CN112690073A - 一种盆栽花卉穴盘苗移栽机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盆栽花卉穴盘苗移栽机，包括：包括可移动式机架、取苗机械爪组合装置、穴盘进给装置、电气控制箱、花盆传送装置、栽植机械爪组合装置和PLC控制装置；取苗机械爪组合装置安装固定在可移动式机架横梁上，花盆输送上方固定安装栽植机械爪组合装置，在各个机构和控制系统的协同作用下，移栽机穴盘苗位置精准控制，取苗机械爪同步取苗，投放至栽植机构入口，有效的提高了取苗、投苗的成功率和效率，减少了挂苗现象；栽植机械爪将幼苗栽种于花盆中，适用于不同植物与花盆，栽种效果好，存活率高。本发明能够高效率、高精度、高成功率的完成穴盘苗到花盆的移栽作业，满足农业生产中穴盘尺寸、植株种类及花盆尺寸非标准化特点。

Description

一种盆栽花卉穴盘苗移栽机及控制方法

技术领域

本发明涉及一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，特别是涉及盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机及其控制系统。

背景技术

蔬菜、花卉、果品是人民生活不可或缺的农产品。随着农村劳动力的短缺，农业人口老龄化严重，设施农业成为农业现代化必由之路。当前我国设施园艺生产面积已达370万公顷,居世界首位居世界首位。然而受历史条件与技术水平制约，我国农产品生产仍以劳动密集生产方式为主，劳动力成本超过生产总成本50%以上。

穴盘苗移栽是我国设施蔬菜花卉生产的主要种植方式。面对严峻的劳动力现状，欧美、日韩等许多国家已成功研制出多种类型的穴盘苗移栽机械。这类移栽机械主要应用于大型集约化农业生产模式，直接采购不仅成本高，与我国生产模式不相适应。而我国全自动移栽机还处在探索阶段，在现有技术中，中国专利公开号106358537A，公开了一种穴盘苗自动移栽机及其控制系统，该移栽机 及控制系统采用摆动式取苗机构，间隔取苗，一次取6棵，能够实现无中断供盘、取苗，但需 要分两次取完一排苗，穴盘需要纵向移动和横向移动，效率较低，穴盘到位后取苗爪再从苗钵正上方插入，对苗的叶和茎有较大损伤，依次投苗，且分苗机构在运动中接苗，速度较快时，容易产生挂苗，投苗姿态不佳等问题，仅有一套取苗机构和分苗机构，无法适应移栽时，不同作物不同行距的要求。中国专利公开号CN210120778U 公开了一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机及其控制系统：该方案综合性强，但若要考虑实际的生产过程，则需要将整机做大，否则空间太小会提高故障率等。其次，其运输设计方案，对外的留的接口并不利于后续自动化产线，将栽种完成的花盆取出是个较为困难的问题。并且其穴盘直接通过皮带传送，也意味着在移栽取苗时会存在让育苗穴盘空间位置发生移动的可能性，而该事件发生后会很大影响后续的移栽工作。包括其内在其他装置的设计均有不同程度不符合实际生产的方面。

发明内容

针对现有技术中存在不足，

一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，包括可移动式机架、取苗机械爪组合装置、穴盘进给装置、电气控制箱、花盆传送装置、栽植机械爪组合装置和PLC控制装置；穴盘进给装置与花盆传送装置间隔一定距离安装在移栽机底两侧 ；取苗机械爪组合装置安装固定在可移动式机架横梁上，横梁下方，花盆输送上方固定安装栽植机械爪组合装置。在各个机构和控制系统的协同作用下，所设计的移栽机穴盘苗位置精准控制，所设计的多组取苗机械爪同步取苗，投放至栽植机构入口，有效的提高了取苗、投苗的成功率和效率，减少了挂苗现象；所设计的栽植机械爪将幼苗栽种于花盆中，适用于不同植物与花盆，栽种效果好，存活率高。本发明能够高效率、高精度、高成功率的完成穴盘苗到花盆的移栽作业，满足农业生产中穴盘尺寸、植株种类、及花盆尺寸非标准化特点，具有很强的实用性。

本发明具体技术方案为：

一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，包括可移动式机架、取苗机械爪组合装置、穴盘进给装置、电气控制箱、花盆传送装置、栽植机械爪组合装置、和PLC控制装置；PLC控制装置设置在电气控制箱内；

取苗机械爪组合装置架设在可移动式机架的横梁上，栽植机械爪组合装置设置在取苗机械爪组合装置的下方，穴盘进给装置设置在取苗机械爪组合装置的一侧，花盆传送装置设置在栽植机械爪组合装置的下方，PLC控制装置和电气控制箱设置在可移动式机架内；

所述穴盘进给装置能够进行左右运动，花盆传送装置传送花盆，取苗机械爪组合装置进行升降和横移水平运动，栽植机械爪组合装置能够进行升降运动；取苗机械爪组合装置从穴盘进给装置的穴盘托盘中取苗，移送至栽植机械爪组合装置的栽植机械爪入口，栽植机械爪组合装置将幼苗栽种于花盆内。所述运动方式使得移栽机结构紧凑，多组同步作业，效率高。

一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，还包括PLC触摸屏，所述PLC触摸屏设置在可移动式机架上；PLC触摸屏与PLC控制装置电连接。

