CN115997532A - 可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械领域，具体是一种可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人。目的是提供一种可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，该机器人应能有效提高设施蔬菜移栽的智能化水平，降低人工成本。技术方案是：可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：该机器人包括行走平台、移栽动力装置、秧箱装置、取苗装置、变株距植苗装置、图像识别装置、电控箱。

Description

可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人

技术领域

本发明涉及农业机械领域，具体是一种可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人。

背景技术

近几年研制的单行和双行全自动移栽机，试验效果良好，移栽效率明显提高，但现有移栽机智能化水平仍然不高，远远不能满足农民的需求，目前设施蔬菜栽植主要采用人工移栽，其劳动强度大、作业效率低，难以实现大面积种植和规范化管理，是农业现代化的一块短板。而且由于人工成本居高不下，设施蔬菜种植的总成本逐渐提高，种种因素限制了设施蔬菜种植产业的发展。因此，大力发展设施蔬菜钵苗移栽技术，实现设施蔬菜的机械化、智能化移栽是必然的趋势。

总体上看国内全自动移栽机还处于样机试验阶段，还没有对机械化、智能化移栽技术进行系统研究，目前的研究主要集中在送苗机构、取苗机构和机械手的优化改进上，还没有可以满足不同作物农艺栽植要求，且搭载智能农用底盘的设施内蔬菜移栽机出现。、市面上已有的设施移栽机大多数没有移动底盘，行走机构与上层栽植机构相连，浑为一体，且每套栽植机构仅适用于固定行距、株距栽植。同时移栽机在设施蔬菜大棚内工作时需要适应不同宽度与高度的地垄工况，以保证工作的连续性。对于设施内不同种类的移栽作物，其作物栽植的农艺要求行距与株距均不同，移栽机的通用性较差。为促进设施蔬菜大棚的智能化发展，搭载机器视觉技术，通过确定蔬菜栽植位置，规划移栽株距，控制变株距栽植机构转速，实现移栽机自适应调整与行走以及变株距栽植，需要发明一种可调行距、可变株距的蔬菜自主移栽机器人,以适应设施内不同蔬菜的自主移栽工作。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，该机器人应能有效提高设施蔬菜移栽的智能化水平，降低人工成本。

本发明的技术方案是：

可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：该机器人包括行走平台、移栽动力装置、秧箱装置、取苗装置、变株距植苗装置、图像识别装置、电控箱；所述行走平台包括车架、调节车架宽度的伸缩机构、调节车架高度的升降机构、用于转向和移动的行走机构；所述移栽动力装置包括第一电机、第二电机、由第一电机驱动的第一传动轴、通过第一齿轮组连接第一传动轴的第二传动轴与第三传动轴、通过第二齿轮组连接第三传动轴的第四传动轴与第五传动轴、通过第三齿轮组连接第五传动轴的第六传动轴、由第二电机驱动并与第四传动轴同轴布置的第七传动轴；所述取苗装置包括可转动地定位在车架上的取苗回转臂、设置在取苗回转臂上的两个取苗手、驱动取苗回转臂与取苗手运动的取苗传动机构；所述变株距植苗装置包括可转动地定位在车架上的植苗回转臂、设置在植苗回转臂上的两个植苗手、驱动植苗旋转架与植苗手运动的植苗传动机构。

所述车架包括主车架以及可横向滑动地定位在主车架上的副车架；所述伸缩机构包括固定在副车架上的伸缩电机、由伸缩电机驱动的伸缩主动轮、可转动地定位在副车架上的伸缩丝杆、与伸缩丝杆固定的伸缩被动轮、连接伸缩主动轮与伸缩被动轮的伸缩传动带、与伸缩丝杆啮合并与主车架固定的伸缩螺母；所述升降机构分别主车架与副车架上，包括与主车架或副车架固定的电推缸、分别设置在主车架或副车架前后两端的两个四杆组件、传递电推缸动力来驱动两个四杆组件运动的联动杆；所述行走机构包括设置在四杆组件上的转向电机、由转向电机驱动的轮架以及设置在轮架上的行走电机与行走轮。

所述四杆组件包括升降固定架、第一升降杆、第二升降杆、升降连接架；所述升降固定架固定在主车架或副车架上，第一升降杆与第二升降杆均可转动地铰接在升降固定架与升降连接架之间，转向电机与升降连接架固定，联动杆上设有联动滑槽，第一升降杆的一端通过联动轴承可滑动地定位在联动滑槽中。

所述秧箱装置、取苗装置、变株距植苗装置、移栽动力装置、电控箱设置在行走平台的副车架上；所述取苗装置与植苗装置上下布置并且通过连接座设置在副车架上；所述移栽动力机构用于驱动取苗装置、植苗装置、秧箱装置运动。

