一种穴盘苗移栽机器人的控制系统

1.本实用新型属于竞赛机器人技术领域，具体涉及一种穴盘苗移栽机器人的控制系统。


背景技术：

2.穴盘育苗移栽是农业生产中重要的组成环节，随着农业种植技术的发展，农业装备向着智能化、一体化、高效化的方向发展。目前，作物的育苗移栽大多采用人工投苗移栽，这样的移栽方式成本较高且移栽后成活率不能得到保障。因此，自动化穴盘苗移栽机器人的设计优化具有重要意义。
3.为了实现自动化穴盘苗移栽机器人的发展，中国农业机器人大赛中特设定一子项目为穴盘苗移栽机器人，需要将42孔穴盘上的36颗幼苗从固定穴盘取出并移栽至路径两旁的模拟田垄的移栽孔中。而现有的穴盘苗移栽机器人在比赛完成度或完成时间上有所欠缺，因此，我们为设计的穴盘苗移栽机械人提供一种控制系统。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种穴盘苗移栽机器人的控制系统，它能够使得穴盘苗机器人实现自主导航、精准取苗、高效移栽，并能有效提高竞赛任务的完成度。
5.本实用新型所采用的技术方案是：一种穴盘苗移栽机器人的控制系统，包括底盘，移动机构、机械臂机构、移栽穴盘和抓取机构，所述底盘底部安装有用于移动机构工作的驱动电机，底盘两侧安装有用于识别移栽位置的光电传感器和用于导航的循迹模块，所述机械臂机构上安装有多个供其摆动的舵机，所述机械臂机构与底盘之间安装有机械臂转动台，所述移栽穴盘与底盘之间安装有穴盘转动台，所述抓取机构上安装有用于识别幼苗的识别相机，所述底盘表面还固定安装有控制器，所述控制器分别与光电传感器、循迹模块、驱动电机、多个舵机、识别相机、机械臂转动台的执行机构、穴盘转动台的执行机构和抓取机构的执行机构连接。
6.作为优选，所述移动机构包括两个行走轮和一个导向轮，所述底盘前部两侧分别安装有行走轮，底盘底面后部中间安装有导向轮，每个所述行走轮上分别连接有一个驱动电机，所述底盘前侧安装有循迹模块，底盘底部靠近行走轮处安装有电控推杆，电控推杆的端部固定连接有光电传感器，所述电控推杆与控制器连接。
7.作为优选，所述机械臂机构包括大臂、小臂和抓取臂，所述大臂与机械臂转动台之间通过大舵机连接，大臂与小臂之间通过小舵机连接，小臂与抓取臂之间通过抓取舵机连接，所述大舵机、小舵机和抓取舵机分别与控制器连接。
8.作为优选，所述抓取机构包括固定板，所述固定板安装于机械臂机构远离底盘的一端，所述固定板远离机械臂机构的一侧下部安装有识别相机，上部安装有贯穿固定板的固定套筒，固定套筒内装有电动推杆，电动推杆远离固定套筒的一端中心安装有抓取探针，
所述识别相机和电动推杆与控制器连接。
9.作为优选，所述机械臂转动台和穴盘转动台分别包括安装座，所述安装座固定在底盘表面，安装座上通过支架连接有旋转支撑架，旋转支撑架顶部中心设有转动盘，转动盘底部固定连接有转动电机，所述转动电机固定在旋转支撑架上，所述转动电机与控制器连接。
10.本实用新型的有益效果在于：
11.(1)两个行走轮分别接有单独的驱动电机，通过控制器控制分别控制两个驱动电机，能实现机器人的自由行走和灵活转弯，从而可根据循迹模块实现自动导航；
12.(2)通过控制器控制大臂、小臂、抓取臂、大舵机、小舵机和抓取舵机的配合，实现机械臂机构的多角度调节，使得机械臂机构的调节更加快捷和精准；
13.(3)通过控制器控制机械臂转动台和穴盘转动台进行转动，使得机械臂机构对移栽穴盘上两侧的幼苗进行相同的移栽工作，保证了移栽的稳定性及高效性；
14.(4)通过控制器控制电动推杆来实现抓取探针的伸入、伸出，实现了对幼苗高效的移栽。
