一种盆栽苗木智能管理机器人系统的制作方法

本发明属于设施农业智能装备领域，尤其涉及一种盆栽苗木智能管理机器人系统。

背景技术：

设施农业因其高效的空间和资源利用率，成为近几年农业发展的热点之一。自动化发展的程度决定了设施农业的发展水平。现阶段，针对温室、苗圃盆栽苗木自动化管理设备的相关研究主要集中于温室结构、环境控制和水肥管理等方面，设备功能特异性强，虽然能够实现某一生产流程或某一生产功能，但是空间占用大，维护不便，在中小规模温室、苗圃盆栽苗木的管理上推广价值不高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种盆栽苗木智能管理机器人系统，能够实现盆栽苗木抓取、施肥、分级分选、定位放置等功能。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种盆栽苗木智能管理机器人系统，包括：车身底盘1、行走单元2、抓取单元6、分发单元7、施肥单元9、存储单元18、pcb电路板12、导航单元20、检测识别单元21、控制单元22和导轨；

所述pcb电路板12安装于导轨上，导轨的一端固定安装于车身底盘1上，

所述行走单元2安装于车身底盘1下方，用于实现机器人的行走。

所述抓取单元6用于实现花盆抓取，包括：滑轨、机械手升降齿轮6-1、机械手升降电机6-2、水平啮合大齿轮6-3、齿条6-4、机械手开合电机6-5、末端执行器6-6、机械手转动电机6-7、水平啮合小齿轮6-8、机械手外壳6-9和机械手升降滑块6-11；

所述滑轨的下端固定于车身底盘1上，所述滑轨的上端设有限位块，所述齿条6-4固定于滑轨上，所述机械手升降滑块6-11安装在滑轨上，所述机械手外壳6-9与机械手升降滑块6-11固定连接，水平啮合小齿轮6-8通过连接件ⅰ与机械手转动电机6-7相连；机械手转动电机6-7固定于机械手外壳6-9上；水平啮合大齿轮6-3固定于末端执行器6-6的延伸臂6-10上，且通过轴承与机械手外壳6-9固定连接，可绕齿条6-4转动；水平啮合大齿轮6-3与水平啮合小齿轮6-8相互啮合；机械手开合电机6-5安装于末端执行器6-6的延伸臂6-10上；机械手升降齿轮6-1通过连接件ⅱ与机械手升降电机6-2相连；机械手升降齿轮6-1与齿条6-4啮合；机械手升降电机6-2固定于机械手外壳6-9上；末端执行器6-6的前端两侧相互啮合，机械手转动电机6-7用于驱动齿轮转动实现末端执行器6-6的抱轴周向旋转；机械手升降电机6-2用于驱动机械手升降齿轮6-1沿齿条6-4转动，实现末端执行器6-6的垂直升降动作；机械手开合电机6-5用于控制末端执行器6-6的开合动作；

所述分发单元7用于实现盆栽苗木的分级分选，包括：分发平台7-1、过渡平台7-2、平台升降电机7-3、平台转动电机7-4、同步带、分发升降滑块7-5和分发滑轨7-6；

分发滑轨7-6固定于车身底盘1上，平台升降电机7-3固定于车身底盘1上，过渡平台7-2固定于分发升降滑块7-5上，分发平台7-1固定于过渡平台7-2的上方，平台转动电机7-4固定于过渡平台7-2的下方；分发平台7-1与平台转动电机7-4通过连接件ⅲ连接，平台转动电机7-4用于驱动分发平台7-1转动，实现盆栽分发功能；平台升降电机7-3通过同步带与过渡平台7-2连接，平台升降电机7-3用于卷动同步带实现过渡平台7-2的升降，进而实现分发平台7-1的升降功能；

所述存储单元18用于临时存储放置的盆栽，包括：上层物料立体仓库ⅰ10、上层物料立体仓库ⅱ11、下层物料立体仓库ⅰ8和下层物料立体仓库ⅱ13，

所述上层物料立体仓库ⅰ10和下层物料立体仓库ⅰ8分别位于机器人一侧的上方和下方，上层物料立体仓库ⅱ11和下层物料立体仓库ⅱ13分别位于机器人另一侧的上方和下方，下层物料立体仓库ⅰ8和下层物料立体仓库ⅱ13均固定于车身底盘1上，