取苗机械爪组合装置包括：第一电机、第一同步带模组、取苗机械爪、第二同步带模组、第二电机、取苗机械爪伸缩气缸、控制取苗伸缩气缸电磁阀和取苗机械爪挡板；

第一同步带模组包括第一支杆、第一滑块，第一电机通过控制第一滑块沿第一支杆滑动；第二同步带模组包括第二支杆和第二滑块，第二电机控制第二滑块沿第二支杆滑动；

第二同步带模组的上方安装第二电机，第二滑块上固定安装取苗机械爪，第二同步带模组安装在第二滑块上；第一电机固定安装在第一同步带模组上；机械爪组装置从穴盘进给装置中进行取苗、转移苗和放苗。

机械爪组装置从穴盘进给装置中进行取苗、转移苗和放苗具体包括以下步骤：

机械爪组装置取苗和转移苗阶段，取苗机械爪在第一同步带模组和第二同步带模组的控制下分别进行横移和升降，第一同步带模组和第二同步带模组将取苗机械爪下降至穴盘进给装置上方，沿幼苗土球表面横移至土球上方，机械爪伸缩气缸伸缩触发，将取苗机械爪取苗机械爪插入土球，第二同步带模组控制取苗机械爪抬升，取出幼苗；第二同步带模组将取苗机械爪横移至栽植机械爪导管上方；

取苗机械爪放苗阶段，机械爪伸缩气缸连续执行两次伸缩动作，取苗机械爪所夹取的幼苗土球由取苗机械爪挡板脱落至栽植机械爪组合装置的栽植机械爪入口处；所述取苗机械爪插入土球方式取苗，对茎秆娇嫩幼苗也能达到很高的成功率，具有一定通用性，多组取苗机械爪同步运动，提高了取苗工作效率，取苗装置侧向进入幼苗作业区域方式，能有效减少机械爪扎苗茎叶而引起的挂苗现象。采用机械爪挡板与双作用快速脱苗方式，能有效减少脱苗时产生的挂苗现象。

所述穴盘进给装置包括穴盘托盘装置、第三同步带模组和第三电机；第三同步带模组包括第三支杆和第三滑块；第三电机控制第三滑块沿第三支杆滑动；

第三同步带模组上固定安装第三电机，穴盘托盘装置固定安装在第三滑块上；

工作时待移栽穴盘放置于穴盘托盘装置上，第三同步带模组将穴盘托盘装置朝向取苗机械爪组合装置方向输送， 每移栽一排穴盘苗，第三电机控制第三滑块将穴盘向前输送一个穴位。所述穴盘托盘装置能将非标准化的穴盘按穴位中心对齐，有效减少了由制作工艺引起的定位误差，采用穴盘托盘装置前后向进给方式，分解了移栽机前后向移动任务，使其机械结构与控制更为简洁稳定。

所述栽植机械爪组合装置包括栽植机械爪导管，第四同步带模组、第四电机、栽种伸缩气缸和控制栽种伸缩气缸电磁阀；栽植机械爪、第四同步带模组包括第四支杆和第四滑块，第四电机控制第四滑块沿第四支杆滑动；

第四滑块上固定安装栽植机械爪，第四电机安装在第四同步带模组上；幼苗脱落至栽植机械爪导管的入口处，第四同步带模组带动栽植机械爪下降至花盆土内一定深度，栽种伸缩气缸及控制栽种伸缩气缸电磁阀控制栽植机械爪在土壤中张开后向上提升，将栽植机械爪中的苗栽种至装有土壤基质的花盆中，幼苗释放同时土壤自然回填， 完成栽种。栽植机械爪直接作用于土壤，打坑栽种一次完成，减少了传统花盆移栽需预先打洞的工序要求，栽种效果好，存活率高。

所述花盆传送装置包括传送带和传送电机，传送电机带动传送带转动，传送电机上设置有半弧形盆托，半弧形盆托用于将花盆固定在传送带上；花盆传送装置采用传送带循环工作，半弧形盆托固定于传送带上，在传送电机带动下，花盆定位传感器检测花盆进入栽植工作，传送带停止工作使花盆静止栽植机械爪工作。栽植结束后传送机将花盆移出。

所述的PLC控制装置包括穴盘输送控制模块、花盆传送控制装置、取苗移送控制模块、栽植控制模块和输入控制模块；

花盆传送控制装置控制花盆传送装置的传送电机的转动，取苗移送控制模块用于控制取苗机械爪组合装置运动，栽植控制模块用于控制栽植机械爪组合装置运动；

所述穴盘输送控制模块通过穴盘苗输送步进电机驱动器控制穴盘进给装置运动，

所述花盆传送控制装置通过速度控制模块和花盆传送交流电机驱动模块控制花盆传送装置运动；

所述取苗移送控制模块通过取苗升降步进电机驱动器控制取苗机械爪组合装置升降，通过取苗横移步进电机驱动器控制取苗机械爪组合装置平移；

所述栽植控制模块取苗升降电机驱动器控制栽植机械爪组合装置运动。

所述输入控制模块包括机器启停复位控制开关、花盆定位传感器、穴盘定位传感器和电机左右限位开关。

述的PLC控制装置中，穴盘苗输送步进电机驱动器和穴盘定位传感器控制穴盘进给装置按穴盘上穴位间隔前进；

取苗移送控制模块控制取苗机械爪组合装置按下降-横移方式侧向进去幼苗土球上方，有效减少机械爪下降过程中扎茎叶而挂苗的现象；

机械爪伸缩气缸连续动作2次，将幼苗从取苗爪脱落至栽植机械爪，栽植机械爪6-5等待花盆定位传感器触发，当花盆运输至栽植工作区后，花盆定位传感器触发， 花盆传送电机停止工作，栽种同步带模组带动栽植机械爪下降至花盆土内一定深度，栽种伸缩气缸和控制栽种伸缩气缸电磁阀控制栽植机械爪在土壤中张开后向上提升，幼苗释放同时土壤自然回填，完成栽种。取苗移送步进电机驱动器返回至一穴一穴精准横移位置连续取苗。当穴盘中横排幼苗取苗完成，穴盘输送机构精准前进一穴，直至整个穴盘苗移栽结束，穴盘输送机返回初始位置，将空穴盘送出。

