本發明屬于農業器械，涉及適用于生態治理種植的扦插設備，特別是涉及一種適用于沙漠種植的扦插機器人及扦插方法。

背景技術：

1、現有的扦插類植物，比如沙漠沙柳，多為人工單株扦插以及人工方格扦插，沙漠環境惡劣，人工成本高，效率低，并且扦插效果參差不齊。沙柳方格扦插沒有專業設備以及扦插方法。基于此，本發明提出一種新型的可用于沙柳方格扦插的自動化扦插設備，來滿足現有沙柳方格扦插需求。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種適用于沙漠種植的扦插機器人及扦插方法，其不僅能夠代替人工進行自動化扦插，降低人工成本，提高扦插效率，而且可保證扦插效果，以解決上述現有技術存在的問題，滿足現有沙柳方格扦插需求。

2、為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

3、本發明提供一種適用于沙漠種植的扦插機器人，包括：

4、機架，用于與行走設備相連；

5、扦插單元，用于沿相應路徑進行投苗扦插；

6、豎種滑行動力單元，包括豎向滑行塊和豎向滑行驅動，所述豎向滑行塊與所述機架滑動配合，所述豎向滑行塊上設置有所述扦插單元，所述豎向滑行驅動用于驅動所述豎向滑行塊相對所述機架沿豎向扦插路徑移動，以進行豎向扦插；

7、橫種滑行動力單元，包括橫向滑行塊和橫向滑行驅動，所述橫向滑行塊與所述豎向滑行塊滑動配合，所述橫向滑行塊上設置有所述扦插單元，所述橫向滑行驅動用于驅動所述橫向滑行塊相對所述豎向滑行塊沿橫向扦插路徑移動，以進行橫向扦插；所述橫向扦插路徑與所述豎向扦插路徑垂直。

8、一些實施方式中，所述機架為矩形外框架，所述豎向滑行塊設置于所述矩形外框架內，且所述豎向滑行塊的兩側分別與所述矩形外框架的兩條長邊邊框滑動配合；至少一條所述長邊邊框與所述豎向滑行塊之間設置有所述豎向滑行驅動。

9、一些實施方式中，所述豎向滑行驅動為齒輪齒條驅動組件，其包括：

10、齒條，設置于所述矩形框架的所述長邊邊框上方；

11、齒輪組件，其包括行駛傳動軸、行駛驅動單元和與所述齒條嚙合的齒輪，所述行駛傳動軸的兩端通過軸承座支承于所述豎向滑行塊上，且所述行駛傳動軸與所述軸承座轉動連接；所述齒輪同軸固定于所述行駛傳動軸的端部；所述行駛驅動單元設置于所述豎向滑行塊上，用于驅動所述行駛傳動軸轉動，以驅動所述豎向滑行塊沿所述長邊邊框滑動。

12、一些實施方式中，兩條所述長邊邊框與所述豎向滑行塊的對應側之間均設置有所述豎向滑行驅動，且兩組所述豎向滑行驅動的所述齒輪分別同軸固定于同一所述行駛傳動軸的兩端。

13、一些實施方式中，所述豎向滑行塊為矩形內框架，其一組對邊與所述矩形外框架滑動配合，另一組對邊中的至少一側滑動裝配有所述橫向滑行塊。

14、一些實施方式中，所述橫向滑行驅動為直線伸縮氣缸、電動滑臺、液壓缸或鏈輪鏈條驅動組件。

15、一些實施方式中，所述適用于沙漠種植的扦插機器人還包括升降駐足單元，其包括：

16、外部升降駐足組件，其包括外部升降缸和外部支座，所述外部升降缸設置于所述矩形外框架上，且活塞桿朝下，所述外部支座連接于所述外部升降缸的活塞桿端部；所述矩形外框架的外周間隔設置有多組所述外部升降駐足組件，所述外部升降駐足組件能夠將所述矩形外框架支撐于地面；

