基于六轴机械臂的移栽机及机械化移栽、采摘系统和方法技术方案

本发明专利技术属于农业种植领域，特别是涉及基于六轴机械臂的移栽机及机械化移栽、采摘系统和方法。利用基于六轴机械臂的移栽机，特别是六轴机械臂的末端处固定的支撑板，以及沿其长轴对称设置有两个相对位置可变的“L”形挡板所形成“U”形夹持空间，实现空栽培槽自动化上架，成品栽培槽自动化下架。并且结合AGV运输车及其他自动化结构，真正实现育苗、移栽、种植、采摘全流程自动化。

Transplanting machine and mechanized transplanting and picking system and method based on six axis manipulator

The invention belongs to the field of agricultural planting, in particular to a transplanter based on a six-axis manipulator and a mechanized transplanting and picking system and method. The transplanter based on six-axis manipulator, especially the support plate fixed at the end of six-axis manipulator, and the \U\ shaped clamping space formed by two \L\ shaped baffles with changeable relative positions symmetrically along its long axis are used to realize the automatic shelving of empty cultivation tank and the automatic shelving of finished cultivation tank. And combined with AGV transporter and other automation structure, the whole process automation of seedling raising, transplanting, planting and picking can be realized.

【技术实现步骤摘要】
基于六轴机械臂的移栽机及机械化移栽、采摘系统和方法
本专利技术属于农业种植领域，特别是涉及现代化农业种植领域，更为具体的说是基于六轴机械臂的移栽机及机械化移栽、采摘系统和方法。
技术介绍
随着农业技术的发展，目前农业种植正在由过去的传统农业向现代化农业转变。现代化农业是将农业建立在现代科学的基础上，用现代科学技术和现代工业来装备农业，用现代经济科学来管理农业，创造一个高产、优质、低耗的农业生产体系和一个合理利用资源、又能保护环境、同时还可以实现高转化效率的农业生态系统。农业机械化、科学化、水利化和电气化是农业生产现代化的四大基础。其中农业机械化又是四大基础中最为重要的一个部分，位于“四化”之首。所谓的农业机械化就是要利用先进的设备来代替人工手工劳动，在产前、产中、产后各个环节大面积采用机械化作业，从而降低劳动的体力强度，提高劳动效率。在这一背景下，本专利技术的专利技术人根据实际应用需求，在现代化农业种植方面，特别是在提高蔬菜栽培技术智能化的水平等方面进行了深入研究，分别在播种、栽培、育苗等方面取得了成果，譬如CN201710484093.3中公开的一种适用于机械化移栽的育苗基质，通过改良基质组分，从而可以显著改善基质团结性和稳定性，从而能够适应大规模机械化移栽的需要，改善机械化移栽效果。又譬如在CN201710403770.7中公开了用于蔬菜育苗和基质栽培的手动精量快速播种器，从而能够快速、精量播种，实现高效、快速的“一穴一粒”精量播种效果。再譬如在CN201711111058.3中公开了一种蔬菜机械栽培装置，利用该装置能够实现自动装载基质、自动顶苗、自动移栽。移栽好的产品运转至大棚等培养环境下培植，能够实现农业栽培机械化、自动化。但是在移栽、培植以及培植、采摘工序当中，仍然存在两个人工参与较多的过程，一个是在移栽、培植过程中将已经移栽好的栽培槽上架至栽培架上，另一个是在培植、采摘过程中，将栽培槽由栽培架上下架到采摘系统上。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种技术方案，从而实现移栽、培植以及培植、采摘过程中无人化自动上、下栽培槽。并且，在这一装置的基础上，进一步提供机械化移栽系统和移栽方法，利用这些技术方案可以实现在移栽过程中自动将栽培槽上架至栽培架上，并在蔬菜成熟后，自动将栽培槽栽培架上迁移至采摘系统中。为了实现上述的专利技术目的，本专利技术具体公开以下技术方案。