所述取苗回转臂可转动地定位在连接座上，取苗传动机构设置在取苗回转臂中；所述取苗传动机构包括可转动地定位在取苗回转架中的取苗太阳轮、两个取苗第一中间轮、两个取苗第二中间轮、两个取苗行星轮；所述取苗太阳轮与两个取苗第一中间轮同时啮合，每个取苗第一中间轮同轴连接一个取苗第二中间轮，每个取苗第二中间轮与一个取苗行星轮啮合；所述取苗太阳轮与第六传动轴同轴布置，取苗太阳轮与连接座固定，第六传动轴与取苗回转臂固定；所述取苗太阳轮、取苗第一中间轮、取苗第二中间轮、取苗行星轮均为非圆齿轮。

所述取苗手包括与取苗回转臂固定的取苗支撑架、可转动地定位在取苗支撑架上的取苗外壳、与取苗行星轮及取苗外壳固定的取苗传动轴、取苗夹持组件、驱动夹持组件运动的取苗传动组件；所述取苗夹持组件包括可摆动地定位在取苗外壳上的两条夹钵片、可滑动地定位在夹钵片上的推苗块；所述取苗传动组件包括可转动地定位在取苗外壳中并且互相啮合的取苗主动齿轮与取苗从动齿轮、设置在取苗外壳中并与取苗支撑架固定的取苗凸轮、可轴向滑动地定位在取苗外壳中的推杆、与推杆固定的后座、两端顶住后座与取苗外壳的取苗弹簧、与取苗从动齿轮固定用于推动后座的拨杆。

所述取苗凸轮上设有配合取苗主动齿轮的缺口；所述推苗块固定在推杆的前端，推苗块上设有凸出部以及与夹钵片滑动配合的滑套，凸出部位于两条夹钵片之间；所述取苗主动齿轮与取苗从动齿轮均为扇形非圆齿轮。

所述植苗回转臂可转动地定位在连接座上，植苗传动机构设置在植苗回转臂中；所述植苗传动机构包括可转动地定位在植苗回转架中的植苗太阳轮、两个植苗中间轮、两个植苗行星轮；所述植苗太阳轮与两个植苗中间轮同时啮合，每个植苗中间轮与一个植苗行星轮啮合；所述植苗太阳轮与第七传动轴固定，第四传动轴与植苗回转臂固定。

所述植苗手包括与植苗回转臂固定的植苗支撑架、可转动地定位在植苗支撑架上的鸭嘴旋转架、可摆动地定位在鸭嘴旋转架上的一对鸭嘴栽植器、驱动鸭嘴栽植器开合的鸭嘴传动组件、连接鸭嘴旋转架与植苗行星轮的植苗传动轴；所述鸭嘴传动组件包括与植苗支撑架固定的鸭嘴凸轮、连接两个鸭嘴栽植器的鸭嘴弹簧、与其中一个鸭嘴栽植器固定的鸭嘴连杆、与另一个鸭嘴栽植器固定的鸭嘴联动板；所述鸭嘴联动板上设有联动槽，鸭嘴连杆的一端通过鸭嘴连杆轴承可滑动地定位在联动槽中，鸭嘴联动板上还设有配合鸭嘴凸轮的凸台。

所述电控箱、图像识别装置均设置在副车架上，其中图像设别装置设置在车架正前方；所述电控箱分别电连接行走平台、移栽动力装置、图像识别装置。

本发明的有益效果是：

本发明可实现自主行走与、独立转向、自适应底盘升降以及实现行距可调、变株距全自动栽植工作；本发明的图像识别装置用于实现移栽机器人的准确定位，行走平台在沿着路径行驶过程中可根据偏移角度以及偏移量，纠正行驶姿态，以保持沿着路径行驶；同时图像识别装置可针对设施蔬菜基质袋栽植工况，通过识别设施蔬菜基质袋轮廓线，确定栽植位置规划栽植株距，从而控制行走平台行驶速度配合变株距植苗装置实现变株距移栽工作。提高了设施蔬菜移栽机器人的通用性。本发明的行走平台不仅可以根据不同地垄宽度工况，伸缩机构的伸缩调整实现一垄单行、一垄双行以及一垄多行，而且可以在不同地区田垄间针对不同垄高实现单侧自适应升降调平，并对每个行走轮进行单独控制，使得行走平台自主灵活转向行走。

本发明的取苗装置回转臂采用了行星轮系非圆齿轮，能够实现渐进式夹苗，避免夹苗速度过快对钵苗钵体造成破损以及避免夹苗过程中推苗块直接推进钵穴中导致夹苗片夹取到的钵体长度过短而影响取苗成功率，还可实现弹力快速推苗，保证钵苗以一定的初速度推出，有利于下一阶段的接苗工作，同时，由于夹苗过程中取苗凸轮的受力随着取苗弹簧压缩量的增加而增大，利用扇形非圆齿轮的不等速传动改变取苗凸轮的受力，保证取苗装置运行更加稳定，该取苗装置的结构简单有效且尺寸小，有效降低了装置的复杂度；本发明的植苗装置由伺服电机与行星差动轮系提供动力完成植苗工作，可通过电机调速实现不同株距可调以适应不同蔬菜作物移栽。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图之一。