17、內部升降駐足組件，其包括內部升降缸和內部支座，所述內部升降缸設置于所述豎向滑行塊上，且活塞桿朝下，所述內部支座連接于所述內部升降缸的活塞桿端部；所述豎向滑行塊上設置有多組所述內部升降駐足組件，所述內部升降駐足組件能夠將所述豎向滑行塊支撐于地面，或撤銷對所述豎向滑行塊的支撐，使所述豎向滑行塊能夠相對所述矩形外框架滑動。

18、一些實施方式中，所述扦插單元包括架體、送苗機構、開溝機構和扦插機構，其中：

19、所述扦插單元通過所述架體固定于所述豎向滑行塊或所述橫向滑行塊上；

20、所述開溝機構和所述扦插機構設置于所述架體上，且所述開溝機構和所述扦插機構沿行走方向由前至后布置，所述開溝機構用于向下開溝形成種植坑，所述扦插機構用于向所述種植坑內扦插樹苗；

21、所述送苗機構設置于所述架體上，且位于所述扦插機構的上方，所述送苗機構用于向所述扦插機構輸送樹苗，所述送苗機構包括儲苗盤和樹苗輸送機構一，所述儲苗盤與所述架體相連，所述儲苗盤上設置有落苗孔位，所述落苗孔位能夠使所述儲苗盤上的樹苗下落；所述樹苗輸送機構一設置于所述儲苗盤或所述架體上，并位于所述落苗孔位的下方，所述樹苗輸送機構一能夠接收由所述落苗孔位落下的樹苗，并將樹苗向下輸送至所述扦插機構。

22、一些實施方式中，所述落苗孔位為長條形，且所述落苗孔位的長度方向長度小于所述儲苗盤上的樹苗長度，所述落苗孔位能夠使樹苗先翻轉至豎直狀態再經所述落苗孔位落下。

23、一些實施方式中，所述儲苗盤為矩形平盤，所述落苗孔位設置于所述矩形平盤的長度方向一端，所述落苗孔位的長度方向平行于所述矩形平盤的寬度方向，且所述落苗孔位的長度方向長度小于所述矩形平盤的寬度方向長度，所述落苗孔位的長度方向第一端與所述矩形平盤的一側長邊相抵，所述落苗孔位的長度方向第二端與所述矩形平盤的另一側長邊間隔布置，所述矩形平盤上的樹苗沿所述矩形平盤的寬度方向布置，以使樹苗到達所述落苗孔位時，能夠以所述落苗孔位的長度方向第二端為支點翻轉至豎直狀態。

24、一些實施方式中，所述落苗孔位的兩條長邊下方均設置有向下延伸的防偏限位擋板，兩所述防偏限位擋板之間形成供樹苗豎直落下的導向通道，所述導向通道位于所述樹苗輸送機構一的上方。

25、一些實施方式中，所述樹苗輸送機構一包括：

26、輸送齒輪一和輸送齒輪二，所述輸送齒輪一和所述輸送齒輪二中的至少一者通過移動機構與所述架體相連，所述移動機構能夠驅動所述輸送齒輪一和所述輸送齒輪二相互靠近以夾緊樹苗，或相互遠離等待樹苗落下；

27、齒輪驅動一，設置于所述架體上，所述齒輪驅動一能夠驅動所述輸送齒輪一和所述輸送齒輪二同步且相向轉動，以在所述輸送齒輪一和所述輸送齒輪二夾緊樹苗時，將樹苗豎直向下輸送至所述扦插機構。

28、一些實施方式中，所述齒輪驅動一包括驅動電機一和驅動電機二；

29、所述輸送齒輪一轉動安裝于所述架體上，所述驅動電機一設置于所述架體上，并與所述輸送齒輪一相連，所述驅動電機一用于驅動所述輸送齒輪一轉動；

30、所述移動機構包括滑移驅動、滑移軌道和與所述滑移軌道滑動配合的滑塊，所述滑移軌道設置于所述架體上，所述輸送齒輪二通過安裝架與所述滑塊相連，所述輸送齒輪二與所述安裝架轉動連接，并位于所述輸送齒輪一的一側，所述驅動電機二設置于所述安裝架上，并與所述輸送齒輪二相連，所述驅動電機二用于驅動所述輸送齒輪二轉動，所述滑移驅動設置于所述架體上，用于驅動所述滑塊沿所述滑移軌道移動，以使所述輸送齒輪一和所述輸送齒輪二相互靠近或相互遠離。