所述施肥单元9位于分发滑轨7-6的上方；用于实现对盆栽苗木施肥，所述施肥单元9包括：施肥电机9-1、出肥口9-2、施肥漏斗9-3、槽轮9-4和施肥外壳9-5；

所述槽轮9-4安装于施肥外壳9-5的内部，施肥电机9-1安装于施肥外壳9-5的内部，槽轮9-4与施肥电机9-4通过键连接，施肥漏斗9-3安装于施肥外壳9-5上端口处，出肥口9-2固定于施肥外壳9-5一侧；施肥电机9-1用于驱动槽轮9-4转动，使肥料经施肥漏斗9-3至槽轮9-4，最后从出肥口9-2转出从而完成施肥动作；

所述导航单元20包括：四个传感器3和陀螺仪19；四个传感器3分别通过连接件ⅳ固定在车身底盘1的四周对角线上，用于检测机器人与基准面的距离；陀螺仪19水平安装于pcb电路板12预留的接口上，用于检测航向角；

所述检测识别单元21包括：两个识别模块4、树莓派23和检测开关5；两个识别模块4分别通过连接件ⅴ固定于车身底盘1两侧，用于识别盆栽苗木的种类；检测开关5固定在末端执行器6-6上，用于检测盆栽苗木的位置；树莓派23安装于pcb电路板12的后方；

所述控制单元22包括：控制器24和电机控制板，电机控制板安装于车身底盘1的下方，控制器24安装于pcb电路板12预留的接口上，控制器24通过串口与电机控制板连接，用于实现机器人运动以及各执行动作的控制。

在上述方案的基础上，所述行走单元2包括：四个全向轮2-1和四个行走电机2-2，四个全向轮2-1呈十字对称布置，四个行走电机2-2均安装于车身底盘1下方，行走电机2-2与全向轮2-1连接，用于驱动全向轮2-1转动。

在上述方案的基础上，所述过渡平台7-2上设有两个斜坡出口，分发平台7-1设有一级斜坡出口。

在上述方案的基础上，所述上层物料立体仓库ⅰ10包括：托盘ⅰ10-1、三根拨杆ⅰ10-2、挡板ⅰ10-3、挡板翻转电机ⅰ10-4、三个拨杆转动电机ⅰ10-5、仓库翻动电机ⅰ10-6、仓库升降电机14、同步带、右侧存储升降滑块10-7、两个存储滑轨10-8和左侧存储滑块10-9；

所述右侧存储升降滑块10-7安装在一个存储滑轨10-8上，所述左侧存储滑块10-9安装在另一个存储滑轨10-8上，两个存储滑轨10-8均安装于车身底盘1上，所述仓库翻动电机ⅰ10-6通过连接件ⅵ固定于右侧存储升降滑块10-7上；托盘ⅰ10-1的一端通过连接件ⅶ与仓库翻动电机ⅰ10-6相连，另一端通过轴承固定于左侧存储滑块10-9上；仓库翻动电机ⅰ10-6驱动托盘ⅰ10-1沿水平轴翻转，实现上层物料立体仓库ⅰ10的开合；仓库升降电机14通过连接件ⅷ固定于车身底盘1上，仓库升降电机14通过同步带与托盘ⅰ10-1连接，仓库升降电机14用于卷动同步带实现托盘ⅰ10-1的垂直升降；挡板翻转电机ⅰ10-4和拨杆转动电机ⅰ10-5镶嵌固定于托盘ⅰ10-1上；挡板ⅰ10-3通过连接件ⅸ与挡板翻转电机ⅰ10-4相连，挡板翻转电机ⅰ10-4驱动挡板ⅰ10-3沿水平轴翻转，以达到盆栽在上层物料立体仓库ⅰ10中的平稳存放；拨杆ⅰ10-2通过连接件与拨杆转动电机ⅰ10-5相连，三个拨杆转动电机ⅰ10-5分别驱动三根拨杆ⅰ10-2水平转动，以达到盆栽从上层物料立体仓库ⅰ10中推出至盆栽养护区16的平稳摆放。

