[發(fā)明專(zhuān)利]分盆裝土移栽機(jī)器人裝置及其自動(dòng)控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110500523.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113748804B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王保;劉權(quán);黃浩;陸昶;李穎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京藍(lán)銳自動(dòng)化科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): A01C11/02
• 分類(lèi)號(hào): A01C11/02;A01G9/08
• 代理公司: 上海市錦天城律師事務(wù)所 31273
• 代理人: 包宇

1.一種分盆裝土移栽機(jī)器人裝置，其特征在于：該裝置由自動(dòng)移栽部分（1）和分盆裝土部分（2）組成，其中，自動(dòng)移栽部分（1）包括第一可移動(dòng)式機(jī)架（11）、二軸移栽機(jī)械爪（12）、穴盤(pán)進(jìn)給裝置（13）、電氣控制箱（14）、花盆傳送裝置（15）、入土壓坑栽種裝置（16）、定盆裝置（17）、PC（18）、視覺(jué)傳感器（19），其中，

第一可移動(dòng)式機(jī)架（11）由型鋼構(gòu)成，包括帶滾輪的第一底架（110）、位于同一帶滾輪的第一底架（110）上并設(shè)置成前高后低的移栽前框（111）和移栽后框（112），其中，移栽前框（111）通過(guò)縱梁、橫梁連接形成上部、中部和下部的三個(gè)空間部分；

二軸移栽機(jī)械爪（12）包括第一電機(jī)（121）、第一同步帶模組（122）、機(jī)械爪裝置（123）、第二同步帶模組（124）、第二電機(jī)（125），其中，第一同步帶模組（122）的一端上安裝第二電機(jī)（125），第二同步帶模組（124）的上端安裝有第一電機(jī)（121）、其下端通過(guò)滑塊（126）安裝有機(jī)械爪裝置（123），第二同步帶模組（124）通過(guò)可移動(dòng)架（128）安裝在第一同步帶模組（122）的外壁上，并第一同步帶模組（122）通過(guò)其滑塊（127）與第二同步帶模組（124）傳動(dòng)連接以使第二同步帶模組（124）能沿著第一同步帶模組（122）的軸向作相對(duì)移動(dòng)；并且，二軸移栽機(jī)械爪（12）是通過(guò)第一同步帶模組（122）兩頭用安裝件(129)安裝于可移動(dòng)式機(jī)架的移栽前框（111）上部的橫梁中間位置上；

穴盤(pán)進(jìn)給裝置（13）為移栽育苗而提供的格式標(biāo)準(zhǔn)穴盤(pán)的裝置，包括育苗穴盤(pán)托盤(pán)裝置(131)、具有軸向移動(dòng)滑塊的第三同步帶模組（132）、第三電機(jī)（133），其中，第三同步帶模組（132）末端處安裝固定第三電機(jī)（133），育苗穴盤(pán)托盤(pán)裝置（131）通過(guò)滑塊安裝固定在第三同步帶模組（132）上以沿著第三同步帶模組軸線來(lái)回移動(dòng)；穴盤(pán)進(jìn)給裝置（13）通過(guò)第三同步帶模組（132）安裝在二軸移栽機(jī)械爪（12）之下移栽后框（112）中部的橫梁上，且其育苗穴盤(pán)托盤(pán)裝置(131)與其上的機(jī)械爪裝置（123）能前后上下相對(duì)移動(dòng)以使機(jī)械爪裝置從育苗穴盤(pán)托盤(pán)裝置(131)中取出育苗；

電氣控制箱（14）設(shè)置在移栽前框和移栽后框（111、112）的左側(cè)；

花盆傳送裝置（15）為傳送帶，其通過(guò)支承件設(shè)置在可移動(dòng)式機(jī)架（11）的右側(cè)、并從可移動(dòng)式機(jī)架（11）的移栽前框（111）的下部水平延伸至移栽后框(112)；從而經(jīng)過(guò)以下所述的入土壓坑栽種裝置（16）之下并與該入土壓坑栽種裝置栽種種苗后退出的花盆相對(duì)輸送連接；

入土壓坑栽種裝置（16）包括壓坑栽種裝置（161）、第四同步帶模組（162）、第四電機(jī)（163），其中，第四同步帶模組（162）通過(guò)滑塊以驅(qū)動(dòng)方式安裝連接壓坑栽種裝置（161），第四電機(jī)（163）安裝在第四同步帶模組（162）的上端處；入土壓坑栽種裝置（16）通過(guò)第四同步帶模組安裝固定在可移動(dòng)式機(jī)架（11）的栽種前框（111）右側(cè)兩個(gè)橫梁上并位于在花盆傳送裝置（15）的正上方；以及所述壓坑栽種裝置（161）與花盆傳送裝置（15）上傳送的各花盆處于相對(duì)垂直位置；

