面向立柱栽培的机器人移栽苗序与路径分析-论文.pdf

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1、第3O卷第5期农业工程学报、，01．30NO．5282014年3月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringM2014面向立柱栽培的机器人移栽苗序与路径分析刘继展1，刘炜，毛罕平，李萍萍2(1．江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，镇江212013；2．南京林业大学森林资源与环境学院，南京210037)摘要：为有效提高穴盘苗向立柱自动移栽的作业效率，以自主开发的螺旋式栽培立柱及其配套移栽机器人系统为对象，进行了无碰撞最短路径设计，进而对不同取苗一栽植方案的路径

2、长度差异及其影响因素进行了分析。研究表明，面向立柱移栽时，单穴盘对1m立柱移栽的累计路径长度差异在25％以上。取苗顺序对路径长度具有重要影响，其中“让苗”现象是造成累计路径长度差异的主要因素。立柱栽植顺序对路径长度的影响随立柱高度增加而显著增大，对3m立柱移栽时16类取苗方案的自上至下植苗平均累计路径长度比自下至上高9．83％。稳定最优方案分别为最近相邻法和近端开始同向逐行或逐列取苗、自下至上栽植方案。研究成果对实现高效的立柱自动移栽具有积极意义。关键词：农业机械；机器人；栽培；移栽；立柱；苗序；路径doi：10．3969~．issn

3、．1002—6819．2014．05．004中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)一05—0028—08刘继展，刘炜，毛罕平，等．面向立柱栽培的机器人移栽苗序与路径分析[J]．农业工程学报，2014，30(5)：28-35．LiuJizhan，LiuWei，MaoHanping，eta1．Analysisonpickingplantsequenceandrouteoftransplantingroboticforcolumncultivation[J]．TransactionsoftheChine

4、seSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(5)：28—35．(inChinesewithEnglishabstract)中取苗和栽植的苗序进行了规划分析，胡敏娟等【22J0引言对移栽机器人取苗动作方式和移栽路径进行了分立柱式栽培因其可以充分利用竖直空间以大析，杨丽等L2J贝0对组培苗移植机器人的末端轨迹大提高单位土地面积产出uJ，而得到了持续的研究进行了规划。但是当穴盘秧苗向竖直方向伸展的立与推广。但是竖直高大立柱的人工栽培管理难度极柱移栽作业时

5、，由平面路径规划变为3D空间的路大，已成为严重影响其进一步推广普及的关键瓶颈径规划问题，并呈现与立柱特征的紧密相关性，目问题，而立柱栽培的移栽等作业自动化技术成为其前尚未见相关研究。未来发展的必然选择。刘继展等[8-11]提出了立柱移为此，本文在自主开发的螺旋式栽培立柱及其配栽自动化生产模式，并进行了立柱栽培配套移栽机套移栽机器人系统基础上，进行了穴盘苗立柱移栽的器人系统的开发。无碰撞最短路径设计，进而对不同取苗一栽植方案的无碰撞最短路径规划是机器人、加工、物流等路径长度进行了比较，并对其影响因素进行了分析。领域提高作业效率的重要课题

6、【J”J。对于穴盘苗自1系统介绍动移栽中路径始末点不断变化下的频繁重复作业，移栽机器人取苗／栽植顺序的合理设计与无碰撞最螺旋式栽培立柱结构如图1所示，与常见的叠短作业路径规划对提高移栽作业成功率和效率具盆式栽培立柱不同，螺旋栽培立柱具有连续的螺旋有决定性的作用。TingKC等118-2o对移栽机栽培槽【2，从而由少数栽植孔拓展为连续栽培空器人与育苗穴盘、栽植穴盘的布局关系和作业流程间，在大大提高空间利用率的同时，也极大得方便进行了比较选优，KutzLJ等【2lJ也对不同穴盘的布了自动化作业。局模式进行了比较分析，钱中方等【1对机器人移

7、栽螺旋栽培立柱配套的移栽机器人由PRRR式机械手、电磁铁驱动插针式末端执行器、翻转式自动收稿日期：2013—09—27修订日期：2013—12—23供苗装置和轨道式自主移动平台构成。穴盘苗向螺基金项目：中国博士后科学基金项目(2012M521013)；江苏省高校优旋栽培立柱的自动移栽作业时，自主移动平台沿轨势学科建设工程资助项目(PAPD)作者简介：刘继展(1976一)，男，河北衡水人，博士，副研究员，主移动并定位于待栽植立柱位置，立柱通过周期性间要从事农业机器人方面的研究。镇江江苏大学农业工程研究院，歇转动将螺旋栽培槽的对应栽苗位调

8、整至面对穴212013。Email：liujizhan@163．tom第5期刘继展等：面向立柱栽培的机器人移栽苗序与路径分析29盘和机械手方位。机械手完成穴孔、栽植位定位与穴孔、栽植位间的秧苗移送，并由末端执行器完成取苗