1、設施農(nóng)業(yè)育苗生產(chǎn)中，為滿足缽苗對生長空間和養(yǎng)分不斷增多的需求，需將其從高密度穴盤移植到低密度穴盤。而缽苗移栽是一項勞動密集型工作，現(xiàn)仍以手工作業(yè)為主，效率低且成本高，難以滿足集約化育苗生產(chǎn)的需求。所以，迫切需要實現(xiàn)自動化移栽。
　　本研究主要針對高速并聯(lián)移栽機器人的運動控制系統(tǒng)展開設計與研究。先基于缽苗移栽作業(yè)特點，從提高移栽效率和運動平穩(wěn)性出發(fā)，對移栽機器人進行了軌跡規(guī)劃，提出了一種實現(xiàn)復雜運動規(guī)律的移栽軌跡插補擬合算法;然后基

2、于并聯(lián)移栽機器人的結構組成和工作原理，對其各組成單元的控制系統(tǒng)進行了軟硬件設計，并通過系統(tǒng)間運動協(xié)調，實現(xiàn)平穩(wěn)可靠移栽。主要研究內容如下:
　　(1)基于缽苗移栽作業(yè)要求，進行了移栽軌跡規(guī)劃。基于準確定位抓取、快速移苗栽植的作業(yè)要求，對取苗爪移栽路徑進行了規(guī)劃設計，提出了垂直升降取苗、植苗，水平快速移動的移栽路徑;并從運動平穩(wěn)性和快速性出發(fā)，選取了5次多項式運動規(guī)律作為各段移栽軌跡的運動控制函數(shù);通過對比4種不同移栽策略下的移栽路

3、徑，優(yōu)選出了移栽路徑最短的移栽方案。
　　(2)提出了一種可實現(xiàn)特定移栽軌跡運動規(guī)律的插補擬合算法?；诓⒙?lián)移栽機構運動學逆解模型和移栽軌跡運動規(guī)律，通過等時插補、運動學逆解、坐標轉換和速度擬合運算，將取苗爪在移栽工作區(qū)間內的軌跡運動規(guī)律插補擬合為并聯(lián)移栽機構兩主動關節(jié)的轉動規(guī)律，當?shù)葧r插補時間為4ms時，兩主動關節(jié)的角速度擬合誤差均在-0.21～0.22rad/s范圍內，其擬合曲線與理論曲線基本一致，驗證了插補擬合方法的可行性。

4、
　　(3)以PLC為核心，結合傳感器技術、C編程、開環(huán)步進控制技術和閉環(huán)伺服控制技術，對并聯(lián)移栽機器人控制系統(tǒng)進行了設計?；谙到y(tǒng)總體構成及缽苗移栽作業(yè)要求，對控制系統(tǒng)進行了總體方案設計和運動控制單元選型。針對系統(tǒng)各組成單元的功能性分析，采用模塊化設計方法分別對穴盤定位輸送系統(tǒng)、取苗末端執(zhí)行器動作控制系統(tǒng)及并聯(lián)移栽機構的運動控制系統(tǒng)進行了軟硬件設計。然后再對整個系統(tǒng)進行了運動協(xié)調控制、程序結構優(yōu)化和操作界面設計，實現(xiàn)了系統(tǒng)的整體

5、運動協(xié)調。
　　(4)基于移栽軌跡規(guī)劃和插補擬合算法，分別為并聯(lián)移栽機構的兩主動關節(jié)搭建了基于PID控制的閉環(huán)伺服系統(tǒng)。并采用C語言函數(shù)功能模塊對插補擬合及誤差補償算法進行了程序開發(fā)，通過調用插補擬合子程序將取苗爪移栽軌跡各插補點在工作空間上的位移和速度信息轉化為能反映并聯(lián)移栽機構兩主動關節(jié)角位移和角速度信息的脈沖個數(shù)和脈沖頻率，然后將此作為控制系統(tǒng)輸入，經(jīng)過PID控制器對并聯(lián)機構兩主動關節(jié)伺服驅動電機的轉動規(guī)律進行控制;同時，增

6、量式編碼器將檢測到的電機轉角信息反饋回系統(tǒng)，實現(xiàn)閉環(huán)控制，進而實現(xiàn)5次多項式移栽軌跡運動規(guī)律。
　　(5)試驗驗證。先對穴盤定位輸送系統(tǒng)和并聯(lián)移栽機構運動控制系統(tǒng)的控制精度進行了試驗驗證，試驗結果表明:穴盤定位輸送誤差在0.59mm～1.79mm范圍內，取苗爪在并聯(lián)移栽機構兩主動關節(jié)驅動下實現(xiàn)了5次多項式移栽軌跡運動規(guī)律，兩主動關節(jié)的角位移誤差均在-0.25°～+0.30°之間，滿足了移栽定位精度要求。然后對整個系統(tǒng)進行了缽苗移栽