基于六轴机械臂的移栽机，包括电动平移台，所述电动平移台上设置有六轴机械臂，所述六轴机械臂的末端处固定有支撑板，所述支撑板为包含有一长轴的板状结构，沿其长轴对称设置有两个相对位置可变的“L”形挡板，两个“L”形挡板与位于两个“L”形挡板之间的支撑板共同形成“U”形夹持空间，“L”形挡板中与支撑板固定的一侧为固定板，垂直于支撑板的一侧为夹持板；还包括主控模块，所述主控模块分别与电动平移台、六轴机械臂、“L”形挡板的驱动模块相连。在上、下栽培槽的过程中，通过主控模块控制电动平移台至适当的操作位置，然后通过主控模块控制六轴机械臂在六个自由度的范围内转动，促使“U”形夹持空间正对栽培槽，然后通过主控模块控制“L”形挡板分别向外侧(远离两个挡板之间的中线)运动至最大位置后，通过六轴机械臂运动，将“L”形挡板放置在栽培槽两侧，通过主控模块控制“L”形挡板分别向内侧(不断贴近两个挡板之间的中线)运动，当挡板与栽培槽的侧壁过盈配合时，停止运动，并通过主控模块控制六轴机械臂运动，将栽培槽按照预想的路径运动，从而完成上、下栽培槽的动作。优选的，“L”形挡板的夹持板的内侧向内凹陷形成卡和凹面。所述的卡和凹面与栽培槽的侧面匹配。通过这个卡和凹面，栽培槽与挡板结合时，可以嵌入在卡和凹面内，从而提高移动过程当中的稳定性。优选的，在支撑板上设置有滑槽，“L”形挡板的外侧设置有滑块，所述滑块与滑槽匹配。滑槽和滑块的配合方式可以实现“L”形挡板的滑动。更为优选的方式是，包括步进电机，所述步进电机固定在支撑板上，“L”形挡板通过步进电机控制运动。主控模块与步进电机相连，利用主控模块控制步进电机，从而控制“L”形挡板的运动。更为优选的方式是，还包括有底板，所述底板固定在支撑板的下缘处。更为优选的方式是，所述底板与支撑板之间通过可拆卸的方式固定连接。譬如可以通过螺栓螺孔的形式，或者是卡条卡槽的形式等。底板可以提供支撑力，从而进一步加强移动过程中对栽培槽的支撑效果。但是，底板本身也具有一定的重量。因此，在实际应用中，可以根据具体的栽培槽重量，选择安装或者不安装底板。譬如在移栽后上架的过程中，由于里面是植物苗体，本身重量不大，可以不添加该底板，而在下架后进行采摘的过程中，由于栽培槽内是成熟的植物体，且含有大量的水分，因此需要添加这一底板。同时，在本专利技术中还公开了机械化移栽系统，包括基于六轴机械臂的移栽机、移栽设备、栽培架和AGV运输车，还包括有缓冲对接线体，所述的缓冲对接线体包括支架，固定于支架上的传送带和定位板，还包括有护板，所述护板固定在支架上部，包括沿传送带运动方向设置于传送带两侧的传送带护板和垂直于传送带运动方向设置于定位板末端的定位板护板，所述传送带护板与定位板护板相互垂直，且相距一定间隔，该间隔形成栽培槽拿取位置，还包括计算机控制系统，以及设置于定位板护板内侧的定位装置和设置于栽培架上的定位装置，计算机控制系统分别与基于六轴机械臂的移栽机的主控模块，AGV运输车，以及设置于定位板护板内侧的定位装置和设置于栽培架上的定位装置连接。这里所述的定位装置可以采用红外线定位装置，也可以采用其他具有位置监测功能的定位装置，通过该定位装置能够监测到栽培槽是否到位，并将这一信息反馈至计算机控制系统，计算机控制系统根据定位信息，判断是否启动移栽机进行拿取动作。同时，在将栽培槽上架到栽培架的过程中，通过设置于栽培架上的定位装置，可以判断该位置是否为空，这一信息反馈至计算机控制系统后，计算机控制系统对移栽机进行控制，将移栽机移动至适合的位置，将栽培槽放入栽培架的空位。栽培架通过AGV运输车被转运至培育车间。栽培架以及AGV运输车可以参考CN201820782720.1中公开的立式栽培架AGV运输车及立式栽培架，在此我们将CN201820782780.1中公开的全部技术特征内容引入本专利技术中。这里所说的移栽设备是指CN201711111058.3中公开的蔬菜机械栽培装置。在此将CN201711111058.3中公开的全部技术特征引入本专利技术中。缓冲对接线体设置在移栽设备的末端，这里的末端是指移栽设备的出口端。譬如按照CN201711111058.3中公开的蔬菜机械栽培装置，当设置有回转盘的时候，该末端为回转盘的出口处，当没有回转盘设计时，缓冲对接线体设置在第二传送带的末端。经过移栽后的栽培槽经过回转盘或者第二传送带，进入缓冲对接线体的传送带，并经由这一传动带传动至定位板处，移栽机在定位板处通过拿取位置从上方将栽培槽吊起，并将其按照预设的路径放入栽培架的相应位置处。更为优选的方式是缓冲对接线体与移栽设备之间还设置有转向机构，所述转向机构包括转向支架、气缸和推动杆，所述气缸和推动杆设置在转向支架外侧，推动杆在气缸的作用下沿垂直于缓冲对接线体的传送带运动方向。进一步优选的，还包括设置在转向支架上的转向传送带，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于六轴机械臂的移栽机，其特征在于：包括电动平移台，所述电动平移台上设置有六轴机械臂，所述六轴机械臂的末端处固定有支撑板，所述支撑板为包含有一长轴的板状结构，沿其长轴对称设置有两个相对位置可变的“L”形挡板，两个“L”形挡板与位于两个“L”形挡板之间的支撑板共同形成“U”形夹持空间，“L”形挡板中与支撑板固定的一侧为固定板，垂直于支撑板的一侧为夹持板；还包括主控模块，所述主控模块分别与电动平移台、六轴机械臂、“L”形挡板的驱动模块相连。