在上述方案的基础上，所述上层物料立体仓库ⅱ11与上层物料立体仓库ⅰ10结构及原理完全相同。

在上述方案的基础上，所述下层物料立体仓库ⅰ8包括三根拨杆ⅱ8-1、三个拨杆转动电机ⅱ8-2、托盘ⅱ8-3、挡板翻转电机ⅱ8-4、挡板ⅱ8-5和仓库翻动电机ⅱ8-6；

所述仓库翻动电机ⅱ8-6通过连接件ⅹ固定于车身底盘1上；托盘ⅱ8-3的一端通过连接件ⅺ与仓库翻动电机ⅱ8-6相连，另一端通过轴承固定于车身底盘1上，仓库翻动电机ⅱ8-6驱动托盘ⅱ8-3沿水平轴翻动，实现下层物料立体仓库ⅰ8的开合；挡板翻转电机ⅱ8-4和拨杆转动电机ⅱ8-2均固定在托盘ⅱ8-3上，所述挡板ⅱ8-5通过连接件ⅻ与挡板翻转电机ⅱ8-4相连，挡板翻转电机ⅱ8-4驱动挡板ⅱ8-5沿水平轴翻转，以达到盆栽在下层物料立体仓库ⅰ8中的平稳存放；拨杆ⅱ8-1通过连接件ⅰ与拨杆转动电机ⅱ8-2相连，三个拨杆转动电机ⅱ8-2分别驱动三根拨杆ⅱ8-1水平转动，以达到盆栽从下层物料立体仓库ⅰ8中推出至盆栽养护区16的平稳摆放。

在上述方案的基础上，所述下层物料立体仓库ⅱ13与下层物料立体仓库ⅰ8结构及原理完全相同。

在上述方案的基础上，所述电机控制板分别与行走电机2-2、施肥电机9-1、机械手升降电机6-2、机械手开合电机6-5、机械手转动电机6-7、平台升降电机7-3、平台转动电机7-4、挡板翻转电机ⅰ10-4、拨杆转动电机ⅰ10-5、仓库翻动电机ⅰ10-6、仓库升降电机14、拨杆转动电机ⅱ8-2、挡板翻转电机ⅱ8-4、仓库翻动电机ⅱ8-6连接，

所述控制器24分别与传感器3、树莓派23、检测开关5和陀螺仪19连接。

在上述方案的基础上，所述控制器24采用stm32f429单片机。

一种盆栽苗木智能管理机器人系统的操作方法，包括以下步骤：

s1启动管理机器人17，管理机器人17初始化；

s2管理机器人17通过传感器3读取数据，然后通过控制器24控制行走电机2-2实现行走；

s3管理机器人17通过识别模块4和检测开关5，完成对待管理盆栽的分类判断和定位；

s4管理机器人17通过末端执行器6-6的升降和开合动作，完成对盆栽苗木15底部花盆的抓取；

s5管理机器人17通过施肥单元9对盆栽苗木15进行施肥；

s6管理机器人17通过分发平台7-1完成对抓取盆栽苗木的分级分选，并分发至不同的物料立体仓库暂存；

s7管理机器人17将盆栽苗木15运送到盆栽养护区16，通过拨杆ⅰ10-2将盆栽从仓库推出；

s8管理机器人17恢复初始状态返回机器维护区。

本发明的有益技术效果：

本发明能够单机完成盆栽抓取转运、施肥、分级分选、定位放置等功能，具有集成度高，自动化程度高，成本低等优点，能够灵活应用于中小型的温室、花圃等设施农业环境，最大程度减少人工参与，节省劳动力，提高经济效益。