图2是本发明的立体结构示意图之二。

图3是本发明的主视结构示意图。

图4是本发明的右视结构示意图。

图5是本发明的行走平台的立体结构示意图。

图6是本发明的车架与伸缩机构的立体结构示意图。

图7是图6的俯视结构示意图。

图8是本发明的升降机构与行走机构的立体结构示意图。

图9是本发明的移栽动力装置、秧箱装置、取苗装置、变株距植苗装置的立体结构示意图。

图10是图9的主视结构示意图。

图11是本发明的移栽动力装置的立体结构示意图。

图12是本发明的秧箱装置的立体结构示意图。

图13是本发明的取苗装置的立体结构示意图。

图14是本发明的取苗传动机构的立体结构示意图。

图15是本发明的取苗手的立体结构示意图之一。

图16是本发明的取苗手的立体结构示意图之二。

图17是本发明的取苗外壳的爆炸图。

图18是本发明的取苗传动组件的立体结构示意图。

图19是本发明的取苗支撑架的立体结构示意图。

图20是本发明的后座的立体结构示意图。

图21是本发明的取苗从动齿轮与拨杆的立体结构示意图。

图22是本发明的推苗块的立体结构示意图。

图23是本发明的变株距植苗装置的立体结构示意图。

图24是本发明的植苗传动机构的立体结构示意图。

图25是本发明的植苗手的立体结构示意图。

图26是本发明的鸭嘴传动组件的立体结构示意图。

图27是本发明的鸭嘴联动板的立体结构示意图。

图28是本发明的鸭嘴凸轮的立体结构示意图。

附图标记：主车架1.1、副车架1.2、车架导轨1.11、车架滑块1.12、连接座1.3、伸缩电机2.1、伸缩主动轮2.2、伸缩被动轮2.3、伸缩丝杆2.4、伸缩传动带2.5、电推缸3.1、联动杆3.2、联动滑槽3.21、升降固定架3.3、第一升降杆3.4、联动轴承3.41、第二升降杆3.5、升降连接架3.6、电推缸连接板3.7、升降连接板3.8、转向电机4.1、轮架4.2、行走电机4.3、行走轮4.4、行走减速机4.5、第一电机5.1、第二电机5.2、移栽减速机5.3、第一传动轴6.1、第二传动轴6.2、第三传动轴6.3、第四传动轴6.4、第五传动轴6.5、第六传动轴6.6、第七传动轴6.7、第一传动齿轮7.1、第二传动齿轮7.2、第三传动齿轮7.3、第四传动齿轮7.4、第五传动齿轮7.5、第六传动齿轮7.6、第七传动齿轮7.7、第八传动齿轮7.8、取苗回转臂8、取苗第一中间轮9.1、取苗第二中间轮9.2、取苗太阳轮9.3、取苗行星轮9.4、取苗固定轴9.5、取苗支撑架10、取苗传动轴11、取苗主外壳12.1、取苗侧挡板12.2、取苗前挡板12.3、取苗顶盖12.4、定位杆12.41、夹钵片13.1、推苗块13.2、凸出部13.21、两个滑套13.22、夹钵片连接件13.3、缺口14.31、取苗主动齿轮14.1、取苗从动齿轮14.2、取苗凸轮14.3、推杆14.4、后座14.5、定位孔14.51、滑动槽14.52、取苗弹簧14.6、拨杆14.7、拨块14.71、限位缓冲轴套14.8、植苗回转臂15、植苗太阳轮16.1、植苗中间轮16.2、植苗行星轮16.3、植苗支撑架17、鸭嘴旋转架18、鸭嘴旋转架连接板18.1鸭嘴栽植器19、鸭嘴支架19.1、鸭嘴凸轮21、鸭嘴连杆22、鸭嘴连杆轴承22.1、鸭嘴联动板23、联动槽23.1、凸台23.2、植苗传动轴24、电控箱30、图像识别装置31。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处说描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，包括行走平台、移栽动力装置、秧箱装置、取苗装置、变株距植苗装置、图像识别装置、电控箱。

所述行走平台包括车架、伸缩机构、升降机构、行走机构。所述伸缩机构用于调节车架的宽度(图4的水平方向)，升降机构用于调节车架的高度(图4的竖直方向)，行走机构用于驱动车架进行转向和移动。