31、一些實施方式中，所述扦插單元還包括落苗傳感器和控制系統，所述落苗傳感器設置于所述架體、所述送苗機構、所述開溝機構和所述扦插機構中的至少一者上，所述樹苗輸送機構一和所述落苗傳感器均與所述控制系統通訊連接，所述落苗傳感器用于監測所述落苗孔位是否有樹苗下落，所述控制系統能夠在所述落苗傳感器監測到所述落苗孔位有樹苗下落時，控制所述樹苗輸送機構一接收由所述落苗孔位落下的樹苗，并將樹苗向下輸送至所述扦插機構。

32、一些實施方式中，所述扦插機構包括：

33、樹苗導向管道，其設置于所述架體上，且進口朝上、出口朝下；

34、樹苗輸送機構二，其包括輸送齒輪三、輸送齒輪四和齒輪驅動二，所述輸送齒輪三和所述輸送齒輪四并排設置于所述樹苗導向管道上，且所述輸送齒輪三和所述輸送齒輪四均與所述樹苗導向管道轉動連接，所述輸送齒輪三和所述輸送齒輪四位于所述樹苗導向管道的進口和出口之間；所述齒輪驅動二設置于所述樹苗導向管道上，所述齒輪驅動二能夠驅動所述輸送齒輪三和所述輸送齒輪四同步且相向轉動，以將進入所述樹苗導向管道的樹苗向下輸送至所述種植坑內，完成投苗扦插。

35、一些實施方式中，所述開溝機構包括升降驅動和配置有旋轉驅動的挖孔絞龍，其中：

36、所述挖孔絞龍連接于所述升降驅動上，并豎直朝下；

37、所述升降驅動設置于所述架體上，所述升降驅動用于驅動所述挖孔絞龍相對所述架體下降以向下開溝形成所述種植坑，或上升等待下一次開溝。

38、一些實施方式中，所述適用于沙漠種植的扦插機器人還包括控制單元，所述扦插單元、所述豎種滑行動力單元和所述橫種滑行動力單元中的至少一者與所述控制單元通訊連接。

39、本發明還提出一種基于上述任意一項所述適用于沙漠種植的扦插機器人實施的扦插方法，包括步驟：

40、s1、通過所述豎種滑行動力單元驅動所述豎向滑行塊上的所述扦插單元沿豎向扦插路徑移動，以進行豎向扦插，并形成豎向扦插排；

41、s2、豎向扦插預設長度后，保持所述機架位置不變，并通過所述橫種滑行動力單元驅動所述橫向滑行塊上的所述扦插單元沿橫向扦插路徑移動，以進行橫向扦插，并形成與所述豎向扦插排呈直角拐角布置的橫向扦插排；

42、s3、沿豎向扦插路徑將所述機架移動預設長度，重復上述步驟s1和s2。

43、本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：

44、本發明公開的適用于沙漠種植的扦插機器人，結構設計巧妙，結構輕量，制造成本低，解決了現有沙漠治理人工扦插沙柳方格效率低的問題。該設備功能集成度高，提高了設備機動性水平，保證了種植效率，可實現長時間復雜環境高強度工作，可應對多種復雜地理環境，適應于多場景種植。

45、在本發明公開的一些技術方案中，通過設置升降駐足單元，使機器人整體采用足式支腿，適用于沙漠柳方格行駛扦插。

46、在本發明公開的一些技術方案中，扦插單元通過送苗機構、開溝機構和扦插機構的集成設計，可以實現開溝、送苗、扦插一系列連續的自動扦插工作，實現了樹苗扦插自動化，且整個結構簡單，結構輕量，制造成本低，不僅扦插效果好，而且機動性水平高，扦插速度快，保證了種植效率，可實現長時間復雜環境高強度工作，從而解決了現有沙柳方格扦插機器人結構復雜、扦插效率低、扦插效果不佳等問題。

47、本發明公開的基于上述適用于沙漠種植的扦插機器人實施的扦插方法，操作簡便靈活，實現了自動化直角扦插方式，適用于方格扦插沙柳。