附图说明

本发明有如下附图：

图1为盆栽苗木智能管理机器人整机结构示意图；

图2为盆栽苗木智能管理机器人行走单元呈十字对称布置的全向轮结构示意图，图2(a)为盆栽苗木智能管理机器人行走单元呈十字对称布置的全向轮结构示意图一，图2(b)为盆栽苗木智能管理机器人行走单元呈十字对称布置的全向轮结构示意图二；

图3为盆栽苗木智能管理机器人抓取单元结构示意图，图3(a)为盆栽苗木智能管理机器人抓取单元结构左视图，图3(b)为盆栽苗木智能管理机器人抓取单元结构右视图；

图4为盆栽苗木智能管理机器人分发单元结构示意图，图4(a)为盆栽苗木智能管理机器人分发单元结构左视图，图4(b)为盆栽苗木智能管理机器人分发单元结构右视图；

图5为盆栽苗木智能管理机器人施肥单元结构示意图；图5(a)为施肥单元结构示意图，图5(b)为施肥单元的剖视图；

图6为盆栽苗木智能管理机器人存储单元物料立体仓库结构示意图，图6(a)为盆栽苗木智能管理机器人存储单元上层物料立体仓库结构左视图，图6(b)为盆栽苗木智能管理机器人存储单元上层物料立体仓库结构俯视图，图6(c)为盆栽苗木智能管理机器人存储单元下层物料立体仓库结构左视图，图6(d)为盆栽苗木智能管理机器人存储单元下层物料立体仓库结构俯视图；

图7为盆栽苗木智能管理机器人的控制系统硬件连接关系示意框图；

图8为盆栽苗木智能管理机器人的作业流程示意图；

图9为盆栽苗木智能管理机器人应用测试的模拟花圃环境图；

图10为盆栽苗木智能管理机器人模拟环境下仿真效果图；

附图标记：

1-车身底盘，2-行走单元，2-1-全向轮，2-2-行走电机，3-传感器，4-识别模块，5-检测开关，6-抓取单元，6-1-机械手升降齿轮，6-2-机械手升降电机，6-3-水平啮合大齿轮，6-4-齿条，6-5-机械手开合电机，6-6-末端执行器，6-7-机械手转动电机，6-8-水平啮合小齿轮，6-9-机械手外壳，6-10-延伸臂，6-11-机械手升降滑块，7-分发单元，7-1-分发平台，7-2-过渡平台，7-3-平台升降电机，7-4-平台转动电机，7-5-分发升降滑块，7-6-分发滑轨，8-下层物料立体仓库ⅰ，8-1-拨杆ⅱ，8-2-拨杆转动电机ⅱ，8-3-托盘ⅱ，8-4-挡板翻转电机ⅱ，8-5-挡板ⅱ，8-6-仓库翻动电机ⅱ，9-施肥单元，9-1-施肥电机，9-2-出肥口，9-3-施肥漏斗，9-4-槽轮，9-5-施肥外壳，10-上层物料立体仓库ⅰ，10-1-托盘ⅰ，10-2-拨杆ⅰ，10-3-挡板ⅰ，10-4-挡板翻转电机ⅰ，10-5-拨杆转动电机ⅰ，10-6-仓库翻动电机ⅰ，10-7-右侧存储升降滑块，10-8-存储滑轨，10-9-左侧存储升降滑块，11-上层物料立体仓库ⅱ，12-pcb电路板，13-下层物料立体仓库ⅱ，14-仓库升降电机，15-盆栽苗木，16-盆栽养护区，17-管理机器人，18-存储单元，19-陀螺仪，20-导航单元，21-检测识别单元，22-控制单元，23-树莓派，24-控制器。

具体实施方式

以下结合附图1-10对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种盆栽苗木智能管理机器人机构与系统。包括：车身底盘1、行走单元2、抓取单元6、分发单元7、施肥单元9、存储单元18、pcb电路板12、导航单元20、检测识别单元21和控制单元22和导轨；

