一种盆苗基质填充机器人的制作方法

1.本发明涉及一种盆苗基质填充机器人。


背景技术：

2.现有技术中多采用盆状装置进行基质填充，填充方式多采用手工填充，每次填充的基质重量并不精确，容易出现差错，且在一个填充盆填充满后，必须手动添加另一个填充盆，这种填充方式首先不能精确的确定基质填充量，其次不能自动完成填充盆的添加。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种盆苗基质填充机器人，可精确地确定添加的基质质量以及可自动批量化对填充盆进行填充。
4.为此，本发明提供了一种盆苗基质填充机器人，包括基质仓、填充盆仓、送盆机构、待填充盆仓、载物台、机器人主体、控制器、以及传送装置，其中所述填充盆仓用于批量存放若干基质填充盆、并且将填充盆逐个分离，所述螺旋送料槽用于将分离后的填充盆逐个输送至待填充盆仓，所述待填充盆仓在接纳填充盆过程中将填充盆进行扶立和并列存放，所述载物台将并列存放的填充盆转移至基质填充位置，所述机器人用于将来自所述基质仓的基质填充至填充盆，所述传送装置用于传送填充后的填充盆至地面。
5.进一步地，上述基质仓为烘干基质仓或湿度可调式基质仓。
6.进一步地，上述填充盆仓包括置盆架组件、自动送盆组件、扫码装置和灯管，其中，所述置盆架组件包括筒体和在筒体内可自由转动的置盆架，所述置盆架的外周壁面分布若干间隔间，所述若干间隔间用于存放水平置放姿态的填充盆。
7.进一步地，上述传送装置为具有坡度的传动带。
8.进一步地，上述机器人主体上设置有填料枪，所述填料枪通过送料管与基质仓连接。
9.本发明的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：
10.1、本发明通过设置基质仓、填充盆仓、送盆机构、待填充盆仓、载物台、机器人主体、控制器和传送装置，可实现任意湿度、任意重量的基质填充作业，能够对填充盆进行自动批量化添加、传送和精确填充。
11.2、本发明不仅能够实现对相同规格的填充盆进行相同填充作业，包括填充相同的基质重量、高度和湿度，还能够实现对每个填充盆进行差异化填充作业。
12.3、本发明可实现填充盆的核验，通过两个扫码装置对同一个填充盆的扫码比对，避免了替换填充盆进行填充的异常操作。
13.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
14.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
15.图1示出了盆苗基质填充机器人的结构示意图。图2示出了置盆架组件的结构示意图。
具体实施方式
16.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
17.本发明提供了一种盆苗基质填充机器人，如图1所示，包括基质仓1、填充盆仓7、送盆机构4、待填充盆仓5、载物台6、机器人主体3、控制器9和传送装置8。
18.基质仓用于存放待填充基质，可选用可烘干的基质仓或者湿度可控的基质仓。所述基质仓出料口设有电子阀门。基质仓还可设有称重传感器用于计量出料的基质重量。
19.填充盆仓用于存放填充盆，为方形不锈钢结构，包括置盆架组件、自动送盆组件、扫码装置和灯管。
20.所述置盆架组件70位于填充盆仓右侧，主要由置盆架71和筒体72组成，置盆架在筒体内能够受控制地转动，其外周壁面上分布有若干分隔间73(也称为分隔槽)。在填充盆仓右侧正面开设有可开合式门74。
21.优选地，分隔间由弧形隔板隔离形成。所述圆筒正下方一定角度范围内留有开口 74，该开口处设有可与圆筒开口紧密贴合的自移动门75，用于将填充盆从所述置盆架移出。
22.具体地，所述分隔间底部和顶部分别安装有起始位置传感器和终点位置传感器，在传感器的信号辨别下检测所述分隔间填充盆存放状态。其中，若起始位置传感器和终点位置传感器均有信号，则存放状态为全满；若均没有信号，则为全空。