定盆裝置（17）包括第一主機(jī)架和第二主機(jī)架（171、172）、4個(gè)以上通過(guò)線性驅(qū)動(dòng)安裝件（173）間隔安裝在第一主機(jī)架（171）上的線性驅(qū)動(dòng)件（174）、4個(gè)以上通過(guò)固定件（176）和傳感器支架（177）間隔安裝在第二主機(jī)架（172）上的傳感器（175），其中，第一主機(jī)架和第二主機(jī)架（171、172）間隔相等布置，并安裝在花盆傳送裝置（15）上、入土壓坑栽種裝置（16）的正下方；

PC（18）安裝在第一可移動(dòng)式機(jī)架（11）的移栽前框（111）的上部中間橫梁上；

視覺(jué)傳感器（19）通過(guò)螺紋連接件緊固的方式安裝在第一可移動(dòng)式機(jī)架移栽前框（111）的上部一側(cè)以相對(duì)視感監(jiān)測(cè)自動(dòng)移栽部分（1）和分盆裝土部分（2）下方的工作區(qū)域；

分盆裝土部分（2）包括第二移動(dòng)式機(jī)架（20）、裝土裝置（21）、轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22）、出盆運(yùn)輸裝置（23）、空壓機(jī)（24）、分盆裝置（25）；其中，

第二移動(dòng)式機(jī)架（20）由型鋼構(gòu)成，包括帶滾輪的第二底架（201）、位于同一帶滾輪的第二底架（201）上的裝土前框（202）和裝土后框（203）；

裝土裝置（21）位于第二移動(dòng)式機(jī)架的裝土前框（202）的左上方，包括上下分別具有進(jìn)口和出口的料斗（211）、一對(duì)第一線性驅(qū)動(dòng)裝置（212）、將第一線性驅(qū)動(dòng)裝置（212）通過(guò)支架或橫梁安裝在料斗（211）的出口一側(cè)兩端的第一線性驅(qū)動(dòng)裝置安裝件（213）、以及安裝在料斗（211）的出口部位中并與第一線性驅(qū)動(dòng)裝置（212）的驅(qū)動(dòng)端連接以控制料斗（211）出口的出土量的量控隔板（214），其中，量控隔板（214）一端連接在第一線性驅(qū)動(dòng)裝置（212）的活動(dòng)端，而第一線性驅(qū)動(dòng)裝置（212）的另一端固定在第一線性驅(qū)動(dòng)裝置安裝件（213）上，所述料斗(211)的出口部位為一縮頸的漏斗部（2110），其兩側(cè)各設(shè)有一下端面具有開(kāi)口（2113）的四邊形的漏斗管（2114），每一漏斗管（2114）在一側(cè)壁上具有一第一縫隙（2111）和在位于第一縫隙（2111）之下的相對(duì)二側(cè)壁上具有對(duì)稱(chēng)設(shè)置的一對(duì)第二縫隙（2112），所述量控隔板（214）為匚形件，具有上板（2141）、側(cè)板（2142）、長(zhǎng)度大于上板（2141）的下板（2143），其中，下板（2143）與上板（2141）相對(duì)應(yīng)的表面部分中或該表面部分中間位置設(shè)有通孔（21431），側(cè)板（2142）上開(kāi)設(shè)有槽孔（21421）；

所述第一線性驅(qū)動(dòng)裝置（212）的驅(qū)動(dòng)端與量控隔板（214）的連接為通過(guò)槽孔（21421）利用螺紋緊固方式與量控隔板的側(cè)板（2142）的連接：所述量控隔板（214）通過(guò)上板（2141）和下板（2143）分別插入第一縫隙（2111）和第二縫隙（2112）以在量控隔板來(lái)回移動(dòng)時(shí)形成上板（2141）對(duì)料斗漏斗部（2110）空間連通至封閉的同時(shí)，下板（2143）則轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)開(kāi)口（2113）由封閉至連通，所述量控隔板（214）在相對(duì)料斗的漏斗管（2114）內(nèi)壁向外驅(qū)動(dòng)時(shí)利用下板與上板的長(zhǎng)度差相對(duì)封閉開(kāi)口（2113）并形成讓基質(zhì)填積的間隔空間，在相對(duì)料斗的漏斗管（2114）內(nèi)壁向內(nèi)驅(qū)動(dòng)時(shí)利用上板截取土料以及使下板的通孔（21431）與開(kāi)口（2113）連通讓土料流出；