一种栽花卉穴盘苗全自动移栽机控制方法，包括如下步骤：

S1：控制系统初始化：控制第一电机、第二电机所连接的取苗机械爪组合装置、初始位于可移动式机架的横梁左侧，可左右移动和升降移动。取苗机械爪组合装置、所连接的气缸缩回初始位置。第三电机所连接的穴盘进给装置初始位于前侧，可前后移动。第四电机所连接的栽植机械爪组合装置分布在横梁右侧，初始在上方，可升降移动。栽植机械爪组合装置的气缸初始缩回，可做伸缩运动带动机械爪张合。穴盘孔直径为d，穴盘孔高度为h，穴盘托盘装置每排为M个穴孔，有N排，计移栽机械爪首端预取苗位置为第n排第m个穴孔，m<=M，n<=N，随着移栽爪移动，（m，n）迭代更新。

S2:将栽种作业穴盘放置在穴盘托盘装置上，控制第三电机，使得第三滑块带动穴盘托盘装置移向预取苗点所在第n排中心位置；所述电机接近开关的输出信号，停止第三电机转动，使得穴盘第n排与取苗机械爪组合装置首端同一平面对齐；

S3:采用横移-下降-横移路径运动使取苗机械爪组合装置与目标穴盘土球中心对齐：根据第二电机输出信号控制取苗机械爪组合装置横移，使得取苗机械爪首端与预取苗穴孔m偏差距离为δ，δ<=d，根据第二电机2-1输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置下降，根据所述取苗机械爪组合装置与目标穴盘土球中心的位置接近开关的输出信号，停止第二电机2-1转动，使取苗机械爪组合装置位于比目标穴盘表面高H处；

根据第一电机2-5输出信号控制取苗机械爪组合装置横移δ，消除目标穴盘孔与机械爪横向偏差，使取苗机械爪目标穴盘孔（m,n）同轴心位置。横移-下降-横移运动方法使得取苗机械爪侧向穿过幼苗茎叶，有效减少机械爪扎苗茎叶的现象。

S4：控制取苗伸缩气缸电磁阀驱动取苗机械爪伸出，取苗机械爪装置插入穴盘苗土球；由所设计的楔状取苗爪组托住穴盘苗土球。

S5：根据第二电机2-1输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置取苗机械爪组合装置上升至初始位置；根据第一电机输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置横移，根据取苗机械爪组合装置的初始位置接近开关输出信号，停止第一电机转动，取苗机械爪横移至栽植机械爪导管同轴心；

根据第二电机输出信号控制驱动取苗机械爪下降，根据取苗机械爪的位置接近开关的输出信号，停止第二电机转动，取苗机械爪下移至栽植机械爪导管上方；

S6：取苗机械爪伸缩气缸在对应的控制取苗伸缩气缸电磁阀的驱动下伸缩2次，取苗爪回缩-伸出-回缩，穴盘苗土球由取苗爪挡板作用自然脱落至栽植机械爪导管内。

S7：等待花盆检测传感器触发后，花盆运输电机停止，花盆静止于栽种工作区域。根据第四电机6-3输出信号控制驱动栽种爪装置下降，根据栽植机械爪的位置接近开关输出信号，停止第四电机转动，栽植机械爪沉入花盆土壤中部深度；

栽植伸缩气缸在所控制栽植伸缩气缸电磁阀驱动下气缸伸出，通过连杆机构使得栽植机械爪在土壤内张开，释放幼苗；根据第四电机输出信号控制驱动栽栽植机械爪组合装置上升至初始位置，花盆内土壤自然回填，栽种结束。控制栽植伸缩气缸电磁阀驱动栽植伸缩气缸回缩，通过连杆机构使得栽植机械爪闭合，等待下一周期。

S8：根据第二电机输出信号控制驱动取苗机械爪上升至初始位置；根据第一电机输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置横移至下一个目标穴孔，即邻居穴孔处，使m=m+1；重复步骤S2-S8，直至第N排穴孔全部移栽完毕。

S9：启动第三电机使得第三同步带模组将穴盘托盘装置上的穴盘前移动一格，使得预取苗点位置n=n+1。重复步骤S2-S9，使得所有排、列穴盘苗全部移栽完毕。

本发明的有益效果：

1 .本发明所述的一种盆栽花卉穴盘苗移栽机，所述穴盘进给装置与花盆进给装置前后运动，取苗机械爪组升降、横移运动，栽植机械爪组合装置升降运动。移栽机从穴盘托盘中精准取苗，移送至栽植机械爪入口，栽植机构将幼苗栽种于花盆内。所述运动方式使得移栽机结构紧凑，多组同步作业，效率高。移栽机穴盘苗位置精准控制，所设计的多组取苗机械爪同步取苗，投放至栽植机构入口，有效的提高了取苗、投苗的成功率和效率，减少了挂苗现象；栽植机械爪将幼苗栽种于花盆中，适用于不同植物与花盆，栽种效果好，存活率高。本发明能够高效率、高精度、高成功率的完成穴盘苗到花盆的移栽作业，满足农业生产中穴盘尺寸、植株种类、及花盆尺寸非标准化特点。