23.进一步地，所述自动送盆组件位于所述圆筒正下方，包括l型伸缩杆76、滑块 77(其上设有单列滚子)和弧形导轨。
24.具体地，所述l型伸缩杆为两根，分别安装在所述圆筒正下方的填充盆仓内壁底部，长度不小于所述圆筒长度，面向填充盆仓正面的一侧略低于背面一侧，具体地倾斜角度和两根l型伸缩杆之间的间隔应保证填充盆不掉落且能分离出单个填充盆，数值经反复试验给出并存储。
25.具体地，所述l型伸缩杆的安装高度和选型应满足：所述l型伸缩杆的最大举升高度与所述圆筒正下方开口位置处间隔略大于填充盆最大直径，为默认位置；所述l 型伸缩杆的最小举升高度应保证所述滑块能平稳移走填充盆。
26.具体地，所述滑块两侧安装有护栏，护栏间隔略大于所述填充盆直径，且设有起始位置传感器和中部位置传感器，与滑块的起始位置和中部位置相对应，在传感器的信号辨别下，将滑块的起始位置点与所述l型伸缩杆上相应的填充盆进行对齐。
27.具体地，所述弧形导轨安装在所述填充盆仓内壁底部，用于滑块移动，为圆角矩形结构，其中，一条矩形边从所述两根l型伸缩杆中间穿过，相邻的另一条矩形边将所述滑块传至所述填充盆仓侧面的开口处。
28.优选地，所述弧形导轨可移动多个滑块用于提高填充盆传送效率。
29.优选地，所述弧形导轨支持高度调整，以适应不同高度的填充盆仓侧面开口位置。
30.优选地，所述填充盆仓侧面开口处设有与该开口紧密贴合的自移动门，用于将填充盆送至螺旋送盆槽。
31.进一步地，所述扫码装置用于扫描填充盆底部中央处的条形码或二维码，所述灯管用于在扫码时进行补光，安装在正对所述两根l型伸缩杆中间的填充盆仓内壁背面，其高度与填充盆底部中央处平齐。
32.螺旋送盆槽用于将填充盆传送至待填充盆仓，为圆筒状，圆筒直径大于填充盆直径，一端连接到所述填充盆仓侧面开口，另一端连接到待填充盆仓。
33.进一步地，所述螺旋送盆槽内部的螺旋叶片固定在转轴上，并向内倾斜一定角度，相邻叶片间隔大于填充盆高度，在转轴转动时能够将填充盆送出，使填充盆不会卡住。
34.具体地，所述螺旋叶片还可设有滚子，进一步保证填充盆快速顺利送出。
35.具体地，所述进盆口上端内嵌有位置传感器，用于检测所述进盆口上端处是否存在所述螺旋叶片。
36.待填充盆仓用于存放待填充盆，为圆筒状的直坡仓，该圆筒状与所述螺旋送盆槽的形状相同。
37.进一步地，所述直坡仓入口处连接到有一定斜坡的所述螺旋送盆槽出盆口，依靠重力将填充盆滑落至该直坡仓。
38.具体地，所述螺旋送盆槽出盆口设有活动式挡板，用于实现填充盆依靠重力滑落至所述直坡仓内时盆口朝上。
39.进一步地，所述直坡仓内安装有滑块，用于传送仓内待填充盆。与所述自动送盆组件中滑块不同的是，该滑块固定在所述直坡仓内，并不安放在导轨上进行移动，且该滑块长度与直坡仓长度相同。
40.进一步地，所述直坡仓入口处安装有计数传感器，用于记录仓内的待填充盆数。
41.进一步地，所述直坡仓出口处安装有位置传感器，用于将仓内相应的填充盆经滑块移动，对齐至该位置传感器处。
42.具体地，所述直坡仓出口处还可安装有自移动门，用于密闭所述直坡仓。
43.载物台用于放置待填充盆供机器人主体填充，包括透明传送带和载物台底座。
44.进一步地，所述载物台还包括透明罩体，以增加美观度。
45.进一步地，所述透明传送带中间位置处安装有位置传感器，在传感器的信号辨别下，将待填充盆移动至该处。
46.进一步地，所述透明传送带中间位置处安装有称重传感器，可读取待填充盆重量。
47.进一步地，所述透明传送带中间位置处下方安装有扫码装置，同样用于扫描填充盆底部中央处的条形码或二维码。
48.进一步地，所述载物台底座固定在所述填充盆仓外壁顶部，用于支撑所述透明传送带。所述载物台底座内部的密闭空间安放有控制所述透明传送带移动的步进电机和所述扫码装置。
