[发明专利]一种立柱栽培的高效无碰撞自动移栽苗序与路径

说明书

所属技术领域

本发明涉及农业机器人领域，特别涉及一种立柱栽培的高效无碰撞自动移栽苗序与路径。

背景技术

立柱式栽培因其可以充分利用竖直空间以大大提高单位土地面积产出，而得到了持续的研究与推广。但是竖直高大立柱的人工栽培管理难度极大，已成为严重影响其进一步推广普及的关键瓶颈问题，而立柱栽培的移栽等作业自动化技术成为其未来发展的必然选择。刘继展等提出了立柱移栽自动化生产模式，并进行了立柱栽培配套移栽机器人系统的开发（发明专利：自动化叶菜螺旋立柱生产系统，专利公开号CN102696323A；发明专利：立柱栽培配套的移栽机器人，专利公开号CN102823365A；发明专利：一种用于立柱栽培的机器人移栽控制系统及控制方法，专利申请号2013101885614）。

对于穴盘苗自动移栽中路径起始点不断变化下的频繁重复作业，寻找移栽机器人取苗/栽植的合理顺序与无碰撞最短作业路径对提高移栽作业成功率和效率具有决定性的作用。Ting K C、KutzLJ、钱中方等分别对平面移栽中的布局、苗序与最短路径问题进行了研究（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；錢中方,林達德.穴盤種苗移植手端之路徑規劃與分析[J].農業工程學報,1996,42(3):69－81.）。但是当穴盘秧苗向竖直方向伸展的立柱，而非平面布置的穴盘进行移栽作业时，其移栽作业路径由平面变为3D空间路径。目前尚未见针对立柱移栽最短路径的相关研究结果。

发明内容

为了解决穴盘苗对立柱自动移栽的无碰撞高效率作业问题，本发明的目的在于提供一种立柱栽培的高效无碰撞自动移栽苗序与路径，从而达到无碰撞的移栽作业累计路径最短。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种立柱栽培的高效自动移栽苗序与路径，其特征在于所述移栽路径如下：

每一周期的输送路径c中不存在秧苗（6）时，根据秧苗（6）移出所需最短位移确定取苗位最小升降路径a₀；当输送路径c中需途经其它有秧苗（6）的穴孔时，根据秧苗（6）高度确定安全提升高度h，取苗位升降路径取a₀+h以避免末端执行器（3）与秧苗（6）的碰撞；

当植苗顶点D_k不低于取苗顶点B_ij时，选择植苗顶点D_k与取苗顶点B_ij间的直线路径为输送路径c；

当植苗顶点D_k低于取苗顶点B_ij时，确定一中间点C_ij-k（1≤i≤8，1≤j≤16，1≤k≤16），中间点C_ij-k与取苗顶点B_ij高度一致并距穴盘（2）右侧边缘安全距离s，中间点C_ij-k的y轴坐标取为取苗顶点B_ij与植苗顶点D_k的y轴坐标的线性分割点。以植苗顶点D_k→中间点C_ij-k→取苗顶点B_ij间的折线路径为输送路径c。

所述穴盘（2）下右端开始同向逐行取苗，沿栽培立柱（5）自下至上栽植。

所述安全距离s为当栽培立柱（5）的植苗顶点低于穴盘（2）的取苗顶点高度时，为避免末端执行器（3）与穴盘（2）碰撞而要求中间点C_ij-k让开穴盘（2）的距离。

本发明具有有益效果。本发明通过让苗与非让苗植苗位升降路径、直线与折线输送路径的区分和取苗与栽植苗序的优化，实现无碰撞的高效立柱自动移栽，有效提高移栽作业效率。

附图说明

图1为栽培立柱及配套移栽机器人示意图。

图2为立柱自动移栽末端路径的构成与关键点。

图3为立柱自动移栽布局俯视示意图。

图4为下近端开始同向逐列取苗顺序。