CN104584738B - 一种播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人，其特征在于，主要由行走机构、底座、播种机构、灌溉机构以及收获机构组成，其中，行走机构由悬架作为导向，引导底座相对于地面的水平方向上能够自由移动；底座作为主要支撑件，将各机构有机地组合起来；播种机构能够完成种子的分离与播种；灌溉机构能够完成灌溉操作；收获机构能够完成绿叶蔬菜的收获和运输。本发明所提供的农业温室机器人，实现了温室农业批量生产播种、灌溉、采摘的机械一体化，简化了机构，减少了耗能；同时，保证和提升了温室作物的质量和均一性。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业温室机器人，更具体的说，涉及一种能够将排放种子、定点喷水灌溉以及采摘操作集成为一体的可行走农业温室机器人，适用于温室中的大批量、整齐化的农业生产。
背景技术
目前，播种机、灌溉机、采摘机相对发展成熟，但是它们各自在批量化的温室农业生产技术上均存在一些问题，另外在播种、采摘、灌溉一体化方面，现有资料中鲜有相关实例。
首先，在播种机构方面，现有的播种机械基本由以下部分组成：自动供种系统、存种系统、排种系统、分种系统、开沟装置。现有的播种技术主要为外槽轮式、型孔式、气力式三种，外槽轮式播种能够适用于各种粒型的种子，播种量稳定，更重要的是构造简单，成本较低，但是其在行间分布上存在脉动现象，排种均匀性较差。型孔式主要应用于工作速度较低时，其实用可靠，但是当高速播种时其播种质量下降，另外，因为型孔制造的缘故，它对种子尺寸非常敏感，通用性差。气力式播种弥补了这一点，它对种子形状尺寸要求低，但是最大的问题在于气密性的保证以及结构的复杂性问题。此外，对于标准的温室大批量生产而言，这三种主要技术均不能极好地提升播种效率，亟需一些改进。
其次，灌溉机构方面，在我国的农业生产中，人工灌溉占了极大的比例。尤其是农村的农业种植，仍以人工和基础的劳动工具为主要方式。其效率低下，人工成本高，并且造成极大的资源浪费，产物质量参差不齐。另外，目前的灌溉机构大多采用旋转型圆周式，这种类型的灌溉机有两个方面的缺陷。一是重复灌溉现象和灌溉死角现象的存在，在灌溉效率上有待提升，二是储水部件约束了灌溉机构的灌溉量和灵活性。这两点在标准的温室农业批量生产中需要通过一定的措施加以改进。
再次，采摘机构方面，经过30多年的发展，应用机器人技术进行水果的自动化收获技术有了很大的提高，由初期的机械振摇式和气动振摇式(果实易损，效率不高，尤其无法进行有选择性的收获)发展为现在多国各自研究出的可适用于各种种植环境的果蔬采摘机器人，但仍然存在诸如果实的识别率和采摘率不高，损伤率较大、果实的平均采摘周期较长以及收获机器人的制造成本较高的问题，离实用化和商品化还有很长一段距离，未得到真正应用。
最后，值得一提的是，尽管上述的各个机构存在着各自的优点和缺陷，有一些已经较为广泛使用，但是就目前来看，在播种、灌溉、采摘一体化方面，在温室农业批量生产的特殊要求下，较为成熟的技术和发明极少，需要进一步的创新和设计。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人，该农业温室机器人不仅将播种、灌溉、采摘集成为机器人的各个功能模块，可一体化高效完成农业任务，还通过机械装置，能保证温室作物的质量和均一性，适合大批量的温室农业生产。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人，主要由行走机构、底座、播种机构、灌溉机构以及收获机构组成，其中，行走机构由悬架作为导向，引导底座相对于地面的水平方向上能够自由移动；底座作为主要支撑件，将各机构有机地组合起来；播种机构能够完成种子的分离与播种；灌溉机构能够完成灌溉操作；收获机构能够完成绿叶蔬菜的收获和运输。
