植物智能立体生长系统的制作方法

本发明涉及一种植物智能立体生长系统。

背景技术：

数字化植物工厂在现代农业领域中发展迅速，伴随着人工智能技术的快速发展，无人化作业已逐渐涉及更多领域。为了更加有效地提升数字化植物工厂的作业效率，节约极为宝贵的空间资源，研发一种能够将植物生长模块进行任意高度的自动安全放置、取走的新的植物生长采摘自动取放系统，进而实现植物便捷快速的集约化生长采摘方式，是一件十分必要的工作。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺少一种能将植物生长模块自动取放的自动化植物智能立体生长系统的缺陷，而提供一种植物智能立体生长系统。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供了一种植物智能立体生长系统，包括：

植物生长架和至少一个植物生长模块，所述植物生长架上设有至少一个用于放置所述植物生长模块的放置支架；

取放机构，所述取放机构能将所述植物生长模块移动至指定的所述放置支架，或将指定的所述植物生长模块从所述放置支架上取出；

控制系统，所述控制系统控制所述取放机构动作。

本发明提供的植物智能立体生长系统中的取放机构能够将所述的植物生长模块移动至指定的所述放置支架上，本领域技术人员可以想到的是在所述放置支架上设定指定位置用于放置或固定所述植物生长模块。

较佳地，所述取放机构包括两个取放单元，两个所述取放单元分别位于所述植物生长架的两侧，所述取放单元包括取放部，所述植物生长模块的两端分别设有一个连接端口，两个所述取放部对应所述植物生长模块的两端的连接端口，所述取放部与所述连接端口可拆卸连接。

较佳地，所述连接端口上设有吊孔，所述取放部包括伸缩杆、伸缩驱动部和限位块，所述限位块位于所述伸缩杆的端部，所述伸缩驱动部能驱动所述伸缩杆伸入或退出所述吊孔。

较佳地，所述吊孔分为位于上方的限位区和位于下方的卡入区，所述限位块与所述卡入区平行的截面积小于所述卡入区的面积，所述限位区从下至上逐渐变窄，所述限位区的沿水平方向的宽度小于所述限位块沿水平方向的宽度并大于所述伸缩杆沿水平方向的宽度。

较佳地，所述伸缩驱动部包括伸缩驱动电机、第一连杆、第二连杆、支撑座，所述支撑座设有供所述伸缩杆穿过的支撑孔，所述伸缩杆远离所述限位块的一端与所述第二连杆的一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述第一连杆的一端铰接，所述第一连杆的另一端固定套在所述伸缩驱动电机的转动轴上，所述伸缩驱动电机与所述控制系统通信连接。

较佳地，所述取放单元还包括一根竖直导轨和两根水平导轨、竖直驱动部、水平驱动部和移动座，所述竖直导轨的两端分别安装在两根所述水平导轨上，所述取放部固定在所述移动座上，所述移动座安装在所述竖直导轨上，所述取放部、移动座在所述竖直驱动部的驱动下沿所述竖直导轨移动，所述竖直导轨在所述水平驱动部的驱动下沿所述水平导轨移动。

较佳地，所述移动座设有导向槽，所述竖直导轨设有导向条，所述导向槽卡在所述导向条上，所述导向槽能在所述导向条上移动。

较佳地，所述移动座上设有多个偏心轮，多个所述偏心轮沿所述竖直导轨的外表面布置，所述偏心轮的外周面抵靠在所述竖直导轨的外表面上。本领域技术人员可以选择可调节偏心轮。

较佳地，所述竖直驱动部包括传送链、竖直驱动电机和两组传动轮，两组所述传动轮位于所述竖直导轨的两端，所述传送链连接于两组所述传动轮之间，所述移动座固定在所述传送链上，其中一组所述传动轮的转动轴与所述竖直驱动电机的转动轴连接，所述竖直驱动电机与所述控制系统通信连接。

