[發(fā)明專(zhuān)利]一種立柱栽培的高效無(wú)碰撞自動(dòng)移栽苗序與路徑

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310700043.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103688630A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉繼展;劉煒;李萍萍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A01C11/02
• 分類(lèi)號(hào): A01C11/02
• 代理公司: 江蘇縱聯(lián)律師事務(wù)所 32253
• 代理人: 戴勇

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種立柱栽培的高效無(wú)碰撞自動(dòng)移栽苗序與路徑。

背景技術(shù)

立柱式栽培因其可以充分利用豎直空間以大大提高單位土地面積產(chǎn)出，而得到了持續(xù)的研究與推廣。但是豎直高大立柱的人工栽培管理難度極大，已成為嚴(yán)重影響其進(jìn)一步推廣普及的關(guān)鍵瓶頸問(wèn)題，而立柱栽培的移栽等作業(yè)自動(dòng)化技術(shù)成為其未來(lái)發(fā)展的必然選擇。劉繼展等提出了立柱移栽自動(dòng)化生產(chǎn)模式，并進(jìn)行了立柱栽培配套移栽機(jī)器人系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)（發(fā)明專(zhuān)利：自動(dòng)化葉菜螺旋立柱生產(chǎn)系統(tǒng)，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN102696323A；發(fā)明專(zhuān)利：立柱栽培配套的移栽機(jī)器人，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN102823365A；發(fā)明專(zhuān)利：一種用于立柱栽培的機(jī)器人移栽控制系統(tǒng)及控制方法，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?013101885614）。

對(duì)于穴盤(pán)苗自動(dòng)移栽中路徑起始點(diǎn)不斷變化下的頻繁重復(fù)作業(yè)，尋找移栽機(jī)器人取苗/栽植的合理順序與無(wú)碰撞最短作業(yè)路徑對(duì)提高移栽作業(yè)成功率和效率具有決定性的作用。Ting?K?C、KutzLJ、錢(qián)中方等分別對(duì)平面移栽中的布局、苗序與最短路徑問(wèn)題進(jìn)行了研究（Ting?K?C,Giacomelli?G?A,and?Shen?S?J.Robot?workcell?for?transplanting?of?seedlings?part?Ⅰ-layout?and?materials?flow.Transactigns?of?the?ASAE,1990,33(3):1005－1010；Kutz?L?J,Miles?G?E,Hammer?P?A,and?Krutz?G?W.Robotic?transplanting?of?bedding?plants.Transactions?of?the?ASAE,1987,30(3):586－590；錢(qián)中方,林達(dá)德.穴盤(pán)種苗移植手端之路徑規(guī)劃與分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),1996,42(3):69－81.）。但是當(dāng)穴盤(pán)秧苗向豎直方向伸展的立柱，而非平面布置的穴盤(pán)進(jìn)行移栽作業(yè)時(shí)，其移栽作業(yè)路徑由平面變?yōu)?D空間路徑。目前尚未見(jiàn)針對(duì)立柱移栽最短路徑的相關(guān)研究結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決穴盤(pán)苗對(duì)立柱自動(dòng)移栽的無(wú)碰撞高效率作業(yè)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種立柱栽培的高效無(wú)碰撞自動(dòng)移栽苗序與路徑，從而達(dá)到無(wú)碰撞的移栽作業(yè)累計(jì)路徑最短。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種立柱栽培的高效自動(dòng)移栽苗序與路徑，其特征在于所述移栽路徑如下：

每一周期的輸送路徑c中不存在秧苗（6）時(shí)，根據(jù)秧苗（6）移出所需最短位移確定取苗位最小升降路徑a₀；當(dāng)輸送路徑c中需途經(jīng)其它有秧苗（6）的穴孔時(shí)，根據(jù)秧苗（6）高度確定安全提升高度h，取苗位升降路徑取a₀+h以避免末端執(zhí)行器（3）與秧苗（6）的碰撞；

當(dāng)植苗頂點(diǎn)D_k不低于取苗頂點(diǎn)B_ij時(shí)，選擇植苗頂點(diǎn)D_k與取苗頂點(diǎn)B_ij間的直線路徑為輸送路徑c；

當(dāng)植苗頂點(diǎn)D_k低于取苗頂點(diǎn)B_ij時(shí)，確定一中間點(diǎn)C_ij-k（1≤i≤8，1≤j≤16，1≤k≤16），中間點(diǎn)C_ij-k與取苗頂點(diǎn)B_ij高度一致并距穴盤(pán)（2）右側(cè)邊緣安全距離s，中間點(diǎn)C_ij-k的y軸坐標(biāo)取為取苗頂點(diǎn)B_ij與植苗頂點(diǎn)D_k的y軸坐標(biāo)的線性分割點(diǎn)。以植苗頂點(diǎn)D_k→中間點(diǎn)C_ij-k→取苗頂點(diǎn)B_ij間的折線路徑為輸送路徑c。

所述穴盤(pán)（2）下右端開(kāi)始同向逐行取苗，沿栽培立柱（5）自下至上栽植。

所述安全距離s為當(dāng)栽培立柱（5）的植苗頂點(diǎn)低于穴盤(pán)（2）的取苗頂點(diǎn)高度時(shí)，為避免末端執(zhí)行器（3）與穴盤(pán)（2）碰撞而要求中間點(diǎn)C_ij-k讓開(kāi)穴盤(pán)（2）的距離。

本發(fā)明具有有益效果。本發(fā)明通過(guò)讓苗與非讓苗植苗位升降路徑、直線與折線輸送路徑的區(qū)分和取苗與栽植苗序的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)無(wú)碰撞的高效立柱自動(dòng)移栽，有效提高移栽作業(yè)效率。

附圖說(shuō)明

圖1為栽培立柱及配套移栽機(jī)器人示意圖。

圖2為立柱自動(dòng)移栽末端路徑的構(gòu)成與關(guān)鍵點(diǎn)。

圖3為立柱自動(dòng)移栽布局俯視示意圖。

圖4為下近端開(kāi)始同向逐列取苗順序。