本發(fā)明涉及煙草旱地作物移栽，特別是一種基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)及方法。
背景技術(shù)：
1、目前，煙草移栽仍以傳統(tǒng)人工或半自動(dòng)移栽機(jī)為主，存在作業(yè)效率低、株距與栽深不均、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題。雖有半自動(dòng)移栽機(jī)輔助，但仍需人工參與，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全程無(wú)人化作業(yè)?，F(xiàn)有移動(dòng)底盤(pán)在室外開(kāi)闊環(huán)境下絕對(duì)定位精度不足、路徑跟蹤準(zhǔn)確性差的問(wèn)題，因此，亟需一種成本適中、作業(yè)精準(zhǔn)、完全自動(dòng)化的移栽裝備。
2、在背景技術(shù)部分中公開(kāi)的所述信息僅僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)所述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足或缺陷，提供了一種基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)及方法。
2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
3、一種基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)包括，
4、四輪移動(dòng)底盤(pán)，其為移動(dòng)平臺(tái)；
5、主體架臺(tái)，其固定于所述四輪移動(dòng)底盤(pán)上；
6、苗盤(pán)，其設(shè)于所述主體架臺(tái)以放置煙苗；
7、龍門(mén)式二軸取苗機(jī)構(gòu)，其可移動(dòng)地安裝于所述主體架臺(tái)上，龍門(mén)式二軸取苗機(jī)構(gòu)包括經(jīng)由x向水平驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)的龍門(mén)架以及設(shè)于龍門(mén)架的z向垂直驅(qū)動(dòng)組件，z向垂直驅(qū)動(dòng)組件的末端設(shè)有用于從苗盤(pán)中夾取煙苗的柔性?shī)A爪；
8、閉環(huán)旋轉(zhuǎn)傳苗系統(tǒng)，其安裝于所述主體架臺(tái)上，閉環(huán)旋轉(zhuǎn)傳苗系統(tǒng)包括，
9、環(huán)形鏈條，其經(jīng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，
10、多個(gè)苗杯，其沿鏈條均布，所述苗杯在接苗工位接收所述柔性?shī)A爪釋放的煙苗，環(huán)形鏈條在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)輸送至投苗位置；
11、空間六桿栽植機(jī)構(gòu)，其安裝于主體架臺(tái)前端，其包括滑塊與連桿以構(gòu)成空間六桿機(jī)構(gòu)，
12、鴨嘴式栽植器，其連接空間六桿栽植機(jī)構(gòu)以垂直入土、開(kāi)合投苗并復(fù)位；
13、北斗rtk定位接收機(jī)，集成于所述四輪移動(dòng)底盤(pán)，實(shí)時(shí)輸出厘米級(jí)位置信息；
14、中央控制器，其電連接所述北斗rtk定位接收機(jī)、龍門(mén)式二軸取苗機(jī)構(gòu)、閉環(huán)旋轉(zhuǎn)傳苗系統(tǒng)及空間六桿栽植機(jī)構(gòu)，配置為：
15、接收預(yù)設(shè)株距路徑點(diǎn)；
16、根據(jù)北斗rtk定位接收機(jī)實(shí)時(shí)位置解算當(dāng)前坐標(biāo)；
17、當(dāng)行進(jìn)至每一預(yù)設(shè)株距坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)一次完整的栽植動(dòng)作；
18、協(xié)調(diào)控制取苗、傳苗與栽植三環(huán)節(jié)的動(dòng)作時(shí)序，實(shí)現(xiàn)端到端無(wú)人化流水線(xiàn)作業(yè)。
19、所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)中，主體架臺(tái)采用螺栓連接型材拼接的方式，將北斗rtk定位接收機(jī)、龍門(mén)式二軸取苗機(jī)構(gòu)、閉環(huán)旋轉(zhuǎn)傳苗系統(tǒng)及空間六桿栽植機(jī)構(gòu)集成在同一平臺(tái)上。
20、所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)中，龍門(mén)架的橫梁與立柱之間采用導(dǎo)軌及直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)橫梁的水平、?垂直移動(dòng)，橫梁上的執(zhí)行部件通過(guò)角碼與橫梁導(dǎo)軌連接。
21、所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)中，鴨嘴式栽植器包括可拆卸的鴨嘴夾片、開(kāi)合驅(qū)動(dòng)連桿及安裝接口，鴨嘴夾片為彈性?shī)A取結(jié)構(gòu)。
22、所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)中，所述閉環(huán)旋轉(zhuǎn)傳苗系統(tǒng)的苗杯為上開(kāi)口、底部帶限位凸緣的柔性容器，其旋轉(zhuǎn)速度與底盤(pán)行進(jìn)速度及栽植節(jié)拍動(dòng)態(tài)匹配。