在本发明提供的植物智能立体生长系统中，所述竖直驱动部中的所述传送链可为但不限制为常规的传送链、传送带或传送绳。

较佳地，所述竖直导轨的端部具有多个侧向限位轮，多个所述侧向限位轮分布于所述水平导轨的两侧，所述侧向限位轮的外周面与所述水平导轨的侧面接触。

较佳地，所述水平驱动部包括驱动轮、水平驱动电机，所述驱动轮的转动轴枢接于所述竖直导轨的端部，所述驱动轮的转动轴垂直于所述水平导轨的延伸方向，所述驱动轮的外周面与所述水平导轨的表面接触，所述驱动轮的转动轴与所述水平驱动电机的转动轴连接，所述水平驱动电机与所述控制系统通信连接。

较佳地，所述竖直导轨上设有测距仪，所述水平导轨的端部设有测距板，所述测距仪能测量所述测距板至所述测距仪之间的距离，所述测距仪与所述控制系统通信连接。较佳地，所述竖直导轨上设有编码器，两个所述取放单元的编码器之间通信连接，所述编码器与所述控制系统通信连接。

较佳地，所述植物智能立体生长系统还包括能放置所述植物生长模块的周转工位，所述取放机构能将所述植物生长模块在所述植物生长架的放置支架与所述周转工位之间移动。

较佳地，所述植物生长架的数量为多个，两个所述植物生长架之间设置有至少一个所述周转工位。

较佳地，所述控制系统包括控制中心和操作面板，所述控制中心根据所述操作面板传送的数据控制所述取放机构动作。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

该植物智能立体生长系统，通过自动化设备移动植物生长模块，实现了植物自动化快速灵活放置，立体空间生长采摘，结构科学合理，而且在植物种植、采摘、活体运输、活体转栽、短期存养等方面都十分便捷，大幅节约了种植空间。

附图说明

图1为本发明植物智能立体生长系统的结构示意图。

图2为图1所示的植物智能立体生长系统的取放单元的结构示意图。

图3为图1所示的植物智能立体生长系统的植物生长架、周转工位的结构示意图。

图4为图1所示的植物智能立体生长系统的植物生长架、植物生长模块的结构示意图。

图5为图4所示的植物生长模块的局部放大图。

图6为图1所示的植物智能立体生长系统的取放单元的局部示意图。

图7为图1所示的植物智能立体生长系统的取放单元的水平导轨、竖直驱动部、水平驱动部的示意图。

图8为图1所示的植物智能立体生长系统的取放单元的水平导轨、竖直驱动部、竖直导轨的示意图。

附图标记说明

植物生长架1

放置支架11

植物生长模块2

连接端口21

吊孔22

限位区221

卡入区222

取放单元3

取放部31

伸缩杆311

限位块312

伸缩驱动电机313

第一连杆314

第二连杆315

支撑座316

支撑孔317

竖直导轨32

导向条321

侧向限位轮322

水平导轨33

竖直驱动部34

传送链341

竖直驱动电机342

传动轮343

水平驱动部35

水平驱动电机351移动座36

导向槽361

偏心轮362

测距仪37

测距板38

编码器39

电控箱310

周转工位4

放置空间41

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，本发明提供一种植物智能立体生长系统，包括植物生长架1、取放机构、控制系统和至少一个植物生长模块2，植物生长架1上设有至少一个用于放置植物生长模块2的放置支架11；取放机构能将植物生长模块2移动至指定的放置支架11，或将指定的植物生长模块2从放置支架11上取出；控制系统控制取放机构动作。

在控制系统的控制下，取放机构可将植物生长模块2拿起并移动。根据控制系统收到的指令，取放机构能将植物生长模块2移动至指定的放置支架11，或将指定的植物生长模块2从放置支架11上取出，从而实现了植物自动化地快速灵活放置，立体空间生长采摘。

如图1至图2所示，取放机构包括两个取放单元3，两个取放单元3分别位于植物生长架1的两侧，取放单元3包括取放部31，植物生长模块2的两端分别设有一个连接端口21，两个取放部31对应植物生长模块2的两端的连接端口21，取放部31与连接端口21可拆卸连接。两个取放部31同时与植物生长模块2的两端的连接端口21连接，两个取放部31再同步移动，将植物生长模块2平稳吊起并移动至指定位置。

