一种植物工厂垂直升降装置以及系统

技术领域

本发明属于植物工厂攀爬技术领域，具体涉及一种植物工厂垂直升降装置以及系统。

背景技术

植物工厂是一种利用人工光源、无土栽培、环境控制等技术，在封闭的空间建造多层育苗架种植植物的高效农业系统，对于高层的育苗架，单靠人工作业存在难度大、耗时长、成本高等问题，使用植物工厂升降系统能够显著降低人工成本和风险，实现智能化的搬运植物工厂的育苗托盘。

目前，市面上现有的升降系统大多采用立体车库或者电梯的升降模式，只能简单的将升降平台升至对应的育苗架层，智能化程度不够，无法达到智能化完全代替人工作业，未能完全解决植物工厂多层育苗架人工搬运转移育苗托盘的难题，因此，亟需设计一种能够实现全自动智能化搬运植物育苗托盘的升降系统，这对于实现植物工厂无人化、高产能的发展具有重要意义，为此本发明提出一种植物工厂垂直升降装置以及系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植物工厂垂直升降装置以及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种植物工厂垂直升降装置，包括多层支撑架、升降平台、伺服电机驱动结构和提升机构，所述多层支撑架包括立架和支撑板，两个立架之间固定有多个支撑板，每个支撑板上均放置有育苗托盘，且支撑板的顶部固定有两个将育苗托盘托起的支撑托座A，所述立架的前表面固定有导轨，每个所述支撑板的底部均安装有与升降平台相对应的高精度红外传感器；

所述升降平台的两侧表面均固定有L形连接板，所述L形连接板的后表面固定有与导轨相对应的导向滑套，所述导向滑套滑动套设在导轨上，所述升降平台的底部表面还固定有两个固定夹板；

所述提升机构包括链轮轴、底链轮、链条和上链轮，所述链轮轴通过两个轴承座安装在地面，所述链轮轴的两端均固定有底链轮，所述上链轮通过一个L形支架转动安装在立架的顶端处，所述链条套设安装在上链轮和底链轮之间，所述固定夹板的一端延伸至链条的正前方，且固定夹板的端部与链条固定连接；

所述伺服电机驱动结构包括伺服电机、主动带轮、传动皮带和从动带轮，所述伺服电机安装在地面，且伺服电机的输出端上安装有主动带轮，所述链轮轴的中心处安装有与主动带轮相对应的从动带轮，所述主动带轮和从动带轮之间通过传动皮带传动连接。

优选的，所述支撑板的底部表面安装有底基板，所述底基板的底部表面滑动安装有底滑座，所述高精度红外传感器安装在底滑座的底部表面。

优选的，所述底基板内开设有T形滑槽，所述底滑座的顶部表面固定有T形滑块，所述T形滑块滑动位于T形滑槽中，所述底滑座和底基板之间还设置有调节结构，所述调节结构包括开设在底滑座内部的内滑槽，所述内滑槽内滑动设置有内滑板，所述内滑板的顶部固定有调节卡块，所述T形滑槽的上壁均匀开设有多个与调节卡块相对应的调节卡槽，所述调节卡块的顶端从T形滑块内穿过并插入至其中一个调节卡槽中，所述内滑板的两侧表面均固定有侧连块，所述底滑座的两侧表面均开设有与侧连块相对应的侧滑槽，所述侧连块滑动位于侧滑槽中，且侧连块的端部伸出至底滑座的侧面并固定有侧拨块，所述侧连块的底部和侧滑槽的内壁之间还安装有弹簧。