2.本发明所述的一种盆栽花卉穴盘苗移栽机，所述取苗机械手插入土球方式取苗，对茎秆娇嫩幼苗也能达到很高的成功率，具有一定通用性。

3.通过取苗爪竖直-横移的路径轨迹规划，使得取苗爪爪针从两棵苗中间穿过，将交错在一起的相邻幼苗苗叶子分开，在插入穴盘土球之前对幼体苗起到一个梳理作用，克服现有取苗爪从苗正上方直接插入土球取苗带来的夹苗、伤苗现象，减少了对面的损伤，提高了取苗质量。

4.本发明所述的盆栽花卉穴盘苗移栽机，通过双动作脱苗方式和短导苗行程，减少脱苗的挂苗率，投苗更准确。

5.本发明所述的盆栽花卉穴盘苗移栽机，取苗爪与栽植爪为相同等径线性排列轴心对齐，实现多组合取苗、栽苗无缝衔接。克服了现有圆形转盘顺序投苗时间长的问题，提高了移栽机整体效率。

6.本发明所述的盆栽花卉穴盘苗移栽机，通过栽植机械爪直接作用于土壤，打坑栽种一次完成，减少了传统花盆移栽需预先打洞的工序要求，栽种效果好，存活率高。

7.本发明所述的穴盘苗自动移栽机，可以通过改变取苗爪个数、取苗爪间隔块厚度，实现4-爪，8-爪，16爪多种效率机型，可适应72孔，128孔，200孔等多种穴盘，适应110，120，130等多种径向软盆。

附图说明

图1 为本发明所述一种花卉移栽的穴盘苗移栽机结构示意图

图2为本发明取苗机械爪组合装置结构示意图：

图3为本发明穴盘进给装置结构示意图：

图4为本发明所述栽植机械爪组合装置

图5为本发明PLC控制装置控制流程示意图；

图6为本发明一种栽花卉穴盘苗全自动移栽机控制方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，包括可移动式机架1、取苗机械爪组合装置2、穴盘进给装置3、电气控制箱4、花盆传送装置5、栽植机械爪组合装置6、PLC触摸屏7、PLC控制装置8；PLC控制装置8设置在电气控制箱4内；

取苗机械爪组合装置2架设在可移动式机架1的横梁上，栽植机械爪组合装置6设置在取苗机械爪组合装置2的下方，穴盘进给装置3设置在取苗机械爪组合装置2的一侧，花盆传送装置5设置在栽植机械爪组合装置6的下方，PLC控制装置8和电气控制箱4设置在可移动式机架1内，PLC触摸屏7设置在可移动式机架1上；

所述穴盘进给装置3能够进行左右运动，花盆传送装置5传送花盆，取苗机械爪组合装置2进行升降和横移水平运动，栽植机械爪组合装置6能够进行升降运动；取苗机械爪组合装置2从穴盘进给装置3的穴盘托盘中取苗，移送至栽植机械爪组合装置6的栽植机械爪入口，栽植机械爪组合装置6将幼苗栽种于花盆内。所述运动方式使得移栽机结构紧凑，多组同步作业，效率高。

如图2所示，取苗机械爪组合装置2包括：第一电机2-5、第一同步带模组2-2、取苗机械爪2-3、第二同步带模组2-4、第二电机2-1、取苗机械爪伸缩气缸2-6、控制取苗伸缩气缸电磁阀和取苗机械爪挡板2-7；

第一同步带模组2-2包括第一支杆、第一滑块，第一电机2-5通过控制第一滑块沿第一支杆滑动；第二同步带模组2-4包括第二支杆和第二滑块，第二电机2-1控制第二滑块沿第二支杆滑动；

第二同步带模组2-4的上方安装第二电机2-1，第二滑块上固定安装取苗机械爪2-3，第二同步带模组2-4安装在第二滑块上；第一电机2-5固定安装在第一同步带模组2-2上；机械爪组装置2-3从穴盘进给装置3中进行取苗、转移苗和放苗。

机械爪组装置2-3从穴盘进给装置3中进行取苗、转移苗和放苗具体包括以下步骤：

机械爪组装置2-3取苗和转移苗阶段，取苗机械爪2-3在第一同步带模组2-2和第二同步带模组2-4的控制下分别进行横移和升降，第一同步带模组2-2和第二同步带模组2-4将取苗机械爪2-3下降至穴盘进给装置3上方，沿幼苗土球表面横移至土球上方，机械爪伸缩气缸2-6伸缩触发，将取苗机械爪2-3取苗机械爪2-3插入土球，第二同步带模组2-4控制取苗机械爪2-3抬升，取出幼苗；第二同步带模组2-4将取苗机械爪2-3横移至栽植机械爪导管6-1上方；

取苗机械爪2-3放苗阶段，机械爪伸缩气缸2-6连续执行两次伸缩动作，取苗机械爪2-3所夹取的幼苗土球由取苗机械爪挡板2-7脱落至栽植机械爪组合装置6的栽植机械爪入口处；所述取苗机械爪2-3插入土球方式取苗，对茎秆娇嫩幼苗也能达到很高的成功率，具有一定通用性，多组取苗机械爪同步运动，提高了取苗工作效率，取苗装置侧向进入幼苗作业区域方式，能有效减少机械爪扎苗茎叶而引起的挂苗现象。采用机械爪挡板与双作用快速脱苗方式，能有效减少脱苗时产生的挂苗现象。