所述车架包括主车架1.1与副车架1.2，如图6所示，副车架通过车架导轨1.11与车架滑块1.12可横向滑动地定位在主车架上。所述秧箱装置设置在副车架上，副车架上还设有连接座1.3，取苗装置与变株距植苗装置设置在连接座上并且上下布置。所述秧箱装置设置在行走平台的后部(图3的左侧)，取苗装置与变株距植苗装置设置在行走平台的前部(图3的右侧)。所述主车架与副车架上还设有若干倾角传感器(图中省略)。

所述伸缩机构包括伸缩电机2.1、伸缩主动轮2.2、伸缩被动轮2.3、伸缩丝杆2.4、伸缩传动带2.5、伸缩螺母。如图6所示，所述伸缩电机与副车架固定，伸缩丝杆可转动地定位在副车架上，伸缩主动轮与伸缩电机转轴同轴连接，伸缩被动轮与伸缩丝杆同轴连接，伸缩传动带装套在伸缩主动轮与伸缩被动轮上，伸缩螺母与伸缩丝杆啮合并与主车架固定。所述伸缩传动带为链条，伸缩主动轮与伸缩被动轮链轮，从而实现车架行距调整，以适应一垄单行、一垄多行的栽植情况。

所述主车架与副车架上均设有升降机构。所述升降机构包括电推缸3.1、四杆组件、联动杆3.2。所述电推缸与主车架或副车架固定，主车架或副车架的前后两端均设有四杆组件，联动杆用于传递电推缸动力来同时驱动两个四杆组件运动。所述电推缸通过电推缸连接板3.7固定在主车架或副车架的侧面,电推缸的伸缩杆移动轴线竖直布置，电推缸的伸缩杆通过升降连接板3.8与联动杆固定。所述四杆组件为平行四边形机构，包括升降固定架3.3、第一升降杆3.4、第二升降杆3.5、升降连接架3.6。所述升降固定架与主车架或副车架固定，第一升降杆与第二升降杆平行布置，并且第一升降杆与第二升降杆还可转动地铰接在升降固定架与升降连接架上。所述联动杆的两端设有联动滑槽3.21，两侧四杆组件的第一升降杆一端通过联动轴承3.41可滑动地定位在联动滑槽中。

所述行走机构设置在四杆组件上。所述行走机构包括转向电机4.1、行走电机4.3、轮架4.2、行走轮4.4、行走减速机4.5。所述轮架可转动地定位在升降连接架上，行走轮可转动地定位在轮架上，转向电机固定在升降连接架上用于驱动轮架转动，行走电机与行走减速机固定在轮架上，行走减速机用于传递行走电机动力驱动行走轮转动。

所述秧箱装置、取苗装置、变株距植苗装置、移栽动力装置、图像识别装置31、电控箱30设置在行走平台的副车架上。所述秧箱装置用于向取苗装置源源不断地供苗(钵苗盘装在秧箱装置上)，取苗装置从秧箱装置上取苗并将钵苗放入植苗装置中，变株距植苗装置可针对地面挖出穴孔、或者依次排列有机基质袋不同工况，并根据不同栽植株距调整其运转速度将钵苗移栽入穴孔中，移栽动力装置用于提供动力驱动秧箱装置、取苗装置、变株距植苗装置运动。所述秧箱装置为现有技术，在此不做详细描述。

所述图像识别装置用于获取行走平台的前方图像，既可用于实现移栽机器人的准确定位，行走平台在沿着路径行驶过程中可根据偏移角度以及偏移量，纠正行驶姿态，以保持沿着路径行驶；同时图像识别装置可针对设施蔬菜基质袋栽植工况，通过识别设施蔬菜基质袋轮廓线，确定栽植位置规划栽植株距，从而控制行走平台行驶速度配合变株距植苗装置实现变株距移栽工作。。所述图像识别装置为具有机器视觉识别功能的摄像头。

所述移栽动力装置设置在副车架上。如图11所示，所述移栽动力装置包括第一电机5.1、第二电机5.2、移栽减速机5.3、第一传动轴6.1、第二传动轴6.2、第三传动轴6.3、第四传动轴6.4、第五传动轴6.5、第六传动轴6.6、第七传动轴6.7、第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组。所述第一电机、第二电机为伺服电机。

所述第一电机、第二电机、移栽减速机固定在副车架上。所述第一传动轴通过移栽减速机与第一电机转轴同轴连接，第七传动轴与第二电机转轴同轴连接，第一传动轴与第三传动轴水平且同轴布置，第二传动轴水平布置并且垂直于第一传动轴，第二传动轴、第四传动轴与第六传动轴平行布置，第五传动轴竖直布置，第四传动轴与第七传动轴同轴布置，第七传动轴可转动地定位在第四传动轴中，第一传动轴通过第一齿轮组连接第二传动轴与第三传动轴，第三传动轴通过第二齿轮组连接第四传动轴与第五传动轴，第五传动轴通过第三齿轮组连接第六传动轴。所述第二传动轴向秧箱装置传递动力，第四传动轴与第七传动轴向植苗装置传递动力，第六传动轴向取苗装置传递动力。