49.具体地，所述载物台底座可选用电动伸缩底座，以自动调节所述透明传送带与所述直坡仓内滑块的移动方向和高度一致，实现两者无缝隙连接，确保待填充盆的平稳移动。
50.机器人主体用于将基质填充到待填充盆，包括填料支架和填料枪。
51.进一步地，所述填料支架为一横梁立柱填料支架，包括一底座平台、一立柱和一横梁，所述立柱安装在所述底座平台上，所述横梁嵌套安装于所述立柱上。
52.具体地，所述立柱用于作轴向自转，所述横梁能够沿所述立柱作上下垂直移动并绕其作轴向回转。
53.具体地，所述立柱轴向自转、所述横梁上下移动和轴向回转分别由不同电机驱动。
54.进一步地，所述填料枪安装在所述填料支架上，可由所述填料支架携带运动。
55.具体地，所述填料支架携带运动包括所述立柱的轴向自转、所述横梁的上下垂直移动以及轴向回转，用于使所述填料枪直达所述载物台位置传感器所在平面位置。
56.具体地，所述填料枪连接有抽料机，所述抽料机包含塑料软管和气泵，其中，塑料软管一端(圆形入料口)连接到所述基质仓出料口，另一端连接到气泵一端，气泵另一端(圆形出料口)连接至所述填料枪。
57.优选地，所述填料枪还设有可上下移动的圆形不锈钢片，用于对填充到待填充盆的基质进行压实，所述圆形不锈钢片中间留有圆孔供所述填料枪穿过。
58.优选地，所述填料枪还设有激光测距传感器，在开始填充前，打出一束激光到待填充盆底部，填充过程中再打出一束激光到填充的基质表面，由这两次测得的距离差计算给出填充的基质高度。
59.控制器安装在所述填充盆仓左侧正面，用于参数设定、显示和控制，内设有多种任务模式，包括填充盆存放模式、填充盆传送模式、填充盆填充模式，支持任务模式单独执行或组合自动执行。
60.传送装置用于传送完成填充的填充盆，包括一定坡度的传送带和支架。
61.本发明提供的一种盆苗基质填充机器人，工作流程如下：
62.(1)启动控制器进行参数读取显示和设置，读取并显示的参数包括相应填充盆规格的编号，每种填充盆规格对应的所述l型伸缩杆倾斜角度和间隔，所述置盆架的转盘转速，所述滑块移动速度和所述螺旋送盆槽内部的螺旋叶片转速；设置的参数包括每种规格的填充盆需要填充的基质重量/容量，两者的转换关系经计算给出，且数值可相互切换显示。当选用的基质仓为湿度可控的基质仓时，还可包括基质湿度，若按系统默认参数不需要自行设定，则可跳过这一步。
63.进一步地，所述设置的参数还包括需要填充的基质高度，当选择此参数进行设定时，不可再设定基质重量/容量参数。
64.进一步地，若参数设置不合理，比如设置的已编号填充盆需要填充的基质重量/ 容量大于该填充盆允许的最大基质重量/容量时，则控制器显示屏会弹窗提醒，并恢复至上一次的合理参数设定。
65.进一步地，所述填充盆规格包括直径、高度、种植口径和容量，每种规格的填充盆编号规则遵照行业约定，比如圆型花盆直径、高度、种植口径和容量分别为6.5cm、 6.5cm、5.5cm和0.1l，编号为圆型花盆1号。
66.(2)进入填充盆存放模式，打开所述填充盆仓右侧正面的可开合式门，将填充盆以盆底朝内的方式手动放入至所述置盆架，并在控制器显示屏上显示所述置盆架的每个分隔间编号和存放状态，所述存放状态包括：全满、半满、全空。
67.进一步地，所述置盆架内的每个分隔间采用如下方式进行编号：
68.首先，将安装有起始位置传感器的分隔间编号为分隔间1，当该分隔间中部移动至正下方时，触发起始位置传感器输出信号，此时对同轴连接到控制所述置盆架转盘的电机上的角度传感器进行初始化，它的计数值被设置为0；
69.然后，以起始位置为基准，算出其他分隔间中部顺时针移动至正下方时的转动角度以及对应的角度传感器计数值，预存在控制器内，并按角度传感器计数值从小到大顺序将相应的分隔间编号为分隔间2，分隔间3，
……
，依此类推。