所述pcb电路板12安装于导轨上，导轨的一端固定安装于车身底盘1上，

所述行走单元2安装于车身底盘1下方，用于实现机器人的行走。

所述抓取单元6用于实现花盆抓取，如图3(a)-3(b)所示，包括：滑轨、机械手升降齿轮6-1、机械手升降电机6-2、水平啮合大齿轮6-3、齿条6-4、机械手开合电机6-5、末端执行器6-6、机械手转动电机6-7、水平啮合小齿轮6-8、机械手外壳6-9和机械手升降滑块6-11；

所述滑轨的下端固定于车身底盘1上，所述滑轨的上端设有限位块，所述齿条6-4固定于滑轨上，所述机械手升降滑块6-11安装在滑轨上，所述机械手外壳6-9与机械手升降滑块6-11固定连接，水平啮合小齿轮6-8通过连接件ⅰ与机械手转动电机6-7相连；机械手转动电机6-7固定于机械手外壳6-9上；水平啮合大齿轮6-3固定于末端执行器6-6的延伸臂6-10上，且通过轴承与机械手外壳6-9固定连接，可绕齿条6-4转动；水平啮合大齿轮6-3与水平啮合小齿轮6-8相互啮合；机械手开合电机6-5安装于末端执行器6-6的延伸臂6-10上；机械手升降齿轮6-1通过连接件ⅱ与机械手升降电机6-2相连；机械手升降齿轮6-1与齿条6-4啮合；机械手升降电机6-2固定于机械手外壳6-9上；末端执行器6-6的前端两侧相互啮合，机械手转动电机6-7用于驱动齿轮转动实现末端执行器6-6的抱轴周向旋转；机械手升降电机6-2用于驱动机械手升降齿轮6-1沿齿条6-4转动，实现末端执行器6-6的垂直升降动作；机械手开合电机6-5用于控制末端执行器6-6的开合动作；

所述分发单元7用于实现盆栽苗木的分级分选，如图4(a)-4(b)所示，包括：分发平台7-1、过渡平台7-2、平台升降电机7-3、平台转动电机7-4、同步带、分发升降滑块7-5和分发滑轨7-6；

分发滑轨7-6固定于车身底盘1上，平台升降电机7-3固定于车身底盘1上，过渡平台7-2固定于分发升降滑块7-5上，分发平台7-1固定于过渡平台7-2的上方，平台转动电机7-4固定于过渡平台7-2的下方；分发平台7-1与平台转动电机7-4通过连接件ⅲ连接，平台转动电机7-4用于驱动分发平台7-1转动，实现盆栽分发功能；平台升降电机7-3通过同步带与过渡平台7-2连接，平台升降电机7-3用于卷动同步带实现过渡平台7-2的升降，进而实现分发平台7-1的升降功能；

如图6(a)-6(d)所示，所述存储单元18用于临时存储放置的盆栽，包括：上层物料立体仓库ⅰ10、上层物料立体仓库ⅱ11、下层物料立体仓库ⅰ8和下层物料立体仓库ⅱ13，

所述上层物料立体仓库ⅰ10和下层物料立体仓库ⅰ8分别位于机器人一侧的上方和下方，上层物料立体仓库ⅱ11和下层物料立体仓库ⅱ13分别位于机器人另一侧的上方和下方，下层物料立体仓库ⅰ8和下层物料立体仓库ⅱ13均固定于车身底盘1上，

所述施肥单元9位于分发滑轨7-6的上方；用于实现对盆栽苗木施肥，如图5(a)-5(b)所示，所述施肥单元9包括：施肥电机9-1、出肥口9-2、施肥漏斗9-3、槽轮9-4和施肥外壳9-5；

所述槽轮9-4安装于施肥外壳9-5的内部，施肥电机9-1安装于施肥外壳9-5的内部，槽轮9-4与施肥电机9-4通过键连接，施肥漏斗9-3安装于施肥外壳9-5上端口处，出肥口9-2固定于施肥外壳9-5一侧；施肥电机9-1用于驱动槽轮9-4转动，使肥料经施肥漏斗9-3至槽轮9-4，最后从出肥口9-2转出从而完成施肥动作；

