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 微型机械手研究进展与在组培苗移植中的 应用# 王粮局，杨丽，张凯良，李钊** 5 （中国农业大学工学院，北京 100083） 摘要：综述了国内外微型机械手的研究进展，重点阐述了微型机械手的动力驱动与传动方式、 手部自由度设置方式、手指夹持方式、夹持力感应方式等关键技术。分析了组培苗继代移植 作业对取苗机械手的功能需求，展望了将微型机械手的设计思路用于组培苗移植机械手上的 10 15 20 可能性。 关键词：微型机械手；驱动方式；组培苗；移植 中图分类号：TP242.3；Q945.51 Research progress on micromanipulator and it’s application to tissue culture plantlets transplanting WANG Liangju, YANG Li, ZHANG Kailiang, LI Zhao (College of Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China) Abstract: he progress on different kinds of micromanipulator for minimally invasive surgery both domestic and overseas was reviewed, and the key technology, such as power-driven and transmission mode, DOF (degree of freedom) setting mode for manipulators, gripping mode of fingers and detecting mode for gripping force, was described with some emphasis. The functional requirement of manipulator for transplanting plantlets was analyzed. Finally, the possibility of applying micromanipulator to tissue culture plantlets transplanting was forecasted. Key words: micromanipulator; drive mode; tissue culture plantlets; transplanting 25 0 引言 针对组培苗继代培养过程占用劳力多的问题，国内外都开展了组培苗移植机器人技术研 究。目前已有的组培苗移植机器人其主要结构是工业机械臂加上末端取苗机械手的形式，但 国外的组培苗多采用适于机械化作业的培养容器育苗，对取苗机械手大小的要求不十分严 30 35 格。而在我国实际组培苗育苗生产过程中，为尽量减少病菌感染而造成的损失，多采用细口 培养瓶育苗。培养瓶开口小、内部空间小、瓶内苗株拥挤，对末端取苗手爪的大小和运动灵 活性提出了更高的要求。用于微创手术的微型机械手结构小巧、自由度多、运动灵活，可以 为设计取苗机械手提供有益的借鉴。笔者综述了近年来微型机械手的研究进展，并对微型机 械手应用于组培苗移植作了展望。 1 国内外微型机械手研究进展 1.1 手持式微型机械手 2006 年，Kouji Nishizawa 等发明了一种手持式微型机械手（图 1），包括可开闭夹钳和 旋转关节组成的执行部分，把手和多个操作拨轮组成的操作部分，容纳驱动绳线并支撑执行 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（200800191015） 作者简介：王粮局(1987-)，男，博士生，主要研究方向：农业机器人 通信联系人：杨丽(1975-)，女，副教授，主要研究方向：农业装备机电一体化、农业机器人. E-mail: yl_hb68@126.com -1-  和操作部分的手臂部分，主要基于绳线滑轮驱动原理。第一、二操作轮分别由拇指食指操作， 40 45 控制旋转关节的纵向、横向摆动，第三操作轮由食指操作，控制夹钳的开闭[1]。 2005 年，于凌涛等发明了一种手动微机械手（图 2），采用齿轮齿条和绳线传动。主要 由指尖夹持机构、连接管、预紧套、传动和转换装置、壳体等组成。指尖夹持机构包括两个 指尖，传动和转换装置包括底座板，安装在底座板上的两个传动轮悬臂轴、一个旋转和转换 按钮，传动轮悬臂轴上设置有传动轮、小齿轮，旋转和转换按钮上安装大齿轮，带有导向槽 的齿条套在大齿轮上的轴上，齿条与连杆铰接，连杆与扳手铰接。该机械手不仅具有开合自