CN212164699U - 一种农业植保机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种农业植保机器人，包括机器人底盘和设置在所述机器人底盘上的机器人本体；所述机器人底盘包括安装支架，设置在所述安装支架两侧的行走机构，以及固定安装在所述安装支架上方用于安装机器人本体的底板；所述机器人本体包括设置在所述底板上的农药箱和分别设置在所述底板两外侧的喷洒装置，所述喷洒装置通过软管与所述农药箱相连通；在所述底板下表面上位于所述行走机构内侧前后两端位置处分别设有平衡装置，且在所述底板底部两外侧的中间位置处分别设有支撑装置。本实用新型稳定性强、不易发生侧翻、喷洒效率高，应用范围广泛。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种农业植保机器人。
背景技术
传统植保机械主要是人工背负式植保机械和人力驾驶的植保机械,工作效率低,操作者劳动强度大,操作人员容易中毒。
近年来,农业植保无人机在各地纷纷兴起,其飞行在农作物上方对农作物进行喷药,具有通过性好,施药效率高,避免人员中毒等优点,但其有效载重量小,空中飞行稳定性差，而且空中喷洒农药使空气中残留的农药含量过高，污染环境。
现有也存在一部分植保机器人，但是现有的机器人稳定性差，容易发生侧翻，导致农药洒落，降低喷洒效率。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种稳定性好、喷洒效率高的农业植保机器人，解决现有机器人稳定性差、容易发生侧翻的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种农业植保机器人，包括机器人底盘和设置在所述机器人底盘上的机器人本体；所述机器人底盘包括安装支架，设置在所述安装支架两侧的行走机构，以及固定安装在所述安装支架上方用于安装机器人本体的底板；所述机器人本体包括设置在所述底板上的农药箱和分别设置在所述底板两外侧的喷洒装置，所述喷洒装置通过软管与所述农药箱相连通；
在所述底板下表面上位于所述行走机构内侧前后两端位置处分别设有平衡装置，且在所述底板底部两外侧的中间位置处分别设有支撑装置。
针对上述技术方案，通过在底板下方设置平衡装置用来辅助行走机构的平衡，避免当行走机构走在凹陷地带时发生侧翻，当行走机构内侧走在凹陷地带或者两侧的行走机构位于不同深度的凹陷地带时平衡装置用来保证机器人底盘两侧的高度一致，保持机器人的平衡；支撑装置在机器人发生侧翻时起到支撑的作用，给予机器人一个斜向上的推力，保证机器人整体的稳定，有效避免机器人发生侧翻；在实际的使用过程中，植被都是采用呈垄的形式种植的，传统的喷洒方式都是人工背着药箱进行喷洒，这里设置两个喷洒装置，在机器人移动过程中由喷洒装置对其两侧的植被分别进行喷洒，提高了喷洒效率。
优选的，所述喷洒装置包括设置在所述底板上的转台和通过机械臂与所述转台铰接的多头式喷头，所述喷头通过软管与所述农药箱相连通；所述机械臂包括与所述转台铰接的第一连接臂，与所述第一连接臂铰接的第二连接臂，以及与所述第二连接臂铰接的第三连接臂；在所述转台和第一连接臂之间、所述第一连接臂和第二连接臂之间、第二连接臂和第三连接臂之间分别通过液压缸连接。第一、二、三连接臂之间分别相互铰接，方便他们之间的活动调节，通过分设的液压缸对机械臂的高度进行调节，可以实现喷头的高度调节，方便喷头对不同高度的植被进行喷洒，使用范围更加广泛。
优选的，所述平衡装置包括设在所述底板下方的距离传感器和平衡机构，且所述距离传感器设置在所述平衡机构的前方；所述平衡机构包括竖直固定设在所述底板下方的丝杆电机、与所述丝杆电机输出端连接的固定块，以及设置在所述固定块底部的万向轮。
距离传感器用来测量底板到地面的距离，当二者之间的距离超过设定值时，由丝杆电机带动固定块和万向轮向下移动，由万向轮临时代替对应的行走机构移动，当二者之间的距离位于设定值区间内时，丝杆电机带动万向轮向上移动，远离地面，由行走机构继续移动；有效保证了机器人的稳定性。
