[发明专利]一种基于植物工厂化生产的立体式大范围作业机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于植物工厂化生产过程中的全自动轻简型智能农业机器人，属农业工程领域中轻简型智能农业机械装备。 

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，人们对温室绿色蔬菜瓜果和优质花卉的需求量不断增长，促进了立体育秧农业的规模化、集约化和自动化程度的迅速提高。现代温室大棚秧苗采摘和秧苗盘的运输，具有秧苗采摘效率低和秧苗盘运输时间长等特点，这对人力资源的质量具提出了较高的要求。然而，农村人口的城镇化浪潮，使得农业劳动力资源匮乏，不利于该类劳动密集型农业的发展；另一方面，现有的秧苗采摘运输设备因其体积庞大、功能单一、自动化和智能化程度低等诸多弊端，不宜应用于规模化精细化育秧作业；另外粗犷式的传统的采摘运输方式，导致了秧苗的浪费，不利于农业市场化的要求。 

近年来随着科技的飞速发展，温室物流化生产以其流水线规模化作业模式、自动化智能化水平高、生产质量和效率高和便于统一管理等特点，已成为未来温室秧苗采摘和运输的必然趋势。针对温室物流化运输秧苗模式，借助无线网络技术、自动控制、人工智能等先进技术，发明一种功能齐全、生产效率和自动化水平高的立体式大范围作业温室智能机械手，有望节约人力、提高生产效率，以满足未来温室物流化农业的发展要求。 

发明内容

本发明涉及一种应用于现代温室物流化生产的立体式智能秧苗采管理及运输装备，该装备由机械平台、智能控制系统、对管传感定位系统、笛卡尔坐标式运输系统、360度任意角度定位旋转底盘，平面三轴联动关节式智能采摘搬运机械手，气动和电力等辅助系统组成。该系统以轻质铝合金和角钢为框架材料，以电力为驱动能源；通过对管传感定位技术和笛卡尔坐标式运输系统，实现平面三轴联动关节式智能采摘搬运机械手平台的坐标式定位，以满足平面三轴联动关节式智能采摘搬运机械手的顺利采摘及搬运。通过Zigbee无线数据传输模块，实现平面三轴联动关节式智能采摘搬运机械手关节、360度任意角度定位旋转底盘及笛卡尔坐标式运输系统间数据通信，通过STM32主控系统，驱动笛卡尔坐标式运输系统、360度任意角度定位旋转底盘及平面三轴联动关节式智能采摘搬运机械手，实现立体式大范围作业温室智能机械手对秧苗的采摘及秧苗盘的搬运。 

该装备由机械平台、智能控制系统、对管传感定位系统、笛卡尔坐标式运输系统、360度任意角度定位旋转底盘，平面三轴联动关节式智能采摘搬运机械手，气动和电力等辅助系统组成。在机械平台 的前端由轻质铝材支撑水平运输伺服电机，水平运输伺服电机通过联轴器将动力传给水平运输减速主动齿轮，水平运输减速主动齿轮通过与水平运输减速从动齿轮啮合实现2:1减速，水平运输减速从动齿轮与水平运输齿形带轮同轴，水平运输齿形带轮带动水平运输齿形带水平运动，水平齿形带与平面旋转底盘铰接，在平面旋转底盘下面有平面旋转电机，平面旋转电机通过联轴器将动力传给平面旋转蜗杆，平面旋转蜗杆与平面旋转蜗轮啮合将动力传给平面旋转轴。在平面旋转底盘上面有铅锤升降电机，铅锤升降电机通过联轴器将动力传给铅锤升降减速主动齿轮，铅锤升降减速主动齿轮与铅锤升降减速从动齿轮啮合，铅锤升降减速从动齿轮和铅锤升降链轮同轴，铅锤升降链轮拉动铅锤升降链条上下运动，铅锤升降链条与多关节机械手臂平台铰接，在多关节机械手臂平台上固定多关节机械手臂后臂主轴，主轴上固定有多关节机械手臂。在多关节机械手臂后臂上末端有中臂旋转电机，中臂旋转电机连接万向联轴节，万向联轴节连接中臂旋转传动轴，中臂旋转传动轴通过平头键连接中臂旋转主动锥齿轮（24），中臂旋转主动锥齿轮（24）和中臂旋转从动锥齿轮（25）啮合，中臂旋转从动锥齿轮（25）和中臂旋转轴（26）外套筒平键连接，中臂旋转轴（26）外套筒与中臂轻质铝外壳平键连接。前臂旋转电机（27）通过联轴器将动力传给前臂旋转主动齿轮（21），前臂旋转主动齿轮（21）和前臂旋转从动齿轮（20）啮合，前臂旋转从动齿轮（20）和前臂旋转主动齿形带轮（19）共同与中臂旋转轴（26）内轴键连接在一起，前臂旋转主动齿形带轮（19）通过齿形带将动力传给前臂旋转从动齿形带轮（22），前臂旋转从动齿形带轮（22）和前臂轻质铝外壳（23）固定在同一轴上，前臂轻质铝外壳（23）端部固定多关节机械手臂秧苗搬运叉（28）。