如图3所示，穴盘进给装置3包括穴盘托盘装置3-1、第三同步带模组3-2、第三电机3-3；第三同步带模组3-2包括第三支杆和第三滑块；第三电机3-3控制第三滑块沿第三支杆滑动；

第三同步带模组3-2上固定安装第三电机3-3，穴盘托盘装置3-1固定安装在第三滑块上；

工作时待移栽穴盘放置于穴盘托盘装置3-1上，第三同步带模组3-2将穴盘托盘装置3-1朝向取苗机械爪组合装置2方向输送， 每移栽一排穴盘苗，第三电机3-3控制第三滑块将穴盘向前输送一个穴位。所述穴盘托盘装置3-1能将非标准化的穴盘按穴位中心对齐，有效减少了由制作工艺引起的定位误差，采用穴盘托盘装置3-1前后向进给方式，分解了移栽机前后向移动任务，使其机械结构与控制更为简洁稳定。

如图4所示，所述栽植机械爪组合装置6包括栽植机械爪导管6-1，第四同步带模组6-2、第四电机6-3、栽种伸缩气缸6-4和控制栽种伸缩气缸电磁阀；栽植机械爪6-5、第四同步带模组6-2包括第四支杆和第四滑块，第四电机6-3控制第四滑块沿第四支杆滑动；

第四滑块上固定安装栽植机械爪6-5，第四电机6-3安装在第四同步带模组6-2上；幼苗脱落至栽植机械爪导管6-1的入口处，第四同步带模组6-2带动栽植机械爪6-5下降至花盆土内一定深度，栽种伸缩气缸6-4及控制栽种伸缩气缸电磁阀控制栽植机械爪6-5在土壤中张开后向上提升，将栽植机械爪6-5中的苗栽种至装有土壤基质的花盆中，幼苗释放同时土壤自然回填， 完成栽种。栽植机械爪6-5直接作用于土壤，打坑栽种一次完成，减少了传统花盆移栽需预先打洞的工序要求，栽种效果好，存活率高。

所述花盆传送装置5包括传送带和传送电机，传送电机带动传送带转动，传送电机上设置有半弧形盆托，半弧形盆托用于将花盆固定在传送带上；花盆传送装置5采用传送带循环工作，半弧形盆托固定于传送带上，在传送电机带动下，花盆定位传感器检测花盆进入栽植工作，传送带停止工作使花盆静止栽植机械爪工作。栽植结束后传送机将花盆移出。

如图5所示，所述的PLC控制装置8包括穴盘输送控制模块、花盆传送控制装置、取苗移送控制模块、栽植控制模块和输入控制模块；

花盆传送控制装置控制花盆传送装置5运动，取苗移送控制模块控制取苗机械爪组合装置2运动，栽植控制模块用于控制栽植机械爪组合装置6运动；

穴盘输送控制模块通过穴盘苗输送步进电机驱动器控制穴盘进给装置3运动，

花盆传送控制装置通过速度控制模块和花盆传送交流电机驱动模块控制花盆传送装置5运动；

取苗移送控制模块通过取苗升降步进电机驱动器控制取苗机械爪组合装置2升降，通过取苗横移步进电机驱动器控制取苗机械爪组合装置2平移；

栽植控制模块取苗升降电机驱动器控制栽植机械爪组合装置6运动。

输入控制模块包括机器启停复位控制开关、花盆定位传感器、穴盘定位传感器和电机左右限位开关。

所述的PLC控制装置中，穴盘苗输送步进电机驱动器和穴盘定位传感器控制穴盘进给装置3按穴盘上穴位间隔前进；

取苗移送步进电机驱动器控制取苗机械爪组合装置2按下降-横移方式侧向进去幼苗土球上方，有效减少机械爪下降过程中扎茎叶而挂苗的现象；

取苗伸缩气缸与所控制取苗伸缩气缸电磁阀连续动作2次，将幼苗从取苗爪脱落至栽植机械爪。移栽机械爪等待花盆定位传感器触发。当花盆运输至栽植工作区后，花盆定位传感器触发， 花盆传送电机停止工作，栽种同步带模组带动栽植机械爪下降至花盆土内一定深度，栽种气缸及控制栽植伸缩气缸电磁阀控制栽植机械爪6-6在土壤中张开后向上提升，幼苗释放同时土壤自然回填，完成栽种。取苗移送步进电机驱动器返回至一穴一穴精准横移位置连续取苗。当穴盘中横排幼苗取苗完成，穴盘输送机构精准前进一穴，直至整个穴盘苗移栽结束，穴盘输送机返回初始位置，将空穴盘送出。

如图6所示，一种栽花卉穴盘苗全自动移栽机控制方法，包括如下步骤：

S1：控制系统初始化：控制第一电机、第二电机所连接的取苗机械爪组合装置（2）、初始位于可移动式机架（1）的横梁左侧，可左右移动和升降移动。可取苗机械爪组合装置（2）、所连接的气缸缩回初始位置。第三电机所连接的穴盘进给装置（3）初始位于前侧，可前后移动。第四电机所连接的栽植机械爪组合装置（6）分布在横梁右侧，初始在上方，可升降移动。栽植机械爪组合装置（6）的气缸初始缩回，可做伸缩运动带动机械爪张合。穴盘孔直径为d，穴盘孔高度为h，穴盘托盘装置（3-1）每排为M个穴孔，有N排，计移栽机械爪首端预取苗位置为第n排第m个穴孔，m<=M，n<=N，随着移栽爪移动，（m，n）迭代更新。