取放部31与连接端口21的具体连接结构如图4至图5所示。连接端口21上设有吊孔22，取放部31包括伸缩杆311、伸缩驱动部和限位块312，限位块312位于伸缩杆311的端部，伸缩驱动部能驱动伸缩杆311伸入或退出吊孔22。伸缩杆311伸入吊孔22后，取放部31移动将连接端口21提起，将植物生长模块2平稳吊起并移动至指定位置；待植物生长模块2放置平稳后，伸缩杆311向下移动至限位块312能顺利退出吊孔22的位置，缩回伸缩杆311、限位块312，使取放部31与植物生长模块2脱离。其中，限位块312的作用是在伸缩杆311将连接端口21提起时，防止连接端口21从伸缩杆311的端部脱落。

如图5所示，为了使伸缩杆311将连接端口21提起时，植物生长模块2更加地稳定，吊孔22分为位于上方的限位区221和位于下方的卡入区222，限位块312与卡入区222平行的截面积小于卡入区222的面积，限位区221从下至上逐渐变窄，限位区221的沿水平方向的宽度小于限位块312沿水平方向的宽度并大于伸缩杆311沿水平方向的宽度。在伸缩杆311伸入吊孔22的过程中，伸缩杆311、限位块312从卡入区222伸入；在伸缩杆311将连接端口21提起时，伸缩杆311移动至限位区221，由于限位区221的宽度小于限位块312的宽度，在伸缩杆311将连接端口21提起并移动的过程中，伸缩杆311不会从吊孔22中脱落。

如图7所示，伸缩驱动部包括伸缩驱动电机313、第一连杆314、第二连杆315、支撑座316，支撑座316设有供伸缩杆311穿过的支撑孔317，伸缩杆311远离限位块312的一端与第二连杆315的一端铰接，第二连杆315的另一端与第一连杆314的一端铰接，第一连杆314的另一端固定套在伸缩驱动电机313的转动轴上，伸缩驱动电机313与控制系统通信连接。伸缩驱动电机313的转动轴转动时，第一连杆314转动并通过第二连杆315带动伸缩杆311在支撑孔317中移动，从而实现了伸缩杆311的伸缩运动。

取放部31的位置移动通过以下结构实现。如图1至图3所示，取放单元3还包括一根竖直导轨32和两根水平导轨33、竖直驱动部34、水平驱动部35和移动座36，竖直导轨32的两端分别安装在两根水平导轨33上，取放部31固定在移动座36上，移动座36安装在竖直导轨32上，取放部31、移动座36在竖直驱动部34的驱动下沿竖直导轨32移动，竖直导轨32在水平驱动部35的驱动下沿水平导轨33移动。通过竖直导轨32在水平导轨33上的水平移动以及取放部31在竖直导轨32上的上下移动，可实现取放部31移动至指定位置。

位于地面上的水平导轨33可固定于地面上。位于上方的水平导轨33可以直接固定在支撑柱上，支撑柱的底部埋置于地下进行固定，或者支撑柱的底部与位于地面上的水平导轨33固定连接；或者位于上方的水平导轨33的两端直接固定在墙体、温室大棚的支撑梁等可固定的物体上。

如图6所示，移动座36设有导向槽361，竖直导轨32设有导向条321，导向槽361卡在导向条321上，导向槽361能在导向条321上移动。通过导向槽361在导向条321上的移动，使移动座36能沿竖直导轨32移动。

移动座36上设有多个偏心轮362，多个偏心轮362沿竖直导轨32的外表面布置，偏心轮362的外周面抵靠在竖直导轨32的外表面上。通过调整偏心轮362，使移动座36、竖直导轨32的相对位置可以稍作调整，移动座36能顺利地沿竖直导轨32移动。

如图7至图8所示，移动座36的上下移动通过竖直驱动部34来实现。竖直驱动部34包括传送链341、竖直驱动电机342和两组传动轮343，两组传动轮343位于竖直导轨32的两端，传送链341连接于两组传动轮343之间，移动座36固定在传送链341上，其中一组传动轮343的转动轴与竖直驱动电机342的转动轴连接，竖直驱动电机342与控制系统通信连接。竖直驱动电机342带动传动轮343转动，从而带动传送链341传动，使固定在传送链341上的移动座36能上下移动。竖直驱动电机342最好设置于竖直导轨32的下端，使竖直导轨32的上端的负荷减轻，降低重心，使取放机构运行更平稳，同时还便于操作人员调试和修理。