所述导航单元20包括：四个传感器3和陀螺仪19；四个传感器3分别通过连接件ⅳ固定在车身底盘1的四周对角线上，用于检测机器人与基准面的距离；陀螺仪19水平安装于pcb电路板12预留的接口上，用于检测航向角；

所述检测识别单元21包括：两个识别模块4、树莓派23和检测开关5；两个识别模块4分别通过连接件ⅴ固定于车身底盘1两侧，用于识别盆栽苗木的种类；检测开关5固定在末端执行器6-6上，用于检测盆栽苗木的位置；树莓派23安装于pcb电路板12的后方；

识别算法分为两个阶段实现。第一阶段为预备处理，具体步骤为通过大津法、边缘提取算法对多种盆栽苗木进行轮廓的初步提取，将获得到的图像进行人工标记，然后送入支持向量机进行训练，支持向量机训练完成后，将支持向量机状态保存；第二阶段为识别阶段，具体步骤为通过大津法、边缘提取算法对盆栽苗木进行轮廓的初步提取，将获得到的图像送入训练好的支持向量机进行结果预测，得到计算结果即为盆栽苗木的种类。上述大津法、边缘提取算法、支持向量机算法不在此权利申请范围内。

所述控制单元22基于单片机和树莓派实现系统的控制和数据的处理，包括：控制器24和电机控制板，电机控制板安装于车身底盘1的下方，控制器24安装于pcb电路板12预留的接口上，控制器24与电机控制板连接，用于实现机器人运动以及各执行动作的控制。

所述行走单元2，用于实现机器人行走。如图2(a)-2(b)所示，所述行走单元2包括：四个全向轮2-1和四个行走电机2-2，四个全向轮2-1呈十字对称布置，四个行走电机2-2均安装于车身底盘1下方，行走电机2-2与全向轮2-1连接，用于驱动全向轮2-1转动。上述物料立体仓库所使用的翻转电机需要占用一定的空间，因此全向轮2-1为十字布置，剩余空间均匀对称。

所述上层物料立体仓库ⅰ10包括：托盘ⅰ10-1、三根拨杆ⅰ10-2、挡板ⅰ10-3、挡板翻转电机ⅰ10-4、三个拨杆转动电机ⅰ10-5、仓库翻动电机ⅰ10-6、仓库升降电机14、同步带、右侧存储升降滑块10-7、两个存储滑轨10-8和左侧存储滑块10-9；

所述右侧存储升降滑块10-7安装在一个存储滑轨10-8上，所述左侧存储滑块10-9安装在另一个存储滑轨10-8上，两个存储滑轨10-8均安装于车身底盘1上，所述仓库翻动电机ⅰ10-6通过连接件ⅵ固定于右侧存储升降滑块10-7上；托盘ⅰ10-1的一端通过连接件ⅶ与仓库翻动电机ⅰ10-6相连，另一端通过轴承固定于左侧存储滑块10-9上；仓库翻动电机ⅰ10-6驱动托盘ⅰ10-1沿水平轴翻转，实现上层物料立体仓库ⅰ10的开合；仓库升降电机14通过连接件ⅷ固定于车身底盘1上，仓库升降电机14通过同步带与托盘ⅰ10-1连接，仓库升降电机14用于卷动同步带实现托盘ⅰ10-1的垂直升降；挡板翻转电机ⅰ10-4和拨杆转动电机ⅰ10-5镶嵌固定于托盘ⅰ10-1上；挡板ⅰ10-3通过连接件ⅸ与挡板翻转电机ⅰ10-4相连，挡板翻转电机ⅰ10-4驱动挡板ⅰ10-3沿水平轴翻转，以达到盆栽在上层物料立体仓库ⅰ10中的平稳存放；拨杆ⅰ10-2通过连接件与拨杆转动电机ⅰ10-5相连，三个拨杆转动电机ⅰ10-5分别驱动三根拨杆ⅰ10-2水平转动，以达到盆栽从上层物料立体仓库ⅰ10中推出至盆栽养护区16的平稳摆放。