所述第一齿轮组包括与第一传动轴固定的第一传动齿轮7.1、与第二传动轴固定的第二传动齿轮7.2、与第三传动轴一端固定的第三传动齿轮7.3，第二传动齿轮同时与第一传动齿轮、第三传动齿轮啮合。所述第二齿轮组包括与第三传动轴另一端固定的第四传动齿轮7.4、与第四传动轴固定的第五传动齿轮7.5、与第五传动轴一端固定的第六传动齿轮7.6，第五传动齿轮同时与第四传动齿轮、第六传动齿轮啮合。所述第三齿轮组包括与第五传动轴另一端固定的第七传动齿轮7.7、与第六传动轴固定的第八传动齿轮7.8，第七传动齿轮与第八传动齿轮啮合。

所述取苗装置包括取苗回转臂8、两个取苗手、取苗传动机构。所述取苗回转臂可转动地定位在连接座的上部，两个取苗手可转动地定位在取苗回转臂的两端，取苗传动机构设置在取苗回转臂中，取苗传动机构用于传递第一电机动力来驱动取苗回转臂与取苗手运动。

所述取苗传动机构包括可转动地定位取苗回转架中的取苗太阳轮9.3、两个取苗第一中间轮9.1、两个取苗第二中间轮9.2、两个取苗行星轮9.4。所述取苗太阳轮、取苗第一中间轮、取苗第二中间轮、取苗行星轮沿着动力传递方向依次布置。所述取苗太阳轮、取苗第一中间轮、取苗行星轮从中间向两侧依次布置，取苗太阳轮与两个取苗第一中间轮同时啮合，每个取苗第一中间轮同轴连接一个取苗第二中间轮，每个取苗第二中间轮与一个取苗行星轮啮合。所述取苗太阳轮、取苗第一中间轮、取苗第二中间轮、取苗行星轮均为非圆齿轮。所述取苗太阳轮通过取苗固定轴9.5与连接座固定，第六传动轴与取苗回转臂固定，取苗太阳轮、第六传动轴同轴布置与取苗固定轴同轴布置。

所述取苗手包括取苗支撑架10、取苗传动轴11、取苗外壳、取苗夹持组件、取苗传动组件。所述取苗外壳转动地定位在取苗支撑架上，取苗传动轴与取苗行星轮同轴连接，取苗传动轴还与取苗外壳固定，取苗外壳的转动轴线与取苗传动轴的转动轴线同轴布置。所述取苗行星轮的动力通过取苗传动轴、取苗传动组件传递到取苗夹持组件上，从而实现取苗与推苗。

所述取苗外壳包括取苗主外壳12.1、取苗侧挡板12.2、取苗前挡板12.3、取苗顶盖12.4。所述取苗主外壳可转动地定位在取苗支撑架上，取苗前挡板与取苗顶盖分别固定在取苗主外壳的前部与后部，取苗侧挡板固定在取苗主外壳的侧面，取苗传动轴穿过取苗支撑架伸入取苗主外壳中并与取苗侧挡板固定。

所述取苗夹持组件包括夹钵片13.1、推苗块13.2、夹钵片连接件13.3。所述夹钵片连接件固定在取苗主外壳上，两条夹钵片可摆动地定位在夹钵片连接件上，推苗块上设有凸出部13.21与两个滑套13.22，每条夹钵片上可滑动地定位着一个滑套，凸出部位于两条夹钵片之间。所述推苗块运动时可带动夹钵片开合，实现夹苗与推苗，同时推苗块可通过凸出部将钵苗快速推出。所述两个滑套的间距小于两条夹钵片转动轴的间距，当滑套靠近转动轴时两条夹钵片合拢，当滑套远离转动轴时两条夹钵片张开。

所述取苗传动组件包括取苗主动齿轮14.1、取苗从动齿轮14.2、取苗凸轮14.3、推杆14.4、后座14.5、取苗弹簧14.6、拨杆14.7。所述取苗主动齿轮与取苗从动齿轮可转动地定位在取苗主外壳中并且互相啮合。所述推杆可轴向滑动地定位在取苗主外壳中，推杆的前端与推苗块固定，推杆的后端与后座固定。所述取苗弹簧的两端分别顶住后座与取苗顶盖，后座上设有定位孔14.51，取苗弹簧的一端伸入定位孔中，取苗顶盖上设有定位杆12.41，定位杆伸入取苗弹簧的另一端。所述后座上设有滑动槽14.52，拨杆与取苗从动齿轮固定并且拨杆上设有与滑动槽滑动配合的拨块14.71。所述取苗主动齿轮与取苗从动齿轮均为扇形非圆齿轮。所述取苗凸轮上设有配合取苗主动齿轮的缺口14.31，取苗主动齿轮紧贴住取苗凸轮的外圆周面。所述取苗主外壳上还设有限位缓冲轴套14.8用于对后座的滑动进行限位，保证整个取苗传动组件在固定范围的角度内实现摆动，从而使取苗主动齿轮、取苗从动齿轮保持正常啮合。