23、所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)中，所述中央控制器執(zhí)行空間位置觸發(fā)控制邏輯摒棄基于時(shí)間或速度同步的栽植觸發(fā)方式，僅當(dāng)北斗rtk定位坐標(biāo)達(dá)到預(yù)設(shè)株距點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)栽植機(jī)構(gòu)動(dòng)作，確保株距誤差≤2cm。
24、所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)中，還包括安裝于四輪移動(dòng)底盤(pán)前部的仿壟檢測(cè)傳感器以實(shí)時(shí)感知壟溝位置；所述中央控制器融合北斗定位數(shù)據(jù)與仿壟傳感器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)沿壟自動(dòng)糾偏行駛。
25、所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)中，所述龍門(mén)式二軸取苗機(jī)構(gòu)的x向與z向運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，配合限位開(kāi)關(guān)或編碼器反饋，實(shí)現(xiàn)±1mm級(jí)定位精度；所述柔性?shī)A爪采用硅膠或聚氨酯仿形材料，夾持力可調(diào)。
26、所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)中，rtk定位接收機(jī)獲取的實(shí)時(shí)位姿數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳送至中央控制器，中央控制器運(yùn)行導(dǎo)航控制算法計(jì)算出驅(qū)動(dòng)指令并通過(guò)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)板，驅(qū)動(dòng)板將控制信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)四輪移動(dòng)底盤(pán)電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作，新的位姿數(shù)據(jù)再次被rtk接收機(jī)捕獲并反饋給中央控制器，形成感知決策控制閉環(huán)。
27、一種基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)的移栽方法包括，
28、接收預(yù)設(shè)株距路徑點(diǎn)，根據(jù)北斗rtk定位接收機(jī)實(shí)時(shí)位置解算當(dāng)前坐標(biāo)；
29、中央控制器運(yùn)行導(dǎo)航控制算法計(jì)算出驅(qū)動(dòng)指令并通過(guò)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)板，驅(qū)動(dòng)板將控制信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)四輪移動(dòng)底盤(pán)電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作；
30、龍門(mén)式二軸取苗機(jī)構(gòu)將柔性?shī)A爪移動(dòng)至苗盤(pán)上方，柔性?shī)A爪下降夾取煙苗并提升；
31、柔性?shī)A爪平移至接苗工位，釋放煙苗至苗杯，環(huán)形鏈條旋轉(zhuǎn)輸送；
32、苗杯旋轉(zhuǎn)至投苗點(diǎn)，煙苗落入鴨嘴栽植器，空間六桿栽植機(jī)構(gòu)推動(dòng)鴨嘴栽植器入土、開(kāi)嘴投苗、閉合并復(fù)位完成一個(gè)栽植周期；
33、四輪移動(dòng)底盤(pán)在北斗導(dǎo)航下勻速前進(jìn)，每行進(jìn)一個(gè)株距觸發(fā)下一個(gè)栽植周期。
34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明帶來(lái)的有益效果為：
35、本發(fā)明通過(guò)將北斗rtk厘米級(jí)定位技術(shù)與實(shí)時(shí)路徑跟蹤控制深度集成，實(shí)現(xiàn)了輪式底盤(pán)在室外環(huán)境下的高精度絕對(duì)定位與自主導(dǎo)航。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，響應(yīng)實(shí)時(shí)，擺脫了對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)或激光雷達(dá)等昂貴傳感器的依賴(lài)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械、園區(qū)物流、測(cè)繪巡檢等需要高精度循跡的領(lǐng)域具有顯著的成本與精度優(yōu)勢(shì)?；诒倍穼?dǎo)航的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)通過(guò)集成高精度定位、模塊化機(jī)械結(jié)構(gòu)與智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從取苗、傳苗到栽植的全流程無(wú)人化作業(yè)。實(shí)現(xiàn)了從識(shí)別、取苗、傳苗到栽植的全流程閉環(huán)自動(dòng)化，完全無(wú)需人工干預(yù)。龍門(mén)式二軸取苗機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)苗杯鏈傳苗系統(tǒng)的協(xié)同時(shí)序控制，將離散動(dòng)作變?yōu)檫B續(xù)流水線(xiàn)作業(yè)，突破了現(xiàn)有設(shè)備“人機(jī)協(xié)同”的瓶頸。深度集成北斗rtk高精度定位融合仿壟機(jī)構(gòu)和多種傳感器（對(duì)壟的位置檢測(cè)）進(jìn)行組合導(dǎo)航。