70.进一步地，所述每个分隔间的填充盆也可以进行编号，格式为：分隔间编号、填充盆编号，所述填充盆编号与该填充盆底部中央处的条形码或二维码一一对应，并按通过所述扫码装置的先后顺序将每个分隔间的填充盆编号为填充盆1、填充盆2，
……
，依此类推。
71.(3)进入填充盆传送模式，首先，选定需要传送的分隔间编号，比如分隔间1 或者分隔间3和分隔间5，默认为全部选中，即所有分隔间都需要传送，读取需要传送的分隔间存放状态，将存放状态为全空的分隔间编号移出传送序列，不进行填充盆传送。
72.然后，开启螺旋送盆槽，打开所述置盆架与圆筒开口紧密贴合的自移动门，按分隔间编号从小到大顺序对传送序列进行排列。将排列后的第一个分隔间中部转动至正下方，将该分隔间的填充盆滑落至处于默认位置(最大举升高度)的所述l型伸缩杆上，伸缩所述l型伸缩杆至最小举升高度；移动所述滑块，将它的中部位置与所述l 型伸缩杆最末端的填充盆对齐，开启滑块上的滚子，当起始位置传感器有信号输出时 (此时该填充盆移动至滑块的起始位置点)，开启所述扫码装置和所述灯管扫描该填充盆底部中央处的条形码或二维码，并存放到控制器中；关闭所述扫码装置和所述灯管，关闭滑块上的滚子，将滑块移动至所述填充盆仓侧面的开口处；开启所述填充盆仓侧面开口处的自移动门，当所述进盆口上端的位置传感器有信号输出时，开启滑块上的滚子，将填充盆送至所述螺旋送盆槽内；关闭所述填充盆仓侧面开口处的自移动门和滑块上的滚子，将滑块沿所述弧形导轨移动至其中部位置与所述l型伸缩杆此时最末端的填充盆对齐；重复上述过程，直至将排列后的第一个分隔间中的填充盆全部送至螺旋送盆槽。
73.最后，伸缩所述l型伸缩杆至最大举升高度，将排列后的第二个分隔间中部转动至正下方，将该分隔间的填充盆滑落至所述l型伸缩杆上，重复上述过程，直至将传送序列中的分隔间填充盆全部送至螺旋送盆槽。
74.进一步地，所述螺旋送盆槽的填充盆滑落至所述直坡仓内时，安装的计数传感器对滑落的填充盆进行计数，根据填充盆滑落的数量设定滑块运行时长，比如填充盆滑落数量为2时，滑块运行时长为5s，从而将填充盆尽可能移向所述直坡仓出口处；当填充盆滑落数量为1时，不设定滑块运行时长，在安装的位置传感器的信号辨别下，通过滑块将填充盆移动至所述直坡仓出口处。
75.具体地，当所述直坡仓内滑落的填充盆达到最大数量时，停止所述螺旋送盆槽的填充盆滑落，此时关闭所述填充盆仓侧面开口处的自移动门。直至所述直坡仓内滑落的填充盆未达到最大数量时，再开启所述填充盆仓侧面开口处的自移动门，当所述进盆口上端的位置传感器有信号输出时，开启滑块上的滚子，将填充盆送至所述螺旋送盆槽内。
76.具体地，所述直坡仓出口处的自移动门在填充盆传送模式下为闭合状态。
77.(4)进入填充盆填充模式，首先，调整机器人主体位置，使所述填料枪口对齐至所述透明传送带中间位置处，距离所述透明传送带的高度不小于填充盆最大高度(默认为2倍
填充盆最大高度)。
78.其次，打开所述直坡仓出口处的自移动门和透明罩体，按给定时长(默认1s)运行滑块将所述直坡仓出口处的填充盆移动至所述载物台透明传送带上，开启透明传送带，在安装的位置传感器的信号辨别下，将该填充盆移动至透明传送带中间位置处。
79.然后，开启所述透明传送带中间位置处下方安装的扫码装置，扫描填充盆底部中央处的条形码或二维码，并与存放到控制器中的条形码或二维码进行查找比对，若比对不一致，则不进行填充，直接将该填充盆送至所述传送装置。
80.最后，开启所述基质仓出料口电子阀门和所述抽料机，通过所述透明传送带中间位置处安装的称重传感器，测得所述透明传送带中间位置处的填充盆重量；读取需要填充的基质重量和基质湿度参数，从所述基质仓中抽出该重量和湿度的基质，由所述填料枪填充至透明传送带中间位置处的填充盆；再由所述透明传送带中间位置处安装的称重传感器测得填充后的填充盆重量，计算出填充的基质重量并与需要填充的基质重量进行比对，若在给定误差范围内，则判定填充完毕，关闭所述基质仓出料口电子阀门和所述抽料机；将填充完毕的填充盆移送至所述传送装置；循环上述过程，直至将需要填充的填充盆全都填充完毕。