所述变株距植苗装置包括植苗回转臂15、两个植苗手、植苗传动机构。所述植苗回转臂可转动地定位在连接座的下部，两个植苗手可转动地定位在植苗回转臂的两端，植苗传动机构设置在植苗回转臂中，植苗传动机构用于传递第一电机与第二电机的动力来驱动植苗回转臂与植苗手运动。

所述植苗传动机构包括可转动地定位植苗回转架中的植苗太阳轮16.1、两个植苗中间轮16.2、两个植苗行星轮16.3。所述植苗太阳轮、植苗中间轮、植苗行星轮沿着动力传递方向依次布置。所述植苗太阳轮、植苗中间轮、植苗行星轮从中间向两侧依次布置，植苗太阳轮与两个植苗中间轮同时啮合，每个植苗中间轮与一个植苗行星轮啮合。所述植苗太阳轮与第七传动轴固定，植苗回转臂与第四传动轴固定。

所述植苗手包括植苗支撑架17、鸭嘴旋转架18、一对鸭嘴栽植器19、鸭嘴传动组件。所述植苗支撑架与植苗回转臂固定，鸭嘴旋转架可转动地定位在植苗支撑架上，鸭嘴旋转架通过鸭嘴旋转架连接板18.1与植苗传动轴24固定，植苗传动轴与植苗行星轮同轴连接，鸭嘴栽植器通过鸭嘴支架19.1可摆动地定位在鸭嘴旋转架上，鸭嘴传动组件用于驱动鸭嘴栽植器开合。

所述鸭嘴传动组件包括鸭嘴凸轮21、鸭嘴连杆22、鸭嘴联动板23、鸭嘴弹簧(图中省略)。所述鸭嘴凸轮与植苗支撑架固定，鸭嘴连杆与其中一个鸭嘴栽植器的鸭嘴支架固定，鸭嘴联动板与另一个鸭嘴栽植器的鸭嘴支架固定，鸭嘴联动板上设有联动槽23.1与凸台23.2，鸭嘴连杆通过鸭嘴连杆轴承22.1可滑动地定位在联动槽中，凸台顶住鸭嘴凸轮的外圆周面，鸭嘴弹簧的两端分别与两个鸭嘴栽植器固定。

所述电控箱分别电连接行走平台(伸缩电机、电推缸、转向电机、行走电机、倾角传感器)、移栽动力装置(第一电机、第二电机)的电机、图像识别装置。所述电控箱内置有控制器。所述秧箱装置、图像识别装置、电控箱均为现有技术。本发明还包括用于供电的电源(图中省略)。

本发明的工作原理如下：

蔬菜移栽机器人从大棚内的起始区出发，通过图像识别装置识别地垄位置，电控箱控制行走平台自主行走，转向电机控制行走机构全方位转弯，行走电机动力经过行走减速机驱动行走轮转动，四个行走轮均可独立控制；当行走平台移动到待移栽地垄位置时，图像识别装置识别地垄宽度，根据不同地垄宽度与行距要求，伸缩机构的伸缩电机启动来调整车架横向宽度，以满足不同作物地垄的垄宽与行距的要求；根据倾角传感器的反馈信号，电推缸启动来调整升降机构的高度，使行走平台保持水平状态并与地垄保持预设距离，适应地垄两侧地面有坡度或地垄高度有变化的情况，便于后续移栽作业；

取苗装置中：第六传动轴带动取苗回转臂旋转，取苗回转臂中的取苗传动机构再带动两个取苗手运动，取苗手以第六传动轴为中心进行公转同时还以取苗传动轴为中心进行自转，取苗手自转一圈进行一次夹苗与推苗动作(取苗手从秧箱装置夹取钵苗，并将钵苗转移到植苗手上)；取苗传动轴带动取苗手围绕取苗支撑架旋转，当取苗主动齿轮旋转到缺口位置时(取苗凸轮的近休止角)，取苗主动齿轮的扇形齿嵌入缺口中，取苗弹簧推动推杆向前伸出，夹钵片打开，推苗块向前运动进行推苗，当取苗主动齿轮旋转到其他位置时(取苗凸轮的远休止角)，取苗主动齿轮退出缺口使得取苗主动齿轮反向转动，推杆向后运动并且取苗弹簧受到挤压，夹钵片合拢进行夹苗；