优选的，所述支撑装置包括倾斜固定在所述底板底部的伺服电机、与所述伺服电机的输出端连接的连接杆，以及设置在所述连接杆底部的滚轮。伺服电机倾斜设置便于给机器人底盘一个倾斜向上的力，有效防止机器人发生侧翻。
优选的，在所述连接杆的底端还设有检测机构，所述检测机构包括固定设在所述连接杆上的支撑板和设置在所述支撑板下方的按压机构和感应机构，所述感应机构包括通过导向杆与所述支撑板固定连接的接近开关；所述按压机构包括固定安装在所述支撑板底部的连杆和设置在所述连杆底端的弹片，所述弹片与接近开关可接触式连接。
测机构用来检测滚轮与地面的接触情况，当机器人发生侧翻时，伺服电机带动滚轮和检测机构同时下移，当按压机构接触地面时弹片受地面的挤压向上移动与接近开关接触，当接近开关与弹片接触时伺服电机停止工作，滚轮与地面接触与行走机构同时移动并给与机器人底盘向上倾斜的支撑力，保证底盘的稳定，同时分解行走机构与地面之间的局部侧压力，有利于延长行走机构的使用寿命。
优选的，在所述弹片上与所述接近开关相对应位置处设有对接槽，在所述对接槽内设有海绵层，所述对接槽用来卡装接近开关。对接槽对接近开关起到保护作用，防止杂物对接近开关的破坏，同时增加感应的精确性，防止对接近开关的误导；海绵层起到缓冲的作用对接近开关同样起到保护的作用。
优选的，所述弹片的自由端向上卷起形成钩角。
优选的，所述导向杆包括弹簧和分别与所述弹簧的两端固定连接的第一导向杆、第二导向杆。在导向杆中添加弹簧使接近开关在受到向上的外力时起到一定的缓冲作用，避免外力过大对接近开关造成的损坏，延长接近开关的使用寿命。
优选的，所述检测机构底部所在平面高于所述滚轮底部所在平面。为了更好的保护接近开关，检测机构的底部略高于滚轮底部的高度，既可以保护接近开关，又不会影响防侧翻的效果。
优选的，所述行走机构为履带系统；在所述农药箱内设有水泵；在所述安装支架的内部安装有控制器，所述控制器分别与丝杆电机、伺服电机、液压缸、水泵电连接。履带系统可以增加机器人的稳定性，使其更适合地形复杂的地区。这里控制器为现有元件。
履带系统包括设置在安装支架两侧的履带安装架、设置在履带安装架一端且与驱动电机的主轴连接的主动轮和从动轮，从动轮设置在履带安装架的内部、设置在履带安装架另一端的撑紧轮，以及环绕在主动轮、从动轮和撑紧轮外侧的履带，在履带安装架下部外侧还可以设有承重轮。
本实用新型的有益效果：通过设置平衡装置和支撑装置保证了机器人的稳定性，有效防止了机器人在不平地带行走时发生侧翻的情况，增加了机器人的应用范围，同时确保了机器人的喷洒效率；通过设置检测机构和距离传感器可以更加精确的控制平衡装置和支撑装置的高度，使其达到最佳的支撑和平衡的效果，有效避免农药箱中农药的溢出。通过设置机械臂可以灵活的调节喷头的位置，方便对不同高度的植被进行喷药，也可以实现同时对不同高度的植被进行农药喷洒，不必要分批次喷洒不同高度的植被，对于套种多种植被的田园喷洒农药更加方便；同时喷头可以实现近距离对植被农药的喷洒，避免农药过多的残留在空气中，有效避免空气污染，增加了农药的利用率。
本实用新型稳定性强、不易发生侧翻、喷洒效率高，应用范围广泛。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是机器人底盘的结构示意图；
图3是机器人底盘的侧视图；
图4是A部的局部放大图。
图中：1安装支架，2底板，3履带系统，4距离传感器，5丝杆电机，6固定块，7万向轮，8伺服电机，9连接杆，10履带安装架，11滚轮，12支撑板，13连杆，14弹片，15第一导向杆，16支撑装置，17弹簧，18第二导向杆，19接近开关，20对接槽，21钩角，22履带，23主动轮，24撑紧轮，25农药箱，26转台，27第一连接臂，28第二连接臂，29第三连接臂，30喷头，31水泵，32软管，33液压缸。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。
实施例1
如图1-4所示，一种农业植保机器人，包括机器人底盘和设置在所述机器人底盘上的机器人本体；所述机器人底盘包括安装支架1，设置在所述安装支架1两侧的行走机构，以及固定安装在所述安装支架1上方用于安装机器人本体的底板2；在所述底板2下表面上位于所述行走机构内侧前后两端位置处分别设有平衡装置，且在所述底板2底部两外侧的中间位置处分别设有支撑装置16。