由于量控隔板（214）相對(duì)開(kāi)口的交錯(cuò)分布無(wú)重合之處，因此配合料斗的漏斗管（2114）內(nèi)壁，下板截取土料的量為上板與下板的兩板相對(duì)面之間的容量即為所控制的土量，

于是，土壤的體積通過(guò)改變漏斗管（2114）下方的開(kāi)口（2113）、下板（2143）的通孔(21431)大小以及量控隔板的上板(2141)和下板(2143)之間距離進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；

轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22）包括葉片式轉(zhuǎn)盤(pán)（220）、圍繞轉(zhuǎn)盤(pán)（220）安裝并其一側(cè)具有一出盆口（2211）的外圓軌（221）、安裝底板（223）、安裝在安裝底板（223）上的其外具有防塵罩（2221）并與轉(zhuǎn)盤(pán)（220）傳動(dòng)連接的齒輪減速傳動(dòng)組（222）、安裝在安裝底板（223）下并與齒輪減速傳動(dòng)組（222）驅(qū)動(dòng)連接的轉(zhuǎn)臺(tái)模組（224）；轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22）通過(guò)安裝底板（223）安裝固定在第二移動(dòng)式機(jī)架（20）上；另外，

在轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22）中，外圓軌（221）圍繞在轉(zhuǎn)盤(pán)（220）周?chē)员苊馀璺湃朕D(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)輸裝置（22）后因?yàn)檗D(zhuǎn)臺(tái)上轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力導(dǎo)致盆傾倒，轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22）安裝在第二移動(dòng)式機(jī)架裝土前框（202）中并位于裝土裝置（21）的下面，或者位于料斗（211）的正下方，其轉(zhuǎn)盤(pán)（220）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其上安放的盆始終與料斗（211）出口相對(duì)，轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22）還包括一清掃件（225）,其為一具有刷毛體和后柄的長(zhǎng)條型毛刷，其通過(guò)后柄安裝在外圓軌（221）的外側(cè)壁上，其刷毛體貼在轉(zhuǎn)盤(pán)（220）的葉片下方的開(kāi)有孔的板面和葉片上側(cè)一個(gè)板面上以清除殘留在其板面上的土壤；

出盆運(yùn)輸裝置（23）包括傳送帶（231）、安裝在傳送帶（231）長(zhǎng)度方向一側(cè)固定板上的第二線性驅(qū)動(dòng)固定件（232）、通過(guò)其固定端固定于第二線性驅(qū)動(dòng)固定件（232）上的第二線性驅(qū)動(dòng)裝置（233）、具有支板的鉤子（234）、緩沖裝置（235），其中，鉤子（234）通過(guò)其支板安裝在第二線性驅(qū)動(dòng)裝置（233）的活動(dòng)端上，并且其所在的面與傳送帶（231）的表面間隔平行相對(duì)并以大部分伸出傳送帶（231）方式而位于傳送帶（231）的前端上方；

出盆運(yùn)輸裝置（23）通過(guò)其兩側(cè)的固定板安裝在第二移動(dòng)式機(jī)架（20）上；其前端與轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22）中圍繞轉(zhuǎn)盤(pán)（220）安裝的外圓軌（221）的出盆口（2211）相對(duì)連接，而其鉤子（234）通過(guò)第二線性驅(qū)動(dòng)裝置（233）驅(qū)動(dòng)以在出盆口（2211）內(nèi)來(lái)回移動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22）將裝完土的盆運(yùn)輸?shù)匠隹谔帟r(shí)，原本伸出的出盆運(yùn)輸裝置（23）的第二線性驅(qū)動(dòng)裝置的活動(dòng)端回收使得鉤子（234）得以將盆從轉(zhuǎn)盤(pán)上勾離轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22），隨后該第二線性驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)使鉤子（234）由回收轉(zhuǎn)變?yōu)樯斐龅却乱粋€(gè)盆進(jìn)入其工作區(qū)域；

空壓機(jī)（24）通過(guò)支架或橫梁安裝在第二移動(dòng)式機(jī)架的裝土后框（203）下部，其輸出的壓力氣體通過(guò)管道連接各個(gè)線性驅(qū)動(dòng)裝置和線性驅(qū)動(dòng)件；