夹钵片的夹苗速度取决于取苗凸轮的转动速度，夹苗过程中推苗块不进入钵穴中；取苗凸轮转到指定位置时扇形非圆齿轮脱离作用，在弹簧力作用下推苗块迅速推出，同时夹钵片连接件张开实现快速推苗；依据夹苗过程中取苗凸轮受力随着弹簧压缩量增大而增大，通过扇形非圆齿轮的不等速传动改变取苗凸轮所受到的作用力，使取苗机构运行过程中受力更加稳定；

变株距植苗装置中：第四传动轴带动植苗回转臂匀速旋转，第七传动轴通过植苗传动机构植苗太阳轮变速运转带动两个植苗手旋转，植苗手以第四传动轴、第七传动轴为中心进行公转同时还以植苗传动轴为中心进行自转，植苗手自转一圈时鸭嘴栽植器进行一次开合动作(植苗手从取苗手上接过钵苗，并将钵苗栽入土壤)；植苗传动轴带动植苗手围绕植苗支撑架旋转，当鸭嘴联动板旋转到鸭嘴凸轮的凸出部位时，鸭嘴联动板带动两个鸭嘴栽植器张开，当鸭嘴联动板旋转到鸭嘴凸轮的其他部位时，两个鸭嘴栽植器合拢；植苗传动机构采用了圆齿轮的差动轮系，通过电机调速原理控制第四传动轴与第七传动轴的转速差，形成两者之间具有不同的传动比，从而针对不同的栽植株距工况，实现可调株距植苗；

取苗手从秧箱装置夹取一次幼苗后，秧箱装置带动其装载的钵苗盘同步水平横移一个穴口位置，等待取苗手下一次夹取幼苗；钵苗盘的一行穴口内幼苗均被夹取完后，秧箱装置再带动钵苗盘下移一行；如此反复直到取苗手取完钵苗盘里的幼苗；当取苗手取出钵苗并转动到推苗位置时，植苗手到达该取苗手的正下方位置，取苗手将钵苗推入鸭嘴栽植器中；当植苗手转动到变株距植苗位置时(植苗传动机构的变速转动保证鸭嘴栽植器保持直立姿态)，植苗凸轮与鸭嘴联动板处于推程段作用，鸭嘴栽植器嵌入土中并张开从而挖出穴孔，其中的钵苗落入穴孔中以完成植苗；而当植苗手再回到接苗位置时，植苗凸轮与鸭嘴联动板处于回程段作用，鸭嘴弹簧回复力使两个鸭嘴栽植器闭合。

附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

Claims (10)

1.可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：该机器人包括行走平台、移栽动力装置、秧箱装置、取苗装置、变株距植苗装置、图像识别装置、电控箱；所述行走平台包括车架、调节车架宽度的伸缩机构、调节车架高度的升降机构、用于转向和移动的行走机构；所述移栽动力装置包括第一电机(5.1)、第二电机(5.2)、由第一电机驱动的第一传动轴(6.1)、通过第一齿轮组连接第一传动轴的第二传动轴(6.2)与第三传动轴(6.3)、通过第二齿轮组连接第三传动轴的第四传动轴(6.4)与第五传动轴(6.5)、通过第三齿轮组连接第五传动轴的第六传动轴(6.6)、由第二电机驱动并与第四传动轴同轴布置的第七传动轴(6.7)；所述取苗装置包括可转动地定位在车架上的取苗回转臂(8)、设置在取苗回转臂上的两个取苗手、驱动取苗回转臂与取苗手运动的取苗传动机构；所述变株距植苗装置包括可转动地定位在车架上的植苗回转臂(15)、设置在植苗回转臂上的两个植苗手、驱动植苗旋转架与植苗手运动的植苗传动机构。

2.根据权利要求1所述的可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：所述车架包括主车架(1.1)以及可横向滑动地定位在主车架上的副车架(1.2)；所述伸缩机构包括固定在副车架上的伸缩电机(2.1)、由伸缩电机驱动的伸缩主动轮(2.2)、可转动地定位在副车架上的伸缩丝杆(2.4)、与伸缩丝杆固定的伸缩被动轮(2.3)、连接伸缩主动轮与伸缩被动轮的伸缩传动带(2.5)、与伸缩丝杆啮合并与主车架固定的伸缩螺母；所述升降机构分别主车架与副车架上，包括与主车架或副车架固定的电推缸(3.1)、分别设置在主车架或副车架前后两端的两个四杆组件、传递电推缸动力来驱动两个四杆组件运动的联动杆(3.2)；所述行走机构包括设置在四杆组件上的转向电机(4.1)、由转向电机驱动的轮架(4.2)以及设置在轮架上的行走电机(4.3)与行走轮(4.4)。