所述机器人本体包括设置在所述底板上的农药箱25和分别设置在所述底板2两外侧的喷洒装置，所述喷洒装置通过软管32与所述农药箱25相连通。所述喷洒装置包括设置在所述底板2上的转台26和通过机械臂与所述转台26铰接的多头式喷头30，所述喷头30通过软管32与所述农药箱25内设置的水泵31相连通；所述机械臂包括与所述转台26铰接的第一连接臂27，与所述第一连接臂27铰接的第二连接臂28，以及与所述第二连接臂28铰接的第三连接臂29；在所述转台26和第一连接臂27之间、所述第一连接臂27和第二连接臂28之间、第二连接臂28和第三连接臂29之间分别通过液压缸33连接。
行走机构为履带系统3，履带系统3包括设置在安装支架1两侧的履带安装架10、设置在履带安装架10一端且与驱动电机的主轴连接的主动轮23和从动轮，从动轮设置在履带安装架10的内部（图中没标出）、设置在履带安装架10另一端的撑紧轮24，以及环绕在主动轮23、从动轮和撑紧轮24外侧的履带22，在履带安装架10下部外侧还可以设有承重轮。
平衡装置包括设在所述底板2下方的距离传感器4和平衡机构，距离传感器4设置在所述平衡机构的前方。所述平衡机构包括竖直固定设在所述底板2下方的丝杆电机5、与所述丝杆电机5输出端连接的固定块6，以及设置在所述固定块6底部的万向轮7。
支撑装置16包括向外倾斜固定在所述底板2底部的伺服电机8、与所述伺服电机8的输出端连接的连接杆9，以及设置在所述连接杆9底部的滚轮11。
在所述连接杆9的底端还设有检测机构，检测机构底部所在平面略高于所述滚轮11底部所在平面。所述检测机构包括固定设在所述连接杆9上的支撑板12和设置在所述支撑板12下方的按压机构和感应机构。
所述感应机构包括通过导向杆与所述支撑板12固定连接的接近开关19；所述导向杆包括弹簧17和分别与所述弹簧17的两端固定连接的第一导向杆15、第二导向杆18。
所述按压机构包括固定安装在所述支撑板12底部的连杆13和设置在所述连杆13底端的弹片14，所述弹片14的自由端向上卷起形成钩角21。在所述弹片14上与所述接近开关19相对应位置处设有对接槽20，在所述对接槽20内设有海绵层，所述对接槽20用来卡装接近开关19，所述弹片14与接近开关19可接触式连接。
在所述安装支架1的内部安装有控制器和电源组件，所述控制器分别与丝杆电机5、伺服电机8、液压缸、水泵电连接。控制器、丝杆电机5、伺服电机8、液压缸、水泵还分别与电源组件电连接。
控制器、步进电机、伺服电机8、喷头、水泵、液压缸、转台等如无特别说明均为常规设计，控制器与其之间的连接方式、控制方式均为常规方式。
本实用新型的工作原理：在农作物种植时都是采用等间距成垄种植，在喷洒农药时使机器人行使在两垄农作物之间，在机器人行走过程中两侧的机械臂带动喷头对两侧的农作物进行农药喷洒，农作物成长的不同时期需要对不同高度进行喷洒，如除草或杀虫，根据不同高度的需要通过控制器控制液压缸对喷头的高度和位置进行调节，对于一些喷洒死角可以通过转台转动带动喷头角度调节从而高效的进行农药喷洒，通过转台和液压缸可以更加灵活的调节喷头的位置，使用更加方便。由于田地间的地面是高度不平的，在机器人行走过程中通过平衡装置和支撑装置的相互调节配合使机器人始终处于平稳的状态，有效避免机器人发生侧翻。
本实用新型底盘防侧翻的操作方法：在机器人工作时，机器人本体随机器人底盘一起移动，履带系统3由控制器控制向前移动，距离检测仪用来检测底板2与地面之间的距离，并将相应的数据传输给控制器，并与控制器内设定的数值范围进行比较，当数值大于设定值时机器人会向其内部发生侧翻，这时丝杆电机5启动带动万向轮7向下移动至与地面接触，此时万向轮7临时代替相应的履带系统3移动，保持这个机器人的稳定；在检测数值位于设定数值范围内时丝杆电机5带动万向轮7上移，履带系统3继续向前移动。当检测数值小于设定值时，伺服电机8启动带动连接杆9向下移动，当接近开关19与弹片14上的对接槽20接触时，接近开关19将相关信号传输给控制器，控制器控制伺服电机8停止移动，滚轮11与地面接触与履带系统3一起移动，有效保证机器人的稳定；当接近开关19与弹片14分离时，且检测数值不大于设定值时，控制器控制伺服电机8回缩，滚轮11上移。通过支撑装置16和平衡装置的配合作用使机器人在工作过程中始终保持平稳状态，避免了机器人侧翻的情况。