优选的，所述侧滑槽的底端内壁开设有圆形凹槽，所述弹簧的底端插入至圆形凹槽内，所述弹簧的顶端与侧连块的底面相固定。

优选的，所述升降平台的顶部还安装有两个支撑托B，且支撑托B位置与支撑托座A位置相对应。

一种包含所述植物工厂垂直升降装置的垂直升降系统，包括上位机PC模块、通信模块、垂直升降模块、高性能可编程电机逻辑控制器、高精度光电传感器和滚珠摆杆型行程开关，所述高精度光电传感器和滚珠摆杆型行程开关分别安装在两个支撑托B上，且高精度光电传感器和滚珠摆杆型行程开关通过通信模块与上位机PC模块连接，所述上位机PC模块通过通信模块与垂直升降模块连接，所述垂直升降模块与高精度红外传感器和高性能可编程电机逻辑控制器连接，所述高性能可编程电机逻辑控制器用于控制伺服电机驱动结构，所述垂直升降模块还通过通信模块与RGV搬运小车以及AGV搬运小车相联动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设计的植物工厂垂直升降装置以及系统，可以实现智能化完全代替人工作业，全自动智能化搬运植物育苗托盘，解决植物工厂多层育苗架人工搬运转移育苗托盘的难题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明图1中A区域的局部放大图；

图3为本发明图1中B区域的局部放大图；

图4为本发明调节结构的剖视图；

图5为本发明的系统框架图；

图中：1、多层支撑架；11、立架；12、支撑板；121、支撑托座A；13、导轨；14、底滑座；15、高精度红外传感器；16、调节结构；161、侧拨块；162、内滑槽；163、内滑板；164、调节卡块；165、调节卡槽；166、侧滑槽；167、侧连块；168、弹簧；17、T形滑块；18、T形滑槽；19、底基板；2、升降平台；21、支撑托B；22、高精度光电传感器；23、滚珠摆杆型行程开关；24、固定夹板；25、L形连接板；26、导向滑套；3、伺服电机驱动结构；31、伺服电机；32、主动带轮；33、传动皮带；34、从动带轮；41、链轮轴；42、底链轮；43、链条；44、上链轮；5、育苗托盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1至图5，为本发明的实施例，该实施例提供了一种技术方案：一种植物工厂垂直升降装置，包括多层支撑架1、升降平台2、伺服电机驱动结构3和提升机构，多层支撑架1包括立架11和支撑板12，两个立架11之间固定有多个支撑板12，每个支撑板12上均放置有育苗托盘5，且支撑板12的顶部固定有两个将育苗托盘5托起的支撑托座A121，立架11的前表面固定有导轨13，每个支撑板12的底部均安装有与升降平台2相对应的高精度红外传感器15，用于在升降平台2升降过程中的精准定位；

升降平台2的两侧表面均固定有L形连接板25，L形连接板25的后表面固定有与导轨13相对应的导向滑套26，导向滑套26滑动套设在导轨13上，使得升降平台2可稳定的进行上下滑动，升降平台2的底部表面还固定有两个固定夹板24；

提升机构包括链轮轴41、底链轮42、链条43和上链轮44，链轮轴41通过两个轴承座安装在地面，链轮轴41的两端均固定有底链轮42，上链轮44通过一个L形支架转动安装在立架11的顶端处，链条43套设安装在上链轮44和底链轮42之间，固定夹板24的一端延伸至链条43的正前方，且固定夹板24的端部与链条43固定连接，使得后续链条43运转时可以带着升降平台2进行垂直升降；

伺服电机驱动结构3包括伺服电机31、主动带轮32、传动皮带33和从动带轮34，伺服电机31安装在地面，且伺服电机31的输出端上安装有主动带轮32，链轮轴41的中心处安装有与主动带轮32相对应的从动带轮34，主动带轮32和从动带轮34之间通过传动皮带33传动连接，使得伺服电机31启动后可驱动链轮轴41旋转，从而使得链条43可以运转，当链条43运转后则会通过固定夹板24带着升降平台2一起升降，升降时导向滑套26也会在导轨13的表面随之滑动，当升降平台2升降至其中一个支撑板12的高度时，会被该支撑板12上的高精度红外传感器15所感应，此时伺服电机驱动结构3停止运行，然后RGV小车和AGV小车则可以正常的将育苗托盘5搬运至升降平台2的顶部，实现智能化搬运，然后伺服电机31的输出轴反向运转，使得链条43带着升降平台2下降至初始位置，即可进行后续的搬运操作，完成整个垂直升降过程。