在上述方案的基础上，所述上层物料立体仓库ⅱ11与上层物料立体仓库ⅰ10结构及原理完全相同。

在上述方案的基础上，所述下层物料立体仓库ⅰ8包括三根拨杆ⅱ8-1、三个拨杆转动电机ⅱ8-2、托盘ⅱ8-3、挡板翻转电机ⅱ8-4、挡板ⅱ8-5和仓库翻动电机ⅱ8-6；

所述仓库翻动电机ⅱ8-6通过连接件ⅹ固定于车身底盘1上；托盘ⅱ8-3的一端通过连接件ⅺ与仓库翻动电机ⅱ8-6相连，另一端通过轴承固定于车身底盘1上，仓库翻动电机ⅱ8-6驱动托盘ⅱ8-3沿水平轴翻动，实现下层物料立体仓库ⅰ8的开合；挡板翻转电机ⅱ8-4和拨杆转动电机ⅱ8-2均固定在托盘ⅱ8-3上，所述挡板ⅱ8-5通过连接件ⅻ与挡板翻转电机ⅱ8-4相连，挡板翻转电机ⅱ8-4驱动挡板ⅱ8-5沿水平轴翻转，以达到盆栽在下层物料立体仓库ⅰ8中的平稳存放；拨杆ⅱ8-1通过连接件ⅰ与拨杆转动电机ⅱ8-2相连，三个拨杆转动电机ⅱ8-2分别驱动三根拨杆ⅱ8-1水平转动，以达到盆栽从下层物料立体仓库ⅰ8中推出至盆栽养护区16的平稳摆放。

在上述方案的基础上，所述下层物料立体仓库ⅱ13与下层物料立体仓库ⅰ8结构及原理完全相同。

在上述方案的基础上，所述电机控制板分别与行走电机2-2、施肥电机9-1、机械手升降电机6-2、机械手开合电机6-5、机械手转动电机6-7、平台升降电机7-3、平台转动电机7-4、挡板翻转电机ⅰ10-4、拨杆转动电机ⅰ10-5、仓库翻动电机ⅰ10-6、仓库升降电机14、拨杆转动电机ⅱ8-2、挡板翻转电机ⅱ8-4、仓库翻动电机ⅱ8-6连接，

所述控制器24分别与传感器3、树莓派23、检测开关5和陀螺仪19连接。

在上述方案的基础上，所述控制器24采用stm32f429单片机。

具体应用如下：①控制行走步进电机2-2、仓库升降电机14，以实现机器人的行走和物料立体仓库的升降；②获取并记录测距传感器3的测量数据；③获取并记录陀螺仪19的偏航角；④获取并记录检测开关5的检测电平；⑤控制机械手升降电机6-2、平台升降电机7-3和施肥电机9-1，分别实现末端执行器6-6的升降动作、分发平台7-1的升降和槽轮9-4的转动；⑥通过串口与电机控制板通信，通过电机控制板控制多路电机，实现末端执行器6-6的抓合、上层物料立体仓库ⅰ10的开关、挡板ⅰ10-3的开合等，达到盆栽苗木分类存储的目的。