S2:将栽种作业穴盘放置在穴盘托盘装置（3-1）上，控制第三电机（3-3），使得第三滑块带动穴盘托盘装置（3-1）移向预取苗点所在第n排中心位置；所述电机接近开关的输出信号，停止第三电机转动，使得穴盘第n排与取苗机械爪组合装置（2）首端同一平面对齐；

S3:采用横移-下降-横移路径运动使取苗机械爪组合装置（2）与目标穴盘土球中心对齐：根据第二电机2-5输出信号控制取苗机械爪组合装置（2）横移，使得取苗机械爪首端与预取苗穴孔m偏差为δ，δ<=d，根据第一电机2-1输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置（2）下降，根据所述取苗机械爪组合装置（2）与目标穴盘土球中心的位置接近开关的输出信号，停止第一电机转动，使取苗机械爪组合装置（2）位于比目标穴盘表面高H处；H=0-3mm;

根据第二电机2-5输出信号控制取苗机械爪组合装置（2）横移δ，消除目标穴盘孔与机械爪横向偏差，使取苗机械爪目标穴盘孔（m,n）同轴心位置。横移-下降-横移运动方法使得取苗机械爪侧向穿过幼苗茎叶，有效减少机械爪扎苗茎叶的现象。

S4：控制取苗伸缩气缸电磁阀驱动取苗机械爪伸出，取苗机械爪装置插入穴盘苗土球；由所设计的楔状取苗爪组托住穴盘苗土球。

S5：根据第一电机2-1输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置（2）取苗机械爪组合装置上升至初始位置；根据第二电机2-5输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置（2）横移，根据取苗机械爪组合装置2的初始位置接近开关输出信号，停止第二电机转动，取苗机械爪横移至栽植机械爪导管6-1同轴心；

根据第一电机2-1输出信号控制驱动取苗机械爪下降，根据取苗机械爪的位置接近开关的输出信号，停止第二电机转动，取苗机械爪下移至栽植机械爪导管（6-1）上方；

S6：取苗机械爪伸缩气缸2-6在所控制取苗伸缩气缸电磁阀驱动下双动作伸缩2次，取苗爪回缩-伸出-回缩，穴盘苗土球由取苗爪挡板作用自然脱落至栽植机械爪导管6-1内。

S7：等待花盆检测传感器触发后，花盆运输电机停止，花盆静止于栽种工作区域。根据第四电机6-3输出信号控制驱动栽种爪装置下降，根据栽植机械爪6-5的位置接近开关输出信号，停止第四电机转动，栽植机械爪6-5沉入花盆土壤中部深度；

栽植伸缩气缸6-4在所控制栽植伸缩气缸电磁阀6-5驱动下气缸伸出，通过连杆机构使得栽植机械爪6-6在土壤内张开，释放幼苗；根据第四电机6-3输出信号控制驱动栽栽植机械爪组合装置6-1上升至初始位置，花盆内土壤自然回填，栽种结束。控制栽植伸缩气缸电磁阀驱动栽植伸缩气缸回缩，通过连杆机构使得栽植机械爪6-6闭合，等待下一周期。

S8：根据第一电机2-1输出信号控制驱动取苗机械爪上升至初始位置；根据第二电机2-5输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置横移至下一个目标穴孔，即邻居穴孔处，使m=m+1；重复步骤S2-S8，直至第N排穴孔全部移栽完毕。

S9：启动第三电机3-3使得第三同步带模组3-2将穴盘托盘装置3-1上的穴盘前移动一格，使得预取苗点位置n=n+1。重复动作S2-S9，使得所有排、列穴盘苗全部移栽完毕。

S10；重复动作S1，使得所有电机回到初始状态。更换穴盘，进行下一穴盘的移栽工作。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组间可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组间组合成一个模块或单元或组间，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组间。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被所述机器执行时，所述机器变成实践本发明的设备。

在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令，执行本发明的方法。

以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，其特征在于，包括可移动式机架（1）、取苗机械爪组合装置（2）、穴盘进给装置（3）、电气控制箱（4）、花盆传送装置（5）、栽植机械爪组合装置（6）和PLC控制装置（8）；

取苗机械爪组合装置（2）架设在可移动式机架（1）的横梁上，栽植机械爪组合装置（6）设置在取苗机械爪组合装置（2）的下方，穴盘进给装置（3）设置在取苗机械爪组合装置（2）的一侧，花盆传送装置（5）设置在栽植机械爪组合装置（6）的下方，PLC控制装置（8）和电气控制箱（4）设置在可移动式机架（1）内；

所述穴盘进给装置（3）能够进行左右运动，花盆传送装置（5）传送花盆，取苗机械爪组合装置（2）进行升降和横移水平运动，栽植机械爪组合装置（6）能够进行升降运动；取苗机械爪组合装置（2）从穴盘进给装置（3）的穴盘托盘中取苗，移送至栽植机械爪组合装置（6）的栽植机械爪入口，栽植机械爪组合装置（6）将幼苗栽种于花盆内。

2.根据权利要求1所述的一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，其特征在于，还包括PLC触摸屏（7），所述PLC触摸屏（7）设置在可移动式机架（1）上；PLC触摸屏（7）与PLC控制装置（8）电连接。