其中，支撑板12的底部表面安装有底基板19，底基板19的底部表面滑动安装有底滑座14，高精度红外传感器15安装在底滑座14的底部表面，可在升降平台2升降至每个支撑板12处进行感应，保证升降高度的定位准确性。

其中，底基板19内开设有T形滑槽18，底滑座14的顶部表面焊接固定有T形滑块17，T形滑块17滑动位于T形滑槽18中，底滑座14和底基板19之间还设置有调节结构16，调节结构16包括开设在底滑座14内部的内滑槽162，内滑槽162内滑动设置有内滑板163，内滑板163的顶部焊接固定有调节卡块164，T形滑槽18的上壁均匀开设有多个与调节卡块164相对应的调节卡槽165，调节卡块164的顶端从T形滑块17内穿过并插入至其中一个调节卡槽165中，可在日常使用时对T形滑块17和底滑座14进行稳定限位，保证高精度红外传感器15的安装稳定性，内滑板163的两侧表面均固定有侧连块167，底滑座14的两侧表面均开设有与侧连块167相对应的侧滑槽166，侧连块167滑动位于侧滑槽166中，且侧连块167的端部伸出至底滑座14的侧面并固定有侧拨块161，侧连块167的底部和侧滑槽166的内壁之间还安装有弹簧168，当需要调节高精度红外传感器15的位置时，只需将两个侧拨块161下拉，使得侧连块167带着内滑板163下移，并将弹簧168压缩，即可使得调节卡块164的顶端移出调节卡槽165，从而解除对T形滑块17的限位，此时即可将底滑座14在底基板19的底部表面横向滑动，带着T形滑块17在T形滑槽18内滑动，即可调节高精度红外传感器15的位置，当高精度红外传感器15调整至合适的位置后，松开侧拨块161，使得弹簧168将侧连块167回推复位，并带着内滑板163和调节卡块164复位，最终使得调节卡块164的顶端可插入其他位置的调节卡槽165中，即可再次将T形滑块17和底滑座14限位，从而完成高精度红外传感器15位置的适应性调节，满足不同的使用需求。

其中，侧滑槽166的底端内壁开设有圆形凹槽，弹簧168的底端插入至圆形凹槽内，弹簧168的顶端与侧连块167的底面相固定，可保证弹簧168的安装稳定性。

其中，升降平台2的顶部还安装有两个支撑托B21，且支撑托B21位置与支撑托座A121位置相对应，使得后续搬运小车将育苗托盘5搬运至升降平台2的顶部时可以被两个支撑托B21托起。

一种包含植物工厂垂直升降装置的垂直升降系统，包括上位机PC模块、通信模块、垂直升降模块、高性能可编程电机逻辑控制器、高精度光电传感器22和滚珠摆杆型行程开关23，高精度光电传感器22和滚珠摆杆型行程开关23分别安装在两个支撑托B21上，且高精度光电传感器22和滚珠摆杆型行程开关23通过通信模块与上位机PC模块连接，可以保证RGV搬运小车搬运育苗托盘5的定位精度，上位机PC模块通过通信模块与垂直升降模块连接，垂直升降模块与高精度红外传感器15和高性能可编程电机逻辑控制器连接，高性能可编程电机逻辑控制器用于控制伺服电机驱动结构3，垂直升降模块还通过通信模块与RGV搬运小车以及AGV搬运小车相联动，可以与RGV搬运小车以及AGV搬运小车在上位机PC系统内进行通信联动协同，一起组成植物工厂的物流搬运系统，可以全自动智能化搬运植物育苗托盘5，实现了植物工厂无人化、高产能的发展。

本发明中高精度红外传感器15的型号为YPL-M01-200；

本发明中高精度光电传感器22的型号为GTB6-P1231；

本发明中滚珠摆杆型行程开关23的型号为WLH2-LD；

本发明中伺服电机31的型号为180M-35015C5-E；

尽管已经示出和描述了本发明的实施例(详见上述详尽的描述)，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。