CN103340051A - 一种用于穴盘苗移栽的取苗植苗方法 - Google Patents

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本发明公开了一种用于穴盘苗移栽的取苗植苗方法，通过规划从供苗盘取苗顺序，到植苗盘植苗顺序，以及移栽机器人取苗爪取苗、植苗路线及高度，来确保穴盘钵苗移栽机器人平稳快速移植，从而避免夹带取苗、植苗干涉现象发生，降低伤苗率，提高移栽效率，可应用于穴盘钵苗的自动移栽领域。

Description

一种用于穴盘苗移栽的取苗植苗方法
技术领域
本发明属于设施农业装备领域，具体涉及一种穴盘钵苗移栽机器人取苗植苗过程中的路径规划方法。
背景技术
穴盘育苗过程中，为使作物获得足够的生长空间，需将钵苗从高密度盘移栽至低密度盘或花盆。由于人工移栽具有效率低、成本高、移栽质量难以保证等缺点，自20世纪80年代开始，国内外便致力于对穴盘钵苗自动移栽技术的研究。
取苗末端执行器是钵苗移栽机的重要组成部分，为提高抓取成功率，现多采用多针式夹取装置。如南京农业大学研发的用步进电机驱动圆柱凸轮控制取苗针伸缩的旱地穴盘苗移栽机末端执行器(公开号：CN201444755U)；浙江大学研发的带有取苗和剔苗两大执行部件的穴盘苗移钵系统双驱动末端执行器(公开号：CN202406514U)；江苏大学研发的机械可伸缩的两指四针式和四指四针式的穴盘苗自动移栽取放苗装置(公开号：CN102934555A， CN102934557A)。此类末端执行器，对基质的破损度较小，抓取成功率较高，但在移植苗叶大、穴盘密度大的幼苗时，易出现夹带取苗、植苗干涉等现象。
对于钵苗移栽机器人，目前国内外普遍采用直线滑轨实现取苗爪的上下、平移运动。如沈阳农业大学研发的一种可将钵苗从高密度盘移至低密度盘或容器的穴盘苗自动移栽机(公开号：CN202269169)；刘凯、辜松等人研发的一种机械手数量可调且带有卸苗吹嘴的温室秧苗移栽机(公开号：CN202269169)；荷兰Pic-O-Mat PC系列自动移载机、意大利Transplanter RW系列移栽机及澳大利亚Transplant Systems公司生产的XT616型茶叶穴盘苗专用移栽机等。这类移栽机均采用多组取苗爪同时作业，移栽效率高且运行平稳。工作时，取苗爪从供苗盘上方垂直下降取苗，取苗后垂直上升到苗高上方，然后平移至植苗盘上方，垂直下降植苗。在实际使用中发现：对于苗叶大的幼苗，如黄瓜、西红柿、小白菜等钵苗，当移栽机取苗爪从供苗盘上方下降取苗时，由于穴盘密度大，钵苗苗叶相互交叠，易造成取苗爪夹带相邻幼苗苗叶一起取出，从而影响取苗质量；当移栽机取苗爪到达植苗盘上方下降植苗时，由于已移植好的相邻幼苗苗叶挡在待植穴孔上方，易出现待植钵苗夹带相邻幼苗苗叶一起植入穴孔中，从而影响幼苗生长。针对上述现象，本发明提供一种带有针式取苗爪的穴盘钵苗移栽机器人取苗植苗方法，在降低伤苗率的同时，提高钵苗移栽效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于穴盘苗移栽的取苗植苗方法，避免夹带取苗和植苗干涉现象的发生，降低伤苗率，提高移栽效率。
为了解决以上问题，本发明通过规划从供苗盘取苗顺序，到植苗盘植苗顺序，以及移栽机器人取苗爪取苗、植苗路线及高度，来确保穴盘钵苗移栽机器人平稳快速移植，具体技术方案如下：
    一种用于穴盘苗移栽的取苗植苗方法，其特征在于供苗盘1和植苗盘2并行放置在输送带3上，将所述供苗盘1和植苗盘2相互靠近的一侧定义为各自的内侧，相互远离的一侧定义为各自的外侧；取苗爪4在移栽机器人驱动下从供苗盘1中按从内侧到外侧的顺序依次取苗，从植苗盘2中按从外侧到内侧的顺序依次植苗；具体包括以下步骤：
第一步，取苗步骤：取苗爪4在供苗盘1上方作垂直下降、水平滑移、出针取苗、垂直上升运动，具体为取苗爪4在抓取供苗盘1每一行内侧的第一棵钵苗时，取苗爪4均从位于两穴盘中间空挡上方的零点位置O垂直下降取苗爪零位高度h到达穴盘上方，再水平滑移距离L至供苗盘1内侧第一棵钵苗所在穴孔中心位置，然后出针取苗，取苗后垂直上升高度h1；取苗爪4依次抓取供苗盘1每一行内侧第二棵到最后一棵钵苗时，取苗爪4均从前一个已取钵苗穴孔中心上方垂直下降高度h1，再水平滑移一个供苗盘穴孔中心距离L1至待取钵苗所在穴孔中心位置，然后出针取苗，取苗爪4取苗后垂直上升高度h1；