如图7所示，竖直导轨32的端部具有多个侧向限位轮322，多个侧向限位轮322分布于水平导轨33的两侧，侧向限位轮322的外周面与水平导轨33的侧面接触。在水平导轨33的两侧设置的多个侧向限位轮322，在竖直导轨32在水平导轨33上移动的过程中，起到导向和限位的作用。竖直导轨32的上端和下端均设有侧向限位轮322，分别与位于上方的水平导轨33、位于地面上的水平导轨33相接触，使竖直导轨32的上端和下端均被限制。

如图7所示，竖直导轨32的水平移动通过水平驱动部35来实现。水平驱动部35包括驱动轮(图中未示出)、水平驱动电机351，驱动轮的转动轴枢接于竖直导轨32的端部，驱动轮的转动轴垂直于水平导轨33的延伸方向，驱动轮的外周面与水平导轨33的表面接触，驱动轮的转动轴与水平驱动电机351的转动轴连接，水平驱动电机351与控制系统通信连接。水平驱动电机351带动驱动轮转动，驱动轮在水平导轨33上滚动，从而带动竖直导轨32在水平导轨33上移动。

水平驱动部35最好设置于竖直导轨32的下端，使竖直导轨32的上端的负荷减轻，降低重心，使取放机构运行更平稳，同时还便于操作人员调试和修理。

如图2所示，竖直导轨32上设有测距仪37，水平导轨33的端部设有测距板38，测距仪37能测量测距板38至测距仪37之间的距离，测距仪37与控制系统通信连接。在竖直导轨32水平移动的过程中，测距仪37随时测试竖直导轨32的位置，并将该位置信号传送给控制系统，控制系统通过该位置信号判断竖直导轨32是否移动到位。

如图7所示，竖直导轨32上设有编码器39，两个取放单元3的编码器39之间通信连接，编码器39与控制系统通信连接。两个编码器39之间相互通信，可实时检测两个竖直导轨32的移动位置和速度是否一致，使取放单元3将植物生长模块2吊起时，植物生长模块2能保持平行移动，保证了植物生长模块2在移动过程中的稳定性。

如图2和图6所示，竖直导轨32上还固定有电控箱310，电控箱310与水平驱动电机351、竖直驱动电机342、伸缩驱动电机313相连接，电控箱310将控制系统的控制信号转化后控制水平驱动电机351、竖直驱动电机342、伸缩驱动电机313动作，从而实现取放部31的移动和伸缩杆311的伸缩。

如图3所示，植物智能立体生长系统还包括能放置植物生长模块2的周转工位4，取放机构能将植物生长模块2在植物生长架1的放置支架11与周转工位4之间移动。周转工位4上设置有至少一个放置植物生长模块2的放置空间41。当植物生长模块2需要放至植物生长架1上时，可先将植物生长模块2放在周转工位4上，再通过取放机构将植物生长模块2从周转工位4移动至指定的植物生长架1的放置支架11上。当植物生长模块2需要从植物生长架1上取下时，可先通过取放机构将植物生长模块2从植物生长架1上取下并放在周转工位4上，再从周转工位4上将植物生长模块2取走。

周转工位4的高度可设计为较低的高度，使操作人员或者其他移动搬运设置，如机器人移动车，可将周转工位4上的植物生长模块2移走，或者将植物生长模块2放至周转工位4上。

当植物生长架1的数量为多个，两个植物生长架1之间设置有一个周转工位4。周转工位4上可设置两个放置植物生长模块2的放置空间41，分别对应两个植物生长架1。

控制系统包括控制中心和操作面板，操作人员可在操作面板上选择将植物生长模块2移出植物生长架1还是移入植物生长架1，并能指定移走的植物生长模块2所在的放置支架11，或者指定植物生长模块2将要移入的放置支架11，也可以直接输入移走的植物生长模块2所在位置的坐标或者植物生长模块2将要移入的放置支架11所在位置的坐标。操作面板上还设有水平移动按钮、垂直移动按钮和伸缩按钮，操作人员可直接通过这几个控制按钮手动操作。控制中心根据操作面板传送的数据控制取放机构动作，使取放机构可将植物生长模块2拿起并移动。

本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或结构上作任何变化，均落在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的，本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。