所述播种机构包括圆盘分种机、皮带轮运种机构以及辅助机构，所述圆盘分种机由外壳和内轮组成，外壳上部分呈漏斗状，用于储存种子，下端开口，方便种子流出，内轮根据种子大小设计相应凹槽，通过电机驱动进行旋转，从而带动种子分离，最终从外壳下端开口流出；所述皮带轮运种机构固定在底座上，由皮带轮电机驱动，将流出并落在皮带轮上的种子等间距按规定的时间运输到相应的位置；所述辅助机构完成种子的推落和向导工作。
所述辅助机构包括导向槽和推种手臂，所述导向槽是两端开口的管路，能够将落入其中的种子引导到正确的播种位置；所述推种手臂能够在电机驱动下将到达固定位置的种子推落到相应的导向槽中。
所述导向槽下端有螺旋机构，能够实现模块化装配。
所述灌溉机构包括引水管路系统、水泵、水管以及喷头，所述引水管路系统悬挂于行走机构上，能够把水源处的水引到工作位置，所述水管固定在底座上。
所述水管与导向槽固定连接成一个整体。
所述收获机构包括箱体以及升降机构，所述箱体下侧能够以一边为轴旋转来控制开闭，完成满仓后的清空；箱体侧面有侧门，能够以一竖直边为轴旋转，在刀具作用下完成切割和短时贮存；所述升降机构上端能够通过螺纹与导向槽下端进行连接，下端与箱体固结，能够实现收获机构在以地面为参考系的竖直方向上运动。
所述刀具固结在侧门下端，在侧门关闭时，能够切断作物。
本发明所采用的技术方案，首先，行走机构由悬架作为导向，引导底座相对于地面的水平方向上能够自由移动。其次，底座作为主要支撑件，将各机构有机地组合起来。播种机构采用圆盘窝眼轮式改进而成，由窝眼内轮、漏斗形外壳、皮带轮、辅助机构组成，利用窝眼内轮和外壳的开口的对应，使种子逐颗、等距地落在皮带轮上，由皮带轮将种子运到合理位置，由推种手臂推下种子，种子经辅助机构导向后进入土壤。灌溉机构中引水管路系统悬挂于行走机构上，把水源处的水引到工作位置，固定在底座上的水管中通过水流，导流弯管以及喷头将水管中的水引流到喷水的目标位置。采摘机构的箱体下侧以一边为轴旋转来控制开闭，从而实现满容量时的清仓；箱体侧面有锋利的侧门，以一竖直边为轴旋转，在刀具作用下完成切割和存储绿叶菜。采摘操作所需的上下移动通过升降机构完成，升降机构上端能够通过螺纹与导向槽下端进行连接，下端与箱体固结，使收获机构在垂直于地面的竖直方向上运动。
本发明可以完成温室中大批量的点对点播种、采摘、灌溉，提升了农业生产效率，并且保证了温室作物的质量和均一性，另外，播种、灌溉、采摘一体化使得机构之间相互依赖、共用，简化了机构内容，大大减少了耗能，提升了效率和工作速率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明的侧面图；
图2是播种机构的侧面图；
图3是圆盘分种部分的左视图；
图4是收获机构的侧面图；
图5是灌溉机构的侧面图。
图中：1底座，2圆盘分种机外壳，3内轮，4皮带轮，5皮带，6种子，7导向槽，8水管，9导流弯管，10箱体，11侧门，12刀具。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1～图5所示，本发明所提供的农业温室机器人，主要由行走机构、底座、播种机构、灌溉机构以及收获机构组成，其中，行走机构由悬架作为导向，引导底座相对于地面的水平方向上能够自由移动；底座作为主要支撑件，将各机构有机地组合起来；播种机构能够完成种子的分离与播种；灌溉机构能够完成灌溉操作；收获机构能够完成绿叶蔬菜的收获和运输。
在图2中，圆盘分种机外壳2安装在底座1上，内轮3安装在圆盘分种机的外壳2内。皮带轮4的旋转轴安置在底座1上，皮带5的上侧部分与内轮3下端存在一个较小的距离，种子6在内轮3的凹槽和圆盘分种机外壳2底部的孔相配合时，掉落在皮带5上，皮带5将种子6运到合适的位置后，由辅助装置将种子6推到导向槽7中，种子6顺着该方向进入土壤。在此实施例中，皮带轮4的转速与内轮3的转速由温室中作物盆的间距决定，需要保证种子6在皮带轮4停下的时刻为等距排列，并且与作物盆一一对应。
