CN105739521A - 一种农业机器人牵引及供电的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农业机器人牵引及供电的系统和方法，所述系统由牵引控制系统和牵引平台组成。所述牵引控制系统包含牵引控制单元、距离传感器和网络通讯接口。所述牵引平台包含受控牵引控制单元、网络通讯接口、架空支架、牵引绳索、牵引电机和牵引承托总成。所述方法是根据地形和农作物分布进行架空支架布点和牵引绳索线路规划，当机器人需要移动、遇到障碍物、需要回到起止点时，由牵引控制单元与受控牵引控制单元之间通过各自的网络通讯接口进行请求指令及应答指令交互，由受控牵引控制单元驱动牵引电机转动进而牵引绳索，由牵引绳索牵引机器人进行移动。所述方法还包括，机器人持续作业所需电能通过牵引绳索进行输送。

Description

一种农业机器人牵引及供电的系统和方法
技术领域
本发明涉及农业机器人技术领域，特别涉及一种农业机器人田间移动、供电的系统和方法。
背景技术
现有农业机器人，例如采摘机器人在田间作业主要采用轮式或履带式车载、仿真肢体步行等方式自主自动化移动。其应用局限于植物工厂和温室等工业化或类工业化的规范地形，对于复杂地形，如山地、丘陵、水面、崎岖地面、泥泞地面等，以及对于长势较高的经济林木，依附地面移动的现有农业机器人技术目前缺乏经济可行性和实用性，无法大规模的推广和使用。其主要原因包含，完全自主的自动化移动作业需要复杂的移动机械结构、车辆控制、导航、避障和路径规划技术。自主移动也意味着需要机器人自备燃料或者大容量蓄电池，持续工作时间受限，且大幅增加机器人体重。因此，现有这些田间移动方式需要农业机器人投入更高的设计成本和制造成本，并且这些移动方式使用过程中也需要大量运行和维护成本，失去大规模推广的经济价值。
发明内容
为了克服现有车载和仿真肢体步行的高成本和低实用性的问题，本发明的目的是提供具备经济价值、可大规模推广的机器人田间作业的移动和供电方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种不同于现有机器人依附地面行走，也不同于完全飞行的的移动方式，而是采用绳索将机器人悬空，机器人通过远程控制驱动绳索，由绳索牵引机器人移动，从而由机器人进行自主移动。通过绳索给机器人供电，使得机器人无需自备燃料或蓄电池就能获得持续的作业能力。
本发明的技术方案为：一种农业机器人牵引及供电的系统和方法，所述系统由牵引控制系统和牵引平台组成。
所述牵引控制系统包含牵引控制单元(1)、距离传感器(2)和网络通讯接口(3)。
所述牵引平台包含受控牵引控制单元(4)、网络通讯接口(5)、架空支架(6)、牵引绳索(7)、牵引电机(8)和牵引承托总成(9)。
所述方法根据地形和农作物分布进行所述一个或多个架空支架(6)布点和所述一根或多根牵引绳索(7)线路规划，所述牵引绳索(7)由所述架空支架(6)承托并悬于空中，一个或多个机器人通过所述牵引承托总成(9)固定于所述牵引绳索(7)，当机器人需要移动、遇到障碍物、需要回到起止点时，由牵引控制单元(1)与受控牵引控制单元(4)之间通过各自的网络通讯接口进行请求指令及应答指令交互，由受控牵引控制单元(4)驱动牵引电机(8)转动进而牵引绳索(7)，由牵引绳索(7)牵引机器人进行移动；
所述方法还包括，机器人持续作业所需电能通过牵引绳索(7)进行输送，机器人不仅减轻自重，而且可以长时间持续作业。
附图说明
图1是本发明示例性实施例的机器人牵引及供电的系统示意图；
图2是本发明示例性实施例的机器人牵引移动的流程图；
图3是本发明示例性实施例的机器人遇障碍物停止移动的流程图；
图4是本发明示例性实施例的机器人回家的流程图；
具体实施方法
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明示例性实施例的机器人牵引及供电的系统示意图。架空支架(6)安装人员根据地形和农作物分布进行架空支架(6)布点和牵引绳索(7)线路规划，当机器人需要移动、遇到障碍物、需要回到起止点时，由牵引控制单元(1)与受控牵引控制单元(4)之间通过各自的网络通讯接口进行请求指令及应答指令交互，由受控牵引控制单元(4)驱动牵引电机(8)转动进而牵引绳索(7)，由牵引绳索(7)牵引机器人进行移动。图1的示意图中，机器人持续作业所需电能通过牵引绳索(7)进行输送。
图2是本发明示例性实施例的机器人牵引移动的流程图。当机器人需要移动到作业位置时，机器人通过牵引控制系统中的牵引控制单元(1)生成移动请求指令，由网络通讯接口(3)向牵引平台的受控牵引控制单元(4)发送移动请求指令。受控牵引控制单元(4)由网络通讯接口(5)接收到移动请求指令后，根据移动请求指令中的移动方向和距离信息驱动牵引电机(8)转动进而牵引绳索(7)，由牵引绳索(7)牵引机器人进行移动。成功完成牵引移动后，受控牵引控制单元(4)生成移动应答指令，并通过网络通讯接口(5)向牵引控制单元(1)发送移动应答指令。牵引控制单元(1)通过网络通讯接口(3)接收移动应答指令，处理该指令后通知机器人移动结果。如机器人还没有到达作业位置，机器人可以重复进行上述移动过程，直至到达作业位置或者终止移动。
图3是本发明示例性实施例的机器人遇障碍物停止移动的流程图。当机器人被牵引移动时，牵引控制单元(1)通过距离传感器(2)实时检测移动方向障碍物距离。当障碍物距离小于安全距离时，牵引控制单元(1)通过网络通讯接口(3)向牵引平台的受控牵引控制单元(4)发送停止移动请求指令。受控牵引控制单元(4)由网络通讯接口(5)接收到停止移动请求指令后，受控牵引控制单元(4)停止牵引电机(8)转动进而停止牵引机器人移动。受控牵引控制单元(4)生成停止移动应答指令，并网络通讯接口(5)向牵引控制单元(1)发送停止移动应答指令。牵引控制单元(1)通过网络通讯接口(3)接收停止移动应答指令，处理该指令后通知机器人停止移动结果。
图4是本发明示例性实施例的机器人回家的流程图。当机器人田间作业过程中，如操作人员需要机器人回到起止点位置时，通过受控牵引控制单元(4)生成回家请求指令，由网络通讯接口(5)向牵引控制系统的牵引控制单元(1)发送回家请求指令。牵引控制单元(1)通过网络通讯接口(3)接收回家请求指令后，通知机器人停止作业。牵引控制单元(1)生成回家应答指令，并通过网络通讯接口(5)向受控牵引控制单元(4)发送回家应答指令。受控牵引控制单元(4)由网络通讯接口(5)接收到回家应答指令后，驱动牵引电机(8)转动进而牵引绳索(7)，由牵引绳索(7)牵引机器人回到起止点位置。