分盆裝置（25）包括輸送模塊（251）、取盆模塊（252）、盆組進(jìn)給模塊（253），其中，輸送模塊（251）由一對(duì)間隔安放的第三線性驅(qū)動(dòng)固定件（2511）、固定安裝在第三線性驅(qū)動(dòng)固定件（2511）上的第三線性驅(qū)動(dòng)裝置（2512）以及一具有通過(guò)中板相對(duì)連接的兩臂、安裝在第三線性驅(qū)動(dòng)裝置（2512）上并與其滑塊連接以沿著第三線性驅(qū)動(dòng)裝置（2512）軸線方向移動(dòng)的取盆模塊安裝件（2513）；

取盆模塊（252）為兩個(gè)，每一個(gè)包括一第四線性驅(qū)動(dòng)裝置（2521）、安裝在第四線性驅(qū)動(dòng)裝置（2521）下面并通過(guò)滑塊驅(qū)動(dòng)連接的夾指氣缸安裝件（2522）、安裝在夾指氣缸安裝件（2522）下面的吸盆安裝件（2523）、安裝在吸盆安裝件（2523）中的吸盤(pán)（2524）以及安裝在夾指氣缸安裝件（2522）中并通過(guò)管道與吸盤(pán)（2524）工作連接的Y型夾指氣缸（2525）；所述取盆模塊（252）通過(guò)第四線性驅(qū)動(dòng)裝置（2521）安裝在輸送模塊（251）取盆模塊安裝件（2513）的兩臂的下端；

盆組進(jìn)給模塊（253）包括主架（2531）、滑軌滑塊（2532）、托盤(pán)（2533）、底板（2534）、盆組（2535）、抽式擋板（2536）、第五線性驅(qū)動(dòng)裝置（2537），其中，主架（2531）為一中間有供盆組（2535）堆放用的圍繞式限位桿、上有盆組取放開(kāi)口、兩側(cè)具有支板的框架，其通過(guò)支板固定在底板（2534）上，所述托盤(pán)（2533）為具有中間圓臺(tái)部件，安裝在底板（2534）上并使其圓臺(tái)面以托持盆組（2535），所述第五線性驅(qū)動(dòng)裝置（2537）為二個(gè)，分別安裝在主架（2531）兩個(gè)支板的內(nèi)側(cè)，所述抽式擋板（2536）為具有中心孔和外部拉手的板，安裝在主架（2531）上部；所述滑軌滑塊（2532）安裝在主架（2531）和第五線性驅(qū)動(dòng)裝置（2537）之間并通過(guò)其上的滑塊與第五線性驅(qū)動(dòng)裝置（2537）上下驅(qū)動(dòng)連接；

分盆裝置（25）與轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22）左右相對(duì)安裝在第二移動(dòng)式機(jī)架的裝土前框（202）的右方，并與轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22）形成相鄰的方式安裝固定在第二移動(dòng)式機(jī)架（20）上以將分盆裝置（25）上的盆通過(guò)輸送模塊（251）兩個(gè)一組從分盆裝置（25）轉(zhuǎn)移到裝土裝置（21）下的轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)輸裝置（22）上，

所自動(dòng)移栽部分（1）的第一可移動(dòng)式機(jī)架（11）和分盆裝土部分（2）的第二可移動(dòng)式機(jī)架（20）中的花盆傳送裝置（15）和出盆運(yùn)輸裝置（23）的兩條傳送帶如圖所示順接，兩者主體共線；

而定盆裝置（17）安裝于花盆傳送裝置（15）上，壓坑栽種裝置的正下方，被勾離的盆在傳送帶的作用下向著移栽部分運(yùn)輸移動(dòng)，運(yùn)輸過(guò)程中，花盆傳送裝置（15）和出盆運(yùn)輸裝置（23）的兩臺(tái)傳送帶持續(xù)工作，只要花盆傳送裝置（15）傳送帶的速度大于等于出盆運(yùn)輸裝置（23）傳送帶的速度，便不會(huì)堵塞；

隨后，傳送至花盆傳送裝置的盆逐個(gè)進(jìn)入定盆裝置（17），觸發(fā)定盆裝置；

當(dāng)壓坑栽種裝置工作時(shí)，花盆傳送裝置（15）停止工作，而出盆運(yùn)輸裝置（23）持續(xù)工作，當(dāng)在栽種動(dòng)作結(jié)束后，花盆傳送裝置（15）的傳送帶啟動(dòng)進(jìn)行運(yùn)輸工作，定盆裝置（17）的擋板收回，在沒(méi)有阻擋的情況下，盆組被運(yùn)輸出定盆部分，隨后下一個(gè)小周期開(kāi)始。