15.本实用新型通过控制器对各个执行机构的控制，实现了自主导航、精确取苗、高效移栽，并能降低移栽过程中幼苗的损伤率，从而高效的完成竞赛项目。
附图说明
16.图1为本实用新型的系统框图；
17.图2为本实用新型的结构示意图；
18.图3为本实用新型底盘结构示意图；
19.图4为本实用新型机械臂机构的示意图；
20.图5为本实用新型机械臂转动台和穴盘转动台的示意图；
21.图6为本实用新型竞赛地图。
22.图中：1、底盘；2、行走轮；3、导向轮；4、循迹模块；5、机械臂转动台；6、移栽穴盘；7、大臂；8、小臂；9、抓取臂；10、大舵机；11、小舵机； 12、抓取舵机；13、固定板；14、识别相机；15、固定套筒；16、电动推杆； 17、抓取探针；18、光电传感器；19、驱动电机；20、旋转支撑架；21、转动盘；22、转动电机；23、安装座；24、控制器；26、穴盘转动台；27、电控推杆。
具体实施方式
23.下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
24.实施例
25.如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例提供的一种穴盘苗移栽机器人的控制系统，包括底盘1和控制器24，所述底盘1前部两侧分别安装有行走轮2，每个行走轮2连接一个驱动其工作的驱动电机19，驱动电机19 固定安装在底盘1底面，所述底盘1底面后部中间还安装有导向轮3，所述底盘1前侧安装有循迹模块4，所述循迹模块4采用八路灰度传感器，八路灰度传感器用于检测竞赛地图中的行走标识线，从而使得驱动电机19带动行走轮2 和导向轮3按竞赛地图中的标识线行走，所述底盘1底部靠近行走轮2处安装有电控推杆27，电控推杆27的端部固定连接有光电传感器18，光电传感器18 用于检测竞赛地图中设置的
田垄的移栽位置，所述循迹模块4、光电传感器18、驱动电机19、电控推杆27分别与控制器24连接，循迹模块4采集到标识线数据传递给控制器24，然后控制器24控制驱动电机19工作，带动行走轮2行走，行走轮2按标识线行进过程中，控制器24控制电控推杆27伸出，即将光电传感器18伸出，当光电传感器18检测到移栽位置时，控制器24控制电控推杆 27收回，同时控制器24控制驱动电机19停止工作，即机器人停止，开始执行移栽工作；当机器人需要转弯时，控制器24控制两个驱动电机19作同步的正反转工作，来实现机器人的转弯；
26.所述底盘1表面前部和后部中间分别安装有可转动的机械臂转动台5和穴盘转动台26，所述机械臂转动台5和穴盘转动台26分别包括安装座23，所述安装座23底部固定连接在底盘1表面，安装座23表面通过支架连接有旋转支撑架20，旋转支撑架20顶部中心设有转动盘21，转动盘21底部固定连接有转动电机22，所述转动电机22固定在旋转支撑架20上，所述转动电机22与控制器24连接，当需要机械臂转动台5或穴盘转动台26转动时，控制器24 控制转动电机22工作，带动机械臂转动台5或穴盘转动台26转动；
27.位于底盘1后部的穴盘转动台26的转动盘21表面上固定安装有移栽穴盘 6，移栽穴盘6同排相邻的穴槽之间的距离与竞赛场地中相邻移栽孔之间的距离相对应；