第二步，运苗步骤：取苗爪4携带钵苗从供苗盘1上方平移至植苗盘2待植穴孔的相邻空穴孔中心上方；
第三步，植苗步骤：取苗爪4垂直下降高度h1，再向外侧水平滑移一个植苗盘穴孔中心距离L2至待植穴孔中心位置，缩针放苗；
第四步，返回步骤：取苗爪4放苗后空回垂直上升高度h1，并从植苗盘2上方返回平移至供苗盘1上方；
所述高度h1比钵苗在穴孔内的钵体高度h3高5~10mm；所述取苗爪零位高度h比钵苗在钵体上方的苗体高度h2高10~20mm，以避免平移送苗过程中钵体与穴盘间发生干涉。
所述取苗爪4每次取完供苗盘1每一行外侧最后一棵钵苗并完成植苗后，取苗爪4垂直上升取苗爪零位高度h，并返回至零点位置O，同时供苗盘1前移一排穴孔，准备下一行取苗。
本发明具有有益效果。本发明的取苗爪自供苗盘中按从内侧到外侧的顺序依次取苗，再到植苗盘中按从外侧到内侧的顺序依次植苗，平移过程中无需顾虑会与其它钵苗发生干涉，降低了取苗爪的垂直上升或下降高度，进而缩短移栽路径，提高移栽效率；本发明取苗、植苗过程中，取苗爪先下降至临近空穴孔的那一侧，再水平滑移至待取钵苗或待植穴孔的中心位置，其避免了移栽过程中出现夹带取苗、植苗干涉和取苗针插伤钵苗等现象的发生，提高了移栽质量和幼苗成活率。
附图说明
图1 穴盘钵苗移栽示意图；
图2 移栽过程中取苗爪的运动轨迹图；
图3 穴盘钵苗示意图。
图中：1. 供苗盘  2. 植苗盘 3. 输送带  4. 取苗爪  5. 取苗爪零位高度h  
      6.垂直上升或下降高度h1  7. 苗体高度h2   8. 钵体高度h3 。
具体实施方式
下面以28天黄瓜钵苗从128孔标准穴盘移植到72孔标准穴盘为例，结合附图对本发明作进一步说明：
测得供苗盘1的穴孔中心距L1=32.5mm，植苗盘2的穴孔中心距L2=43mm，黄瓜钵苗的钵体高度h3=42mm，钵苗在钵体上方的苗体高度h2=85mm，取苗爪零点位置O点与供苗盘1内侧第一列穴孔中心间的水平距离L=75mm；根据钵苗苗体高度，设定移栽机取苗爪零位高度h=100mm。钵苗移栽作业时，移栽机器人取苗爪4自供苗盘1的内侧到外侧依次取苗，再自植苗盘2的外侧到内侧依次植苗，具体实施步骤如下：
（1）取苗爪4首先复位到两穴盘中间空挡上方的零点位置O，同时将供苗盘1和植苗盘2输送至取苗、植苗工作位置，并使供苗盘1和植苗盘2第一行穴孔中心线相互对齐；
（2）取苗爪4自零点位置O点垂直下降高度h=100mm，到达穴盘表面P点，再由P点水平滑移距离L=75mm至供苗盘1内侧的第一棵待取钵苗的穴孔中心位置A1点，取苗爪4出针抓取钵苗，完成第一行第一棵钵苗的取苗过程，所走路径为O到P到A1，见图2(a)；
（3）取得第一棵钵苗后，取苗爪4携苗自A1点垂直上升高度h1=50mm到达C点，接着由C点直线平移至植苗盘2外侧第二个待植苗穴孔中心位置B2点的上方D点，然后垂直下降高度h1=50mm至B2点，再由B2点水平滑移一个植苗盘穴孔中心距离L2=43mm至植苗盘2外侧的第一个待植穴孔中心位置B1点，取苗爪4缩针植入钵苗，完成第一次植苗过程，所走路径为A1到C到D到B2到B1，见图2(b)；
（4）植完第一棵钵苗后，取苗爪4由B1点垂直上升高度h1=50mm到达E点，接着由E点直线平移到C点，然后垂直下降高度h1=50mm至A1点，再由A1点水平滑移一个供苗盘穴孔距离L1=32.5mm至供苗盘1内侧第二棵待取钵苗的穴孔中心位置A2点，取苗爪4出针抓取钵苗，完成第二棵钵苗的取苗过程，所走路径为B1到E到C到A1到A2，见图2(c)；
（5）取得第二棵钵苗后，取苗爪4携苗再由A2点垂直上升高度h1=50mm到达F点，由F点直线平移至植苗盘2外侧第三个穴孔中心上方G点，然后下降至穴孔中心位置B3点，再由B3点水平滑移到第二个待植穴孔中心B2点，取苗爪缩针植入钵苗，完成第二次植苗过程，所走路径为A2到G到B3到B2，见图2(d)；
（6）依次循环，取苗爪4自供苗盘1第一行中按从内侧到外侧的顺序依次取苗，再到植苗盘2中按从外侧到内侧的顺序依次植苗；
（7）当取苗爪4植满植苗盘2第一行所有穴孔后，植苗盘2进给一行，供苗盘1中下一棵待取钵苗A5植入植苗盘2第二行外侧的第一个穴孔中，见图2(e)；
（8）当取苗爪4从供苗盘1中抓取第一行最后一棵钵苗，并完成植苗后，取苗爪4垂直上升高度h=100mm，再平移返回到零点位置O点，同时供苗盘1进给一行，准备第二行钵苗的移植动作，见图2(f)。

