，用于單體苗床a與苗床支撐架b的連接，如圖6所示，包括依次連接的移動滑塊4、連接條5、連接轉軸6、伸縮氣缸7、連接軸8和旋轉連接軸14；驅動定位機構：對苗床系統的移動進行定位和控制，該苗床系統由多個苗床支撐架b組裝而成，多個苗床支撐架b上下通過縱向升降氣缸18連接，前后通過橫向伸縮氣缸17連接，單體苗床a與苗床支撐架b具體連接如圖2、3所示，圖9為橫向伸縮氣缸和縱向升降氣缸的布局圖。

苗床支撐架b靠近側邊設有第一卡槽2，移動滑塊4安裝于第一卡槽2內并沿其滑動，單體苗床a兩側分別通過兩個轉動連接機構c與苗床支撐架b連接，其中一個轉動連接機構c的旋轉連接軸14與單體苗床a的轉動軸孔16配合連接，另一個轉動連接機構c的旋轉連接軸14設于單體苗床a苗床側邊9的凹槽內并沿其滑動。苗床支撐架b設有第二卡槽3，橫向伸縮氣缸17以及縱向升降氣缸18通過第二卡槽3安裝在苗床支撐架b上。直線導軌19固定在地面上，苗床支撐架b與直線導軌19之間設有縱向升降氣缸18，苗床支撐架b在直線導軌19上往復滑動。

圖10、11為本發明苗床系統驅動定位機構布局圖，驅動定位機構包括：

第一驅動定位機構20：安裝在移動滑塊4上，控制移動滑塊4在苗床支撐架b的第一卡槽2中滑動以調整單體苗床a之間的間隔位置以及單體苗床a與苗床支撐架b的間隔位置；

第二驅動定位機構21：安裝在連接轉軸6上，控制連接轉軸6的轉動角度以調節單體苗床a的位置；

第三驅動定位機構22：安裝在橫向伸縮氣缸17上，控制橫向伸縮氣缸17伸縮桿的長短以改變單體苗床a的位置；

第四驅動定位機構23：安裝在旋轉連接軸14上，控制旋轉連接軸14在轉動軸孔16內的旋轉、在單體苗床a苗床側邊9凹槽13的移動以調節單體苗床a的傾斜度；

第五驅動定位機構24：安裝在苗床支撐架b之間的縱向升降氣缸18上，控制苗床支撐架b的抬升或下降；

第六驅動定位機構26：安裝在苗床支撐架b之間的橫向伸縮氣缸17上，控制苗床支撐架b的間隔距離；

第七驅動定位機構27：安裝在苗床支撐架b與直線導軌19之間的縱向升降氣缸18上，控制苗床支撐架b在直線導軌19的移動。

如圖4、5、8所示，苗床支撐架b包括苗床凹板架1以及與苗床凹板架1相卡合的苗床凸板架15，苗床凹板架1和苗床凸板架15組裝實現左右橫向連接，苗床凹板架1和苗床凸板架15均為呈“8”字形的長方形框架，苗床凹板架1上下邊設有凹邊，苗床凸板架15上下邊設有與凹邊相卡合的凸塊。

主體苗床框架10設有多個栽培容器槽11，栽培容器槽11呈陣列分布。栽培容器槽11內固定安裝有用于種植植物種苗的栽培容器槽12。連接軸8由第一連接軸81和第二連接軸82組成，伸縮氣缸7的氣缸伸縮桿通過第一連接軸81和第二連接軸82與旋轉連接軸14連接。

單體苗床a兩側的移動滑塊4在第一卡槽2內的運動設定并不同步，聯動旋轉連接軸在單體苗床側邊凹槽13中旋轉移動，根據自然光的照射情況，調節單體苗床的傾斜度，轉動連接機構c與苗床支撐架b之間的相對位置以及苗床支撐架b之間的相對位置，單體苗床a旋轉至合適角度，以增大光照利用率。

上述對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。