[发明专利]气振式精密播种流水线多部件协调运动控制装置及方法

说明书

本发明提供了一种气振式精密播种流水线多部件协调运动控制装置及方法，该装置包括播种流水线、吸种盘运动控制部件、移动加种部件和清种部件，以吸种盘运动控制部件为主要控制对象，吸种盘与四自由度机械手相连，可在直角坐标系内实现任意位移，配合播种流水线完成播种协同运作；本发明中吸种高度可随振动种盘内种层厚度变化进行调整，提高吸种率；本发明建立携种速度和吸种盘随行速度的串联运动控制模型，控制吸种盘在跟随育秧盘同速运动过程中完成排种；本发明使得吸种盘能够配合移动加种部件、清种部件及流水线完成播种流水作业，在提高吸种率的同时调整播种工艺节拍，实现加种、吸种、携种、排种和清种的最佳耦合。

技术领域

本发明属于农业精密播种技术领域，特别涉及一种气振式精密播种流水线多部件协调运动控制装置及方法。

背景技术

中国是目前世界上最大的水稻生产国，年产量约占世界水稻总产量的31％，与此同时，水稻作为我国的主要粮食作物之一，被广泛种植，也促进了育秧方式从人工育秧逐渐向机械自动化转变。随着超级稻的推广，工厂化育苗对播种精度的要求提高至每穴1～2粒。播种装置作为工厂化育秧的核心部件，多采用滚筒式，其播种精度较低，而气吸式以伤种率低、播种精度高等特点，被广泛应用于超级稻育秧领域。针对气振式播种流水线的工作流程，影响吸种率的主要因素为吸种高度，目前吸种高度固定，导致种层厚度下降后，种群无法进入有效气流场区域，从而降低了吸种率；在排种环节，受到二自由度机械手的运动限制，育秧盘需在排种位等待吸种盘到达进行排种，工作效率低。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种气振式精密播种流水线多部件协调运动控制装置及方法，适用于气振式精密播种流水线，可改善加种、吸种、携种、排种、清种环节间的协调性，利用旋转机构及三维空间跟随式排种方法，提高对位落种精度和播种效率。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种气振式精密播种流水线多部件协调运动控制装置，包括吸种盘运动控制部件、移动加种部件和清种部件，移动加种部件、吸种盘运动控制部件和清种部件设置在播种流水线上的压穴机构和覆表土机构之间；

所述吸种盘运动控制部件包括吸种盘、四自由度机械手、振动种盘和真空泵，吸种盘由四自由度机械手带动在直角坐标系内实现任意位置移动，吸种盘的进气孔通过气管与真空泵连接，振动种盘与振动电机的输出轴通过曲柄连杆连接；

所述移动加种部件包括加种机构和供种传动机构，加种机构包括加种电机、落种阀和进种斗，加种电机的输出轴连接的落种阀顶部与进种斗底部开口紧密贴合；进种斗通过Z型连接件固定在供种传动机构的滑块上；供种传动机构由移动供种电机与直线滑台模组四相连接构成；

播种流水线的支架上通过定位电机连接有定位挡板，定位挡板上安装有测距传感器；

压穴机构末端设有光电传感器二，偏转角检测机构和光电传感器一分别设置在吸种盘位于播种流水线正上方时两边角位置的正下方；

所述真空泵、振动电机、定位电机、加种电机、移动供种电机以及四自由度机械手的电机均由主控单元控制，主控单元还接收测距传感器、光电传感器一、光电传感器二、偏转角检测机构、CCD检测元件以及四自由度机械手设置的位移和测距传感器采集的信号；

所述清种部件包括二自由度旋转机械手和清种针，二自由度机械手固定在机架的中间横梁上，清种针设置在二自由度旋转机械手顶端。

上述技术方案中，所述四自由度机械手包括旋转机构、Z轴传动机构、X轴传动机构和Y轴传动机构，所述旋转机构包括旋转电机，旋转电机通过L型连接件一固定在金属板连接件上，旋转电机的电机轴通过凹型连接件固定吸种盘。