图8为本发明盆栽植物智能管理机器人工作流程示意图。接入控制器24和树莓派23控制，启动机器人，完成机器人的初始化；机器人通过陀螺仪19读取偏航角，通过激光测距传感器3确定机器人与基准面的距离，通过单片机控制四个行走步进电机2-2，进而驱动四个十字布置的全向轮2-1实现机器人行走；通过安装于机器人两侧的识别模块4识别盆栽植物的种类，通过检测开关5确定盆栽植物的位置，完成对待管理盆栽的定位和分类判断；机器人通过抓取单元6的末端执行器6-6的升降和张合动作完成对盆栽植物花盆的抓取；抓取单元6将盆栽苗木置于漏斗出肥口9-2的正下方，通过施肥电机9-1驱动槽轮9-4转动，从而使肥料经施肥漏斗9-3从出肥口9-2正下方转出，实现机器人对盆栽苗木的施肥处理；通过机械手的抱轴周向转动将抓取的盆栽放至分发平台7-1上；分发平台7-1固定于过渡平台7-2上，过渡平台7-2有两个斜坡出口，机器人通过平台转动电机7-4驱动分发平台7-1周向转动，使盆栽植物按照种类从分发平台7-1的一级斜坡缓速滑出，通过过渡平台7-2分发至上层物料立体仓库ⅰ10和下层物料立体仓库ⅰ8；上层物料立体仓库ⅰ10内含挡板ⅰ10-3和拨杆ⅰ10-2，分别由挡板翻动电机ⅰ10-4和拨杆转动电机ⅰ10-5驱动，盆栽苗木进入仓库后，通过挡板ⅰ10-3抵消盆栽植物从分发平台7-1斜坡滑下的微小动力(防倾倒)，然后通过拨杆7-110-2将植物轻微拨至仓库内部(防聚堆)；最后机器人将盆栽苗木运输到盆栽养护区16，再通过拨杆7-110-2将盆栽从仓库缓慢推出，实现盆栽苗木的智能分类管理。

以下所示的盆栽苗木智能管理机器人的实例是对以上所述过程的实际应用测试。

测试目的：验证本发明的有效性及实用性，检测盆栽苗木智能管理机器人的各机构单元是否运行良好。

过程设计：参考图8的操作步骤，具体过程为：

①创建模拟花圃环境(图9所示)，环境中盆栽按行混合布置，上下不同放置区域代表不同的盆栽养护区16。创建盆栽植物拾取、识别、分类、施肥、转运的完整连续作业任务。

②接入单片机和树莓派控制，机器人启动，完成机器人初始化，物料立体仓库区的托盘打开并且上升到工作位置。

③机器人通过陀螺仪19读取偏航角，通过测距传感器3确定机器人与基准面的距离，通过单片机控制四个行走步进电机2-2，进而驱动四个十字布置的全向轮2-1转动，机器人离开初始维护区；

④机器人通过识别模块4识别盆栽苗木的种类，通过检测开关5确定盆栽苗木的位置，完成对待管理盆栽的定位和分类判断；

⑤机器人通过末端执行器6-6的升降和张合动作完成对盆栽苗木的抓取；

⑥机器人将盆栽苗木置于漏斗出肥口9-2的正下方，通过施肥电机9-1驱动槽轮9-4转动，从而使肥料经施肥漏斗9-3从出肥口9-2正下方转出，实现机器人对盆栽苗木的施肥；

⑦通过末端执行器6-6的抱轴周向转动将抓取的盆栽放至分发平台7-1上；分发平台7-1固定于过渡平台7-2上，过渡平台7-2有两个斜坡出口，机器人通过平台转动电机7-4驱动分发平台7-1周向转动，使盆栽苗木按照种类从分发平台7-1的一级斜坡缓速滑出，通过过渡平台7-2分发至四个不同的物料立体仓库；

⑧立体仓库内含挡板ⅰ10-3和拨杆ⅰ10-2，分别由挡板翻动电机ⅰ10-4和拨杆转动电机ⅰ10-5驱动，盆栽植物进入仓库后，通过挡板ⅰ10-3抵消盆栽植物从分发平台斜坡滑下的微小动力(防倾倒)，然后通过拨杆ⅰ10-2将植物轻微拨至仓库内部(防聚堆)；

⑨最后机器人将盆栽苗木运输到不同的盆栽养护区16，再通过拨杆ⅰ10-2将盆栽从仓库推出，实现盆栽苗木的智能分类管理。而后机器人恢复初始状态返回机器人维护区。

⑩随机更改不同的盆栽苗木摆放顺序，重复上述②到⑨的步骤。

如图10所示，为本发明提出的盆栽苗木智能管理机器人机构与系统在模拟环境下的应用效果，能够稳定完成盆栽苗木的智能管理。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无任何遗漏或将本发明限于所公开的形式。对于本领域技术人员而言，基于本发明作出的改变也属于本发明的保护范围。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。