Claims (2)

1.一种用于穴盘苗移栽的取苗植苗方法，其特征在于供苗盘(1)和植苗盘(2)并行放置在输送带(3)上，将所述供苗盘(1)和植苗盘(2)相互靠近的一侧定义为各自的内侧，相互远离的一侧定义为各自的外侧；取苗爪(4)在移栽机器人驱动下从供苗盘(1)中按从内侧到外侧的顺序依次取苗，从植苗盘(2)中按从外侧到内侧的顺序依次植苗；具体包括以下步骤：
第一步，取苗步骤：取苗爪(4)在供苗盘(1)上方作垂直下降、水平滑移、出针取苗、垂直上升运动，具体为取苗爪(4)在抓取供苗盘(1)每一行内侧的第一棵钵苗时，取苗爪(4)均从位于两穴盘中间空挡上方的零点位置O垂直下降取苗爪零位高度h到达穴盘上方，再水平滑移距离L至供苗盘(1)内侧第一棵钵苗所在穴孔中心位置，然后出针取苗，取苗后垂直上升高度h1；取苗爪(4)依次抓取供苗盘(1)每一行内侧第二棵到最后一棵钵苗时，取苗爪(4)均从前一个已取钵苗穴孔中心上方垂直下降高度h1，再水平滑移一个供苗盘穴孔中心距离L1至待取钵苗所在穴孔中心位置，然后出针取苗，取苗爪(4)取苗后垂直上升高度h1；
第二步，运苗步骤：取苗爪(4)携带钵苗从供苗盘(1)上方平移至植苗盘(2)待植穴孔的相邻空穴孔中心上方；
第三步，植苗步骤：取苗爪(4)垂直下降高度h1，再向外侧水平滑移一个植苗盘穴孔中心距离L2至待植穴孔中心位置，缩针放苗；
第四步，返回步骤：取苗爪(4)放苗后空回垂直上升高度h1，并从植苗盘(2)上方返回平移至供苗盘(1)上方；
所述高度h1比钵苗在穴孔内的钵体高度h3高5~10mm；所述取苗爪零位高度h比钵苗在钵体上方的苗体高度h2高10~20mm。
2.一种如权利要求1所述的用于穴盘苗移栽的取苗植苗方法，其特征在于：所述取苗爪(4)每次取完供苗盘(1)每一行外侧最后一棵钵苗并完成植苗后，取苗爪(4)垂直上升取苗爪零位高度h，并返回至零点位置O，同时供苗盘(1)前移一排穴孔，准备下一行取苗。
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