81.进一步地，所述填料枪可安装上下移动的圆形不锈钢片，用于对填充完毕的填充盆内的基质进行压实后再送至所述传送装置。
82.进一步地，所述填料枪可设有激光测距传感器，用于所述设置的参数为需要填充的基质高度时的填充作业，通过测得填充前的填充盆距地高度和填充压实后的填充盆基质距地高度，计算出已填充的基质高度，并与设定的基质高度参数比较，若在给定误差范围内，则判定填充完毕。
83.进一步地，所述填充盆填充模式不仅能够实现对相同规格的填充盆进行相同填充作业，包括填充相同的基质重量、高度和湿度，还能够实现对每个填充盆进行差异化填充作业，此时，读取每个填充盆需要填充的基质重量和对应的条形码或二维码，与所述透明传送带中间位置处下方的扫码装置扫描的条形码或二维码进行比对，将该填充盆按比对一致的填充盆需要填充的基质重量完成填充作业。
84.优选地，为了进一步提升实际填充的基质重量准确度，所述抽料机的气泵可设有 2个不同口径的圆形出料口，均安装有电子阀门。所述2个圆形出料口通过不同口径的塑料软管连接至所述填料枪。首先开启大口径圆形出料口处的电子阀门并关闭小口径圆形出料口处的电子阀门进行基质填充，待需要填充基质重量-已填充的基质重量达到设定误差(比如200g)，关闭大口径圆形出料口处的电子阀门并开启小口径圆形出料口处的电子阀门，计算出填充的基质重量并与需要填充的基质重量进行比对，若在给定误差范围内，则判定填充完毕。
85.优选地，为了进一步提升实际填充的不同湿度的基质重量准确度，所述抽料机的气泵可设有若干个隔离仓，每个隔离仓均有1个圆形进料口和2个不同口径的圆形出料口，均安装有电子阀门。所有圆形进料口和圆形出料口均分别汇合至所述抽料机气泵的入口和2个不同口径的出口。所述隔离仓用于临时存放相应湿度的基质，当进行填料操作时，打开填充湿度对应的隔离仓进料口电子阀门并关闭其他隔离仓进料口和出料口电子阀门，开启该隔离仓的大口径出料口电子阀门并关闭小口径出料口电子阀门进行基质填充，待需要填
充基质重量-已填充的基质重量达到设定误差(比如200g)，关闭大口径出料口电子阀门并开启小口径出料口电子阀门，计算出填充的基质重量并与需要填充的基质重量进行比对，若在给定误差范围内，则判定填充完毕。
86.填充盆仓用于存放填充盆，为方形不锈钢结构，包括置盆组件、自动送盆组件、扫码装置和灯管。
87.置盆组件包括置盆架和筒体，置盆架呈柱状，水平布置，外周柱面上分布有若干置盆槽(也称为分隔间)，每个分隔间中能够放置盆垛，该盆垛有若干填充盆叠放在一起形成。
88.置盆架放置于筒体内，能够在筒体内自由地水平转动，由执行机构驱动，筒体上开设有上料口，筒体的底部开设有出料口，出料口上设有自移动门，用于将填充盆从所述置盆架移出。
89.分隔间中设有起始位置传感器和终点位置传感器，在传感器的信号辨别下检测所述分隔间填充盆存放状态。其中，若起始位置传感器和终点位置传感器均有信号，则存放状态为全满；若均没有信号，则为全空。
90.自动送盆组件位于所述圆筒正下方，包括l型伸缩杆和滚床。
91.具体地，所述l型伸缩杆为两根，分别安装在所述圆筒正下方的填充盆仓内壁底部，长度不小于所述圆筒高度，面向填充盆仓正面的一侧略低于背面一侧，具体地倾斜角度和两根l型伸缩杆之间的间隔应保证填充盆不掉落且能分离出单个填充盆，数值经反复试验给出并存储。
92.具体地，所述l型伸缩杆的安装高度和选型应满足：所述l型伸缩杆的最大举升高度与所述圆筒正下方开口位置处间隔略大于填充盆最大直径，为默认位置；所述l 型伸缩杆的最小举升高度应保证所述滑辊能平稳移走填充盆。
93.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。