3.根据权利要求1所述的一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，其特征在于，所述取苗机械爪组合装置（2）包括：第一电机（2-5）、第一同步带模组（2-2）、取苗机械爪（2-3）、第二同步带模组（2-4）、第二电机（2-1）、取苗机械爪伸缩气缸（2-6）、控制取苗伸缩气缸电磁阀和取苗机械爪挡板（2-7）；

第一同步带模组（2-2）包括第一支杆、第一滑块，第一电机（2-5）通过控制第一滑块沿第一支杆滑动；第二同步带模组（2-4）包括第二支杆和第二滑块，第二电机（2-1）控制第二滑块沿第二支杆滑动；

第二同步带模组（2-4）的上方安装第二电机（2-1），第二滑块上固定安装取苗机械爪（2-3），第二同步带模组（2-4）安装在第二滑块上；第一电机（2-5）固定安装在第一同步带模组（2-2）上；机械爪组装置（2-3）从穴盘进给装置（3）中进行取苗、转移苗和放苗。

4.根据权利要求3所述的一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，其特征在于，

机械爪组装置（2-3）从穴盘进给装置（3）中进行取苗、转移苗和放苗具体包括以下步骤：

机械爪组装置（2-3）取苗和转移苗阶段，取苗机械爪（2-3）在第一同步带模组（2-2）和第二同步带模组（2-4）的控制下分别进行横移和升降，第一同步带模组（2-2）和第二同步带模组（2-4）将取苗机械爪（2-3）下降至穴盘进给装置（3）上方，沿幼苗土球表面横移至土球上方，机械爪伸缩气缸（2-6）伸缩触发，将取苗机械爪（2-3）取苗机械爪（2-3）插入土球，第二同步带模组（2-4）控制取苗机械爪（2-3）抬升，取出幼苗；第二同步带模组（2-4）将取苗机械爪（2-3）横移至栽植机械爪导管（6-1）上方；

取苗机械爪（2-3）放苗阶段，机械爪伸缩气缸（2-6）连续执行两次伸缩动作，取苗机械爪（2-3）所夹取的幼苗土球由取苗机械爪挡板（2-7）脱落至栽植机械爪组合装置（6）的栽植机械爪入口处。

5.根据权利要求1所述的一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，其特征在于，

所述穴盘进给装置（3）包括穴盘托盘装置（3-1）、第三同步带模组（3-2）、第三电机（3-3）；第三同步带模组（3-2）包括第三支杆和第三滑块；第三电机（3-3）控制第三滑块沿第三支杆滑动；

第三同步带模组（3-2）上固定安装第三电机（3-3），穴盘托盘装置（3-1）固定安装在第三滑块上；

工作时待移栽穴盘放置于穴盘托盘装置（3-1）上，第三同步带模组（3-2）将穴盘托盘装置（3-1）朝向取苗机械爪组合装置（2）方向输送， 每移栽一排穴盘苗，第三电机（3-3）控制第三滑块将穴盘向前输送一个穴位。

6.根据权利要求1所述的一种盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，其特征在于，

所述栽植机械爪组合装置（6）包括栽植机械爪导管（6-1），第四同步带模组（6-2）、第四电机（6-3）、栽种伸缩气缸（6-4）和控制栽种伸缩气缸电磁阀；栽植机械爪（6-5）、第四同步带模组（6-2）包括第四支杆和第四滑块，第四电机（6-3）控制第四滑块沿第四支杆滑动；

第四滑块上固定安装栽植机械爪（6-5），第四电机（6-3）安装在第四同步带模组（6-2上；幼苗脱落至栽植机械爪导管（6-1）的入口处，第四同步带模组（6-2）带动栽植机械爪（6-5）下降至花盆土内一定深度，栽种伸缩气缸（6-4）及控制栽种伸缩气缸电磁阀控制栽植机械爪（6-5）在土壤中张开后向上提升，将栽植机械爪6-5中的苗栽种至装有土壤基质的花盆中，幼苗释放同时土壤自然回填， 完成栽种。

7.根据权利要求1所述的盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，其特征在于，

所述花盆传送装置（5）包括传送带和传送电机，传送电机带动传送带转动，传送电机上设置有半弧形盆托，半弧形盆托用于将花盆固定在传送带上；PLC控制装置（8）的花盆定位传感器检测花盆进入栽植工作，传送带停止工作。