Claims (9)

1.一种农业机器人牵引及供电系统，包括：
牵引控制系统，包含牵引控制单元(1)、距离传感器(2)和网络通讯接口(3)；其中，所述牵引控制单元(1)用于生成移动请求指令和处理移动应答指令，所述距离传感器(2)用于检测机器人被牵引移动方向上的障碍物，所述网络通讯接口(3)用于向牵引平台发送移动请求指令和从牵引平台接收移动应答指令；以及
牵引平台，包含受控牵引控制单元(4)、网络通讯接口(5)、架空支架(6)、牵引绳索(7)、牵引电机(8)和牵引承托总成(9)；其中，所述受控牵引控制单元(4)用于处理移动请求指令和生成移动应答指令；所述网络通讯接口(5)用于从牵引控制系统接收移动请求指令和向牵引控制系统发送移动应答指令；所述架空支架(6)用于承托所述牵引绳索(7)；所述牵引绳索(7)用于承载和牵引机器人和果实箱；所述牵引电机(8)用于卷动牵引绳索(7)；所述牵引承托(9)总成用于将机器人和果实箱安装及固定于牵引绳索(7)。
2.如权利要求1所述的农业机器人牵引及供电系统，其特征在于：所述的架空支架(6)竖立于地面，能承托所述架空绳索及所述架空绳索承托的机器人和果实箱悬于空中，所述架空支架(6)具备滑轮结构，便于所述架空牵引绳索(7)移动和牵引。
3.如权利要求1所述的农业机器人牵引及供电系统，其特征在于：所述的牵引绳索(7)架空支架(6)承托并悬于空中，被牵引电机(8)牵引移动,能承载和牵引机器人和果实箱的导电金属缆绳。
4.如权利要求1所述的农业机器人牵引及供电系统，其特征在于：所述的牵引电机(8)通过转动进而牵引所述牵引绳索(7)，具有安全保护锁销避免空转和意外倒转，所述牵引电机(8)具备手摇转动机构，在异常情况下由人工操作转动电机回收机器人。
5.如权利要求1所述的农业机器人牵引及供电系统，其特征在于：所述的牵引承托总成(9)可以快速的将机器人和果实箱安装固定于所述牵引绳索(7)，也可以快速的将机器人和果实箱卸载脱离于所述牵引绳索(7)。
6.一种农业机器人牵引及供电方法，包括：
架空支架(6)安装人员根据农作物的地形分布进行所述一个或多个架空支架(6)布点安装和所述一根或多根牵引绳索(7)线路规划，所述牵引绳索(7)由所述架空支架(6)承托并悬于空中，一个或多个机器人通过所述牵引承托总成(9)固定于所述牵引绳索(7)，当机器人需要移动时，由牵引控制单元(1)与受控牵引控制单元(4)之间通过各自的网络通讯接口进行请求指令及应答指令交互，由受控牵引控制单元(4)驱动牵引电机(8)转动进而牵引绳索(7)，由牵引绳索(7)牵引机器人进行移动；以及
机器人持续作业所需主要电能通过所述牵引绳索(7)进行输送。
7.如权利要求6所述的方法，其中机器人需要移动时通过所述牵引控制单元(1)生成移动请求指令，并通过所述网络通讯接口(3)向所述受控牵引控制单元(4)发送移动请求指令，所述受控牵引控制单元(4)通过网络通讯接口(5)接收到移动请求指令后，驱动所述牵引电机(8)带动所述牵引绳索(7)，从而由所述牵引绳索(7)牵引机器人在田间进行移动。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述牵引控制单元(1)能通过所述距离传感器实时检测机器人移动方向上的障碍物，当机器人被牵引移动时，如牵引控制单元(1)通过所述距离传感器(2)实时检测到机器人被牵引移动方向上存在障碍物，则立刻向所述牵引平台发送停止移动请求指令，所述受控牵引控制单元(4)接收到停止移动指令后停止牵引电机(8)转动，进而机器人停止移动。
9.如权利要求6所述的方法，其中所述受控牵引控制单元(4)能向所述牵引控制系统发送回家请求指令，要求机器人停止作业，机器人成功响应回家请求指令，所述受控牵引控制单元(4)驱动所述牵引电机(8)通过所述牵引绳索(7)将机器人移动至起止点位置。
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