28.位于底盘1前部的机械臂转动台5的转动盘21表面上固定安装有u型的连接件，所述机械臂机构包括大臂7、小臂8和抓取臂9，所述大臂7与转动盘21表面的u型的连接之间通过大舵机10连接，从而通过大舵机10控制大臂7相对于转动盘21进行摆动，大臂7与小臂8之间通过小舵机11连接，从而通过小舵机11控制小臂8相对于大臂7进行摆动，小臂8与抓取臂9之间通过抓取舵机12连接，从而通过抓取舵机12控制抓取臂9相对于小臂8进行摆动；大舵机10、小舵机11和抓取舵机12分别与控制器24连接，从而使得整个机械臂机构通过控制器24控制实现多段的分段角度摆动，提高了抓取臂9 位置调节的效率及精准率；
29.所述抓取臂9远离小臂8的一端固定连接有固定板13，所述固定板13远离抓取臂9的一侧下部安装有识别相机14，上部安装有贯穿固定板13的固定套筒15，所述识别相机14采用openmv单目相机，所述固定套筒15设有两个，两个固定套筒15以识别相机14的竖直中线相互对称，固定套筒15和识别相机14均是垂直于固定板13设置，固定套筒15内安装有安装有与其滑动配合的电动推杆16，电动推杆16远离固定套筒15的一端中心处安装有抓取探针 17；所述识别相机14和电动推杆16分别与控制器24连接，识别相机14同于识别幼苗，并件识别确认的信号发送给控制器24，控制器24在控制大舵机10、小舵机11和抓取舵机12来调节抓取臂9的位置，位置调节完成后，控制器24 控制电动推杆16伸出，带动抓取探针17伸入相应幼苗的泥块内，然后控制器 24在控制机械臂机构抬起，将幼苗从穴槽中取出；
30.本实施例的工作过程：
31.穴盘苗移栽机器人从竞赛地图的起始区出发，通过循迹模块4
‑
八路灰度传感器检测竞赛地图地面的标识线，随标识线前进，需要转弯时，通过控制器24 控制两个驱动电机19进行同步正反转来完成转向，其中转向轮起到辅助转向的作用，在机器人行走过程中，底盘1底部的光电传感器18在识别到竞赛场地中需移栽的位置时，控制器24控制两个驱动电机19停止工作，机器人停止行走；此时控制器24控制大舵机10、小舵机11和抓取舵机12进行摆动，摆动的过程中，识别相机14
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openmv单目相机开启，用于识别位于移栽穴盘6中的幼苗目标，当正确识别待移栽幼苗时，openmv单目相机发送信号至控制器 24，控制器24控制大舵机10、小舵机11和抓取舵机12进行调整，调整至抓取位置后，控制器24控制电动推杆16伸
出，将抓取探针17伸入移栽穴盘6 穴槽内的泥块内，然后控制器24控制大舵机10、小舵机11和抓取舵机12工作，使得机械臂机构上抬，来取出幼苗，幼苗取出后，控制器24按程序设定控制大舵机10、小舵机11和抓取舵机12摆动，使机械臂机构位于指定位置，再控制与机械臂转动台5的转动盘21转动，转动后，抓取探针17取出的幼苗置于竞赛地图中移栽孔的上方，然后控制器24控制电动推杆16缩回，泥块被固定套筒15阻挡，当抓取探针17完全收回后，泥块和幼苗脱离抓取探针17，受重力下落至竞赛地图的移栽孔中，完成幼苗的移栽；设有两个固定套筒15，每次可同时移栽两颗幼苗，提高了移栽的效率，两个固定套筒15之间距离与移栽穴盘6同排相邻的穴槽之间的距离与竞赛地图中相邻移栽孔之间的距离均匹配，在移栽穴盘6同侧的穴槽内幼苗移栽完成后，控制器24控制穴盘转动台26的转动盘21进行180
°
转动后，继续完成上述重复的移栽动作，直至完成竞赛的移栽任务。
32.以上所述仅是本实用新型优选的实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何基于本实用新型所提供的技术方案和实用新型构思进行的改造和替换都应涵盖在本实用新型的保护范围内。