8.根据权利要求1所述的盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，其特征在于，

所述的PLC控制装置（8）包括穴盘输送控制模块、花盆传送控制装置、取苗移送控制模块、栽植控制模块和输入控制模块；

花盆传送控制装置控制花盆传送装置（5）的传送电机的转动，取苗移送控制模块用于控制取苗机械爪组合装置（2）运动，栽植控制模块用于控制栽植机械爪组合装置（6）运动；

所述穴盘输送控制模块通过穴盘苗输送步进电机驱动器控制穴盘进给装置（3）运动，

所述花盆传送控制装置通过速度控制模块和花盆传送交流电机驱动模块控制花盆传送装置（5）运动；

所述取苗移送控制模块通过取苗升降步进电机驱动器控制取苗机械爪组合装置（2）升降，通过取苗横移步进电机驱动器控制取苗机械爪组合装置（2）平移；

所述栽植控制模块取苗升降电机驱动器控制栽植机械爪组合装置（6）运动；

所述输入控制模块包括机器启停复位控制开关、花盆定位传感器、穴盘定位传感器和电机左右限位开关。

9.根据权利要求8所述的盆栽花卉穴盘苗全自动移栽机，其特征在于，

所述的PLC控制装置中，通过穴盘苗输送步进电机驱动器和穴盘定位传感器控制穴盘进给装置（3）按穴盘上穴位间隔前进；

取苗移送控制模块控制取苗机械爪组合装置（2）按下降-横移方式侧向进去幼苗土球上方，有效减少机械爪下降过程中扎茎叶而挂苗的现象；

机械爪伸缩气缸（2-6）连续动作2次，将幼苗从取苗爪脱落至栽植机械爪（6-5），栽植机械爪（6-5）等待花盆定位传感器触发，当花盆运输至栽植工作区后，花盆定位传感器触发，花盆传送电机停止工作，栽种同步带模组带动栽植机械爪（6-5）下降至花盆土内一定深度，栽种伸缩气缸（6-4）和控制栽种伸缩气缸电磁阀控制栽植机械爪（6-5）在土壤中张开后向上提升，幼苗释放同时土壤自然回填，完成栽种。

10.一种栽花卉穴盘苗全自动移栽机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：控制第一电机、第二电机所连接的取苗机械爪组合装置（2）、初始位于可移动式机架（1）的横梁左侧；取苗机械爪组合装置（2）、所连接的气缸缩回初始位置；第三电机所连接的穴盘进给装置（3）初始位于前侧，可前后移动；第四电机所连接的栽植机械爪组合装置（6）分布在横梁右侧；栽植机械爪组合装置（6）的气缸初始缩回，可做伸缩运动带动机械爪张合；穴盘孔直径为d，穴盘孔高度为h，穴盘托盘装置（3-1）每排为M个穴孔，有N排，计移栽机械爪首端预取苗位置为第n排第m个穴孔，m<=M，n<=N，随着移栽爪移动，（m，n）迭代更新；

S2:将栽种作业穴盘放置在穴盘托盘装置（3-1）上，控制第三电机（3-3），使得第三滑块带动穴盘托盘装置（3-1）移向预取苗点所在第n排中心位置；所述电机接近开关的输出信号，停止第三电机转动，使得穴盘第n排与取苗机械爪组合装置（2）首端同一平面对齐；

S3:采用横移-下降-横移路径运动使取苗机械爪组合装置（2）与目标穴盘土球中心对齐：根据第二电机2-5输出信号控制取苗机械爪组合装置（2）横移，使得取苗机械爪首端与预取苗穴孔m偏差距离为δ，δ<=d，根据第二电机（2-1）输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置（2）下降，根据所述取苗机械爪组合装置（2）与目标穴盘土球中心的位置接近开关的输出信号，停止第二电机2-1转动，使取苗机械爪组合装置（2）位于比目标穴盘表面高H处；

根据第一电机（2-5）输出信号控制取苗机械爪组合装置（2）横移δ，消除目标穴盘孔与机械爪横向偏差，使取苗机械爪目标穴盘孔（m,n）同轴心位置；

S4：控制取苗伸缩气缸电磁阀驱动取苗机械爪伸出，取苗机械爪装置插入穴盘苗土球；由所设计的楔状取苗爪组托住穴盘苗土球；

S5：根据第二电机2-1输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置（2）取苗机械爪组合装置上升至初始位置；根据第一电机2-5输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置（2）横移，根据取苗机械爪组合装置（2）的初始位置接近开关输出信号，停止第一电机（2-5）转动，取苗机械爪（2-3）横移至栽植机械爪导管（6-1）同轴心；

根据第二电机（2-1）输出信号控制驱动取苗机械爪下降，根据取苗机械爪的位置接近开关的输出信号，停止第二电机转动，取苗机械爪下移至栽植机械爪导管（6-1）上方；

S6：取苗机械爪伸缩气缸（2-6）在对应的控制取苗伸缩气缸电磁阀的驱动下伸缩2次，取苗爪回缩-伸出-回缩，穴盘苗土球由取苗爪挡板作用脱落至栽植机械爪导管（6-1）内；

S7：等待花盆检测传感器触发后，花盆运输电机停止，花盆静止于栽种工作区域；根据第四电机（6-3）输出信号控制驱动栽种爪装置下降，基于栽植机械爪（6-5）的位置接近开关输出信号，停止第四电机转动，栽植机械爪（6-5）沉入花盆土壤中；

栽植伸缩气缸（6-4）在所控制栽植伸缩气缸电磁阀（6-5）驱动下气缸伸出，通过连杆机构使得栽植机械爪（6-5）在土壤内张开，释放幼苗；根据第四电机（6-3）输出信号控制驱动栽栽植机械爪组合装置（6-1）上升至初始位置，花盆内土壤自然回填，栽种结束；控制栽植伸缩气缸电磁阀驱动栽植伸缩气缸回缩，通过连杆机构使得栽植机械爪（6-5）闭合；

S8：根据第二电机2-1输出信号控制驱动取苗机械爪上升至初始位置；根据第一电机2-5输出信号控制驱动取苗机械爪组合装置横移至下一个目标穴孔，使m=m+1；重复步骤S2-S8，直至第N排穴孔全部移栽完毕；

S9：启动第三电机（3-3）使得第三同步带模组（3-2）将穴盘托盘装置（3-1）上的穴盘前移动一格，使得预取苗点位置n=n+1；重复步骤S2-S9，使得所有排和列穴盘苗全部移栽完毕。

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