不僅實(shí)現(xiàn)沿壟線(xiàn)自動(dòng)行走，更關(guān)鍵的是利用實(shí)時(shí)厘米級(jí)位置信號(hào)觸發(fā)栽植動(dòng)作，將株距控制由傳統(tǒng)的“時(shí)序控制”革新為“空間位置控制”，確保株距誤差≤2cm。栽植末端采用創(chuàng)新的空間六桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)鴨嘴式栽植器完成打孔、投苗、覆土動(dòng)作。該機(jī)構(gòu)具有急回特性和行程放大功能，能強(qiáng)制控制栽植深度和垂直度，對(duì)土壤條件變化不敏感，保證了栽植質(zhì)量的一致性。通過(guò)控制器，對(duì)底盤(pán)行走、龍門(mén)架取苗、苗杯鏈旋轉(zhuǎn)、六桿栽植機(jī)構(gòu)進(jìn)行毫秒級(jí)同步與協(xié)同控制。確保在動(dòng)態(tài)行進(jìn)中，取苗節(jié)拍、傳苗位置與栽植時(shí)機(jī)精確匹配。
36、所述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠使得本發(fā)明的技術(shù)手段更加清楚明白，達(dá)到本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施的程度，并且為了能夠讓本發(fā)明的所述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，下面以本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行舉例說(shuō)明。
1.一種基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)，其特征在于，其包括，
2.如權(quán)利要求1所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)，其特征在于，優(yōu)選的，主體架臺(tái)采用螺栓連接型材拼接的方式，將北斗rtk定位接收機(jī)、龍門(mén)式二軸取苗機(jī)構(gòu)、閉環(huán)旋轉(zhuǎn)傳苗系統(tǒng)及空間六桿栽植機(jī)構(gòu)集成在同一平臺(tái)上。
3.如權(quán)利要求1所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)，其特征在于，龍門(mén)架
4.如權(quán)利要求1所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)，其特征在于，鴨嘴式栽植器包括可拆卸的鴨嘴夾片、開(kāi)合驅(qū)動(dòng)連桿及安裝接口，鴨嘴夾片為彈性?shī)A取結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)，其特征在于，所述閉環(huán)旋轉(zhuǎn)傳苗系統(tǒng)的苗杯為上開(kāi)口、底部帶限位凸緣的柔性容器，其旋轉(zhuǎn)速度與底盤(pán)行進(jìn)速度及栽植節(jié)拍動(dòng)態(tài)匹配。
6.如權(quán)利要求1所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)，其特征在于，所述中央控制器執(zhí)行空間位置觸發(fā)控制邏輯摒棄基于時(shí)間或速度同步的栽植觸發(fā)方式，僅當(dāng)北斗rtk定位坐標(biāo)達(dá)到預(yù)設(shè)株距點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)栽植機(jī)構(gòu)動(dòng)作，確保株距誤差≤2cm。
7.如權(quán)利要求1所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)，其特征在于，還包括安裝于四輪移動(dòng)底盤(pán)前部的仿壟檢測(cè)傳感器以實(shí)時(shí)感知壟溝位置；所述中央控制器融合北斗定位數(shù)據(jù)與仿壟傳感器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)沿壟自動(dòng)糾偏行駛。
8.如權(quán)利要求1所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)，其特征在于，所述龍門(mén)式二軸取苗機(jī)構(gòu)的x向與z向運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，配合限位開(kāi)關(guān)或編碼器反饋，實(shí)現(xiàn)±1mm級(jí)定位精度；所述柔性?shī)A爪采用硅膠或聚氨酯仿形材料，夾持力可調(diào)。
9.如權(quán)利要求1所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)，其特征在于，rtk定位接收機(jī)獲取的實(shí)時(shí)位姿數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳送至中央控制器，中央控制器運(yùn)行導(dǎo)航控制算法計(jì)算出驅(qū)動(dòng)指令并通過(guò)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)板，驅(qū)動(dòng)板將控制信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)四輪移動(dòng)底盤(pán)電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作，新的位姿數(shù)據(jù)再次被rtk接收機(jī)捕獲并反饋給中央控制器，形成感知決策控制閉環(huán)。
10.一種如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的基于北斗的全自動(dòng)煙苗移栽機(jī)的移栽方法。