【技术特征摘要】
1.基于六轴机械臂的移栽机，其特征在于：包括电动平移台，所述电动平移台上设置有六轴机械臂，所述六轴机械臂的末端处固定有支撑板，所述支撑板为包含有一长轴的板状结构，沿其长轴对称设置有两个相对位置可变的“L”形挡板，两个“L”形挡板与位于两个“L”形挡板之间的支撑板共同形成“U”形夹持空间，“L”形挡板中与支撑板固定的一侧为固定板，垂直于支撑板的一侧为夹持板；还包括主控模块，所述主控模块分别与电动平移台、六轴机械臂、“L”形挡板的驱动模块相连。2.根据权利要求1所述的基于六轴机械臂的移栽机，其特征在于：包括步进电机，所述步进电机固定在支撑板上，“L”形挡板通过步进电机控制运动。3.机械化移栽系统，包括权利要求1或2中所述的基于六轴机械臂的移栽机、还包括移栽设备、栽培架和AGV运输车，还包括有缓冲对接线体，所述的缓冲对接线体包括支架，固定于支架上的传送带和定位板，还包括有护板，所述护板固定在支架上部，包括沿传送带运动方向设置于传送带两侧的传送带护板和垂直于传送带运动方向设置于定位板末端的定位板护板，所述传送带护板与定位板护板相互垂直，且相距一定间隔，该间隔形成栽培槽拿取位置，还包括计算机控制系统，以及设置于定位板护板内侧的定位装置和设置于栽培架上的定位装置，计算机控制系统分别与基于六轴机械臂的移栽机的主控模块，AGV运输车，以及设置于定位板护板内侧的定位装置和设置于栽培架上的定位装置连接。4.根据权利要求3所述的机械化移栽系统，其特征在于：缓冲对接线体与移栽设备之间还设置有转向机构，所述转向机构包括转向支架、气缸和推动杆，所述气缸和推动杆设置在转向支架外侧，推动杆在气缸的作用下沿垂直于缓冲对接线体的传送带运动方向。5.根据权利要求4所述的机械化移栽系统，其特征在于：还包括设置在转向支架上的转向传送带，所述转向传送带的运动方向与移栽设备出口端栽培槽的运动方向相同，并且转向传送带的运动方向与缓冲对接线体的传送带运动方向垂直。6.一种机械化移栽方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：空栽培架就位在待移栽的定位点；S2：启动移栽设备，移栽完成后的栽培槽从移栽...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗佳，严少华，马艳，刘新红，陈伟，谢娟，
申请(专利权)人：江苏省农业科学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32