上面结合实施例对本实用新型作了详细的说明，但是所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (10)
1.一种农业植保机器人，其特征在于：包括机器人底盘和设置在所述机器人底盘上的机器人本体；所述机器人底盘包括安装支架，设置在所述安装支架两侧的行走机构，以及固定安装在所述安装支架上方用于安装机器人本体的底板；所述机器人本体包括设置在所述底板上的农药箱和分别设置在所述底板两外侧的喷洒装置，所述喷洒装置通过软管与所述农药箱相连通；
在所述底板下表面上位于所述行走机构内侧前后两端位置处分别设有平衡装置，且在所述底板底部两外侧的中间位置处分别设有支撑装置。
2.根据权利要求1所述的农业植保机器人，其特征在于：所述喷洒装置包括设置在所述底板上的转台和通过机械臂与所述转台铰接的多头式喷头，所述喷头通过软管与所述农药箱相连通；所述机械臂包括与所述转台铰接的第一连接臂，与所述第一连接臂铰接的第二连接臂，以及与所述第二连接臂铰接的第三连接臂；在所述转台和第一连接臂之间、所述第一连接臂和第二连接臂之间、第二连接臂和第三连接臂之间分别通过液压缸连接。
3.根据权利要求1所述的农业植保机器人，其特征在于：所述平衡装置包括设在所述底板下方的距离传感器和平衡机构，且所述距离传感器设置在所述平衡机构的前方；所述平衡机构包括竖直固定设在所述底板下方的丝杆电机、与所述丝杆电机输出端连接的固定块，以及设置在所述固定块底部的万向轮。
4.根据权利要求2所述的农业植保机器人，其特征在于：所述支撑装置包括倾斜固定在所述底板底部的伺服电机、与所述伺服电机的输出端连接的连接杆，以及设置在所述连接杆底部的滚轮。
5.根据权利要求4所述的农业植保机器人，其特征在于：在所述连接杆的底端还设有检测机构，所述检测机构包括固定设在所述连接杆上的支撑板和设置在所述支撑板下方的按压机构和感应机构，所述感应机构包括通过导向杆与所述支撑板固定连接的接近开关；所述按压机构包括固定安装在所述支撑板底部的连杆和设置在所述连杆底端的弹片，所述弹片与接近开关可接触式连接。
6.根据权利要求5所述的农业植保机器人，其特征在于：在所述弹片上与所述接近开关相对应位置处设有对接槽，在所述对接槽内设有海绵层，所述对接槽用来卡装接近开关。
7.根据权利要求6所述的农业植保机器人，其特征在于：所述弹片的自由端向上卷起形成钩角。
8.根据权利要求5所述的农业植保机器人，其特征在于：所述导向杆包括弹簧和分别与所述弹簧的两端固定连接的第一导向杆、第二导向杆。
9.根据权利要求5所述的农业植保机器人，其特征在于：所述检测机构底部所在平面高于所述滚轮底部所在平面。
10.根据权利要求4所述的农业植保机器人，其特征在于：所述行走机构为履带系统；在所述农药箱内设有水泵；在所述安装支架的内部安装有控制器，所述控制器分别与丝杆电机、伺服电机、液压缸、水泵电连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113109523A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-07-13 | 张红梅 | 一种农田农作物药物自动检测机器人 |
| CN113261550A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-17 | 绍兴傲宇汽车电子有限公司 | 农机智能控制系统 |
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2020
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