在图4所示实施例中，升降结构与箱体10固结，其上端与导向槽下端进行螺纹连接，由导向槽带动控制其上下移动。在箱体10向下到达采摘的合适位置的过程中，侧门11匀速打开，到达既定位置后，侧门11快速关闭，附在侧门11下端的刀具12与箱体10内部下表面共同将蔬菜切断，蔬菜进入箱体10。当升降机构到达合适位置，需要释放蔬菜时，箱体10的下侧门绕轴旋转、打开，蔬菜掉落，箱体清空，可进行新一轮的收获和储存。
在图5所示的另一个实施例中，水管8中通过水流，水流来自悬挂在行走机构上的引水管路系统，水管8中的水流通过导流弯管9以及经过选型的喷头喷出，由于导流弯管9为等距排列，与作物盆一一对应，其长短考虑了水管8与作物的竖直距离，因此，结合合适的喷头，将水高效地喷灌到以目标位置为中心的区域内。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人，其特征在于，主要由行走机构、底座、播种机构、灌溉机构以及收获机构组成，其中，行走机构由悬架作为导向，引导底座相对于地面的水平方向上能够自由移动；底座作为主要支撑件，将各机构有机地组合起来；播种机构能够完成种子的分离与播种；灌溉机构能够完成灌溉操作；收获机构能够完成绿叶蔬菜的收获和运输。
2.根据权利要求1所述的播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人，其特征在于，所述播种机构包括圆盘分种机、皮带轮运种机构以及辅助机构，所述圆盘分种机由外壳和内轮组成，外壳上部分呈漏斗状，用于储存种子，下端开口，方便种子流出，内轮根据种子大小设计相应凹槽，通过电机驱动进行旋转，从而带动种子分离，最终从外壳下端开口流出；所述皮带轮运种机构固定在底座上，由皮带轮电机驱动，将流出并落在皮带轮上的种子等间距按规定的时间运输到相应的位置；所述辅助机构完成种子的推落和向导工作。
3.根据权利要求2所述的播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人，其特征在于，所述辅助机构包括导向槽和推种手臂，所述导向槽是两端开口的管路，能够将落入其中的种子引导到正确的播种位置；所述推种手臂能够在电机驱动下将到达固定位置的种子推落到相应的导向槽中。
4.根据权利要求3所述的播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人，其特征在于，所述导向槽下端有螺旋机构，能够实现模块化装配。
5.根据权利要求4所述的播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人，其特征在于，所述灌溉机构包括引水管路系统、水泵、水管以及喷头，所述引水管路系统悬挂于行走机构上，能够把水源处的水引到工作位置，所述水管固定在底座上。
6.根据权利要求5所述的播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人，其特征在于，所述水管与导向槽固定连接成一个整体。
7.根据权利要求4所述的播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人，其特征在于，所述收获机构包括箱体以及升降机构，所述箱体下侧能够以一边为轴旋转来控制开闭，完成满仓后的清空；箱体侧面有侧门，能够以一竖直边为轴旋转，在刀具作用下完成切割和短时贮存；所述升降机构上端能够通过螺纹与导向槽下端进行连接，下端与箱体固结，能够实现收获机构在以地面为参考系的竖直方向上运动。
8.根据权利要求7所述的播种、灌溉、采摘一体化的可行走的农业温室机器人，其特征在于，所述刀具固结在侧门下端，在侧门关闭时，能够切断作物。
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