3.根据权利要求2所述的可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：所述四杆组件包括升降固定架(3.3)、第一升降杆(3.4)、第二升降杆(3.5)、升降连接架(3.6)；所述升降固定架固定在主车架或副车架上，第一升降杆与第二升降杆均可转动地铰接在升降固定架与升降连接架之间，转向电机与升降连接架固定，联动杆上设有联动滑槽(3.21)，第一升降杆的一端通过联动轴承(3.41)可滑动地定位在联动滑槽中。

4.根据权利要求3所述的可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：所述秧箱装置、取苗装置、变株距植苗装置、移栽动力装置、电控箱设置在行走平台的副车架上；所述取苗装置与变株距植苗装置上下布置并且通过连接座(1.3)设置在副车架上；所述移栽动力机构用于驱动取苗装置、变株距植苗装置、秧箱装置运动。

5.根据权利要求4所述的可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：所述取苗回转臂可转动地定位在连接座上，取苗传动机构设置在取苗回转臂中；所述取苗传动机构包括可转动地定位在取苗回转架中的取苗太阳轮(9.3)、两个取苗第一中间轮(9.1)、两个取苗第二中间轮(9.2)、两个取苗行星轮(9.4)；所述取苗太阳轮与两个取苗第一中间轮同时啮合，每个取苗第一中间轮同轴连接一个取苗第二中间轮，每个取苗第二中间轮与一个取苗行星轮啮合；所述取苗太阳轮与第六传动轴同轴布置，取苗太阳轮与连接座固定，第六传动轴与取苗回转臂固定；所述取苗太阳轮、取苗第一中间轮、取苗第二中间轮、取苗行星轮均为非圆齿轮。

6.根据权利要求5所述的可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：所述取苗手包括与取苗回转臂固定的取苗支撑架(10)、可转动地定位在取苗支撑架上的取苗外壳、与取苗行星轮及取苗外壳固定的取苗传动轴(11)、取苗夹持组件、驱动夹持组件运动的取苗传动组件；所述取苗夹持组件包括可摆动地定位在取苗外壳上的两条夹钵片(13.1)、可滑动地定位在夹钵片上的推苗块(13.2)；所述取苗传动组件包括可转动地定位在取苗外壳中并且互相啮合的取苗主动齿轮(14.1)与取苗从动齿轮(14.2)、设置在取苗外壳中并与取苗支撑架固定的取苗凸轮(14.3)、可轴向滑动地定位在取苗外壳中的推杆(14.4)、与推杆固定的后座(14.5)、两端顶住后座与取苗外壳的取苗弹簧(14.6)、与取苗从动齿轮固定用于推动后座的拨杆(14.7)。

7.根据权利要求6所述的可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：所述取苗凸轮上设有配合取苗主动齿轮的缺口(14.31)；所述推苗块固定在推杆的前端，推苗块上设有凸出部(13.21)以及与夹钵片滑动配合的滑套(13.22)，凸出部位于两条夹钵片之间；所述取苗主动齿轮与取苗从动齿轮均为扇形非圆齿轮。

8.根据权利要求7所述的可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：所述植苗回转臂可转动地定位在连接座上，植苗传动机构设置在植苗回转臂中；所述植苗传动机构包括可转动地定位在植苗回转架中的植苗太阳轮(16.1)、两个植苗中间轮(16.2)、两个植苗行星轮(16.3)；所述植苗太阳轮与两个植苗中间轮同时啮合，每个植苗中间轮与一个植苗行星轮啮合；所述植苗太阳轮与第七传动轴固定，第四传动轴与植苗回转臂固定。

9.根据权利要求8所述的可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：所述植苗手包括与植苗回转臂固定的植苗支撑架(17)、可转动地定位在植苗支撑架上的鸭嘴旋转架(18)、可摆动地定位在鸭嘴旋转架上的一对鸭嘴栽植器(19)、驱动鸭嘴栽植器开合的鸭嘴传动组件、连接鸭嘴旋转架与植苗行星轮的植苗传动轴(24)；所述鸭嘴传动组件包括与植苗支撑架固定的鸭嘴凸轮(21)、连接两个鸭嘴栽植器的鸭嘴弹簧、与其中一个鸭嘴栽植器固定的鸭嘴连杆(22)、与另一个鸭嘴栽植器固定的鸭嘴联动板(23)；所述鸭嘴联动板上设有联动槽(23.1)，鸭嘴连杆的一端通过鸭嘴连杆轴承(22.1)可滑动地定位在联动槽中，鸭嘴联动板上还设有配合鸭嘴凸轮的凸台(23.2)。

10.根据权利要求9所述的可调行距、可变株距的设施内蔬菜自主移栽机器人，其特征在于：所述电控箱(30)、图像识别装置(31)均设置在副车架上；所述电控箱分别电连接行走平台、移栽动力装置、图像识别装置。

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