CN106114094A - 一种四自由度水库鱼虾喂料作业智能机器人基座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种四自由度水库鱼虾喂料作业智能机器人基座，包括陆地行走装置、水面行走装置、升降装置和冗余并联机构；所述的水面行走装置数量为二，且水面行走装置分别位于陆地行走装置的左右两侧，水面行走装置与陆地行走装置相连接，升降装置位于陆地行走装置正上方，且升降装置下端与陆地行走装置上端相连接，冗余并联机构位于升降装置正上方，且冗余并联机构下端与升降装置相连接。本发明具有陆地行走、水面行走和方位角度调节的功能，且行走快速便捷、方位角度调节方便灵活，解决了现有的投料机器人基座运动灵活性差、适应范围窄和稳定性差的问题。

Description

一种四自由度水库鱼虾喂料作业智能机器人基座

技术领域

本发明涉及渔业养殖器械领域，具体的说是一种四自由度水库鱼虾喂料作业智能机器人基座。

背景技术

渔业是指捕捞和养殖鱼类和其他水生动物及海藻类等水生植物以取得水产品的社会生产部门；一般分为海洋渔业和淡水渔业，渔业可为人民生活和国家建设提供食品和工业原料；其中开发和利用水域，采集捕捞与人工养殖各种有经济价值的水生动植物以取得水产品的社会生产部门，是广义农业的重要组成部分，按水域可分为海洋渔业和淡水渔业；按生产特性分为养殖业和捕捞业；渔业生产的主要特点是以各种水域为基地，以具有再生性的水产经济动植物资源为对象，具有明显的区域性和季节性，初级产品具鲜活、易变腐和商品性的特点，渔业是国民经济的一个重要部门，丰富的蛋白质含量为世界提供总消费量的6％，动物性蛋白质消费量的24％，还可以为农业提供优质肥料，为畜牧业提供精饲料，为食品、医药、化工工业提供重要原料。中国18000多公里的海岸线，有辽阔的大陆架和滩涂，有20万平方公里的淡水水域，1000多种经济价值较高的水产动植物，发展渔业有良好的自然条件和广阔前景。

渔业养殖又叫水产养殖，渔业养殖的对象现在偏多的有鱼虾、泥鳅黄鳝、贝类螃蟹等，在渔业养殖中，需要定期的投料、水质检测和养殖对象取样检测等，现在对于渔业养殖中的投料工作多为人工进行，占用了大量劳动力，养殖成本上升，而且由于在水上作业，伴有时常危险性，现在虽然有少量的自动投料机，但是多存在水面行走灵活性差、投料效率低、投料距离偏近和角度方位调节不便等特点。鉴于此，本发明提供了一种四自由度水库鱼虾喂料作业智能机器人基座。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种四自由度水库鱼虾喂料作业智能机器人基座。

本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。

一种四自由度水库鱼虾喂料作业智能机器人基座，包括陆地行走装置、水面行走装置、升降装置和冗余并联机构；所述的水面行走装置数量为二，且水面行走装置分别位于陆地行走装置的左右两侧，水面行走装置与陆地行走装置相连接，升降装置位于陆地行走装置正上方，且升降装置下端与陆地行走装置上端相连接，冗余并联机构位于升降装置正上方，且冗余并联机构下端与升降装置相连接。

作为本发明的进一步改进，所述的陆地行走装置包括底盘、驱动电机、驱动轴、行走带轮、锁紧扣和行走履带，且驱动电机、锁紧扣和行走履带的数量均为二，驱动轴和行走带轮数量为四；所述的底盘呈矩形结构，底盘左右两侧分别开设有U型槽，底盘前后两端分别开设有安装槽，驱动电机分别固定在底盘前后两侧的安装槽内，且驱动电机采用双轴同步输出电机，驱动轴一端与驱动电机输出轴相连接，驱动轴另一端与行走带轮相连接，且驱动轴与行走带轮之间通过锁紧扣进行固定，行走履带两端分别绕套在行走带轮上，且行走履带外侧均匀设置有半圆形防滑条；通过驱动电机的转动带动行走带轮的旋转，从而带动行走履带的运动，陆地行走装置主要用于本发明的行走、移动和转向，且陆地行走装置通过采用履带式结构更加便于坑洼地势地况的行走，使得本发明的适用性更强。

作为本发明的进一步改进，所述的水面行走装置包括行走板、行走铰链、角度调节机构、行走转盘、行走伸缩杆、固定支架、喷气筒、输气管和气压泵；所述的行走板呈条形板状结构，行走板内侧端通过行走铰链与底盘的U型槽内侧壁相连接，角度调节机构数量为二，且角度调节机构沿行走板的横向中心轴线分别对称布置，角度调节机构下端与行走板相固定，行走转盘位于行走板外侧壁中心位置处，行走伸缩杆一端与行走转盘相连接，行走伸缩杆另一端与固定支架相连接，且行走伸缩杆为空心圆柱壳体结构，固定支架后端设置有固定杆，固定支架前端设置有Ω型架，且Ω型架沿固定杆呈直线等间距布置，喷气筒安装在固定支架的Ω型架内，喷气筒前端为圆锥状结构，喷气筒后端开设有喷气口，输气管一端穿过行走伸缩杆与喷气筒相连接，输气管另一端与气压泵相连接，气压泵固定在底盘上端面的中心位置处；所述的角度调节机构包括调节耳座、第一调节轴、调节拉杆、第二调节轴和调节支架；所述的调节耳座呈U型结构，调节耳座固定在行走板上，调节拉杆下端通过第一调节轴与调节耳座相连接，调节拉杆上端与调节支架之间通过第二调节轴相连接，调节拉杆为电动可伸缩式结构，调节支架呈倒立的Y型结构，调节支架下端固定在底盘上。通过行走转盘可带动喷气筒在XZ垂直面上的旋转运动，从而调节喷气筒的水面行走倾角，便于本发明在不同流速的水面上的行走移动；通过行走伸缩杆可以带动喷气筒在XY水平面上的左右运动，从而控制喷气筒在水面上行走移动时的伸出长度；通过角度调节机构可以控制行走板以行走铰链为旋转轴进行转动，从而带动喷气筒在YZ垂直面上的旋转，进而调节喷气筒吃水的倾角，即本发明的吃水量，便于本发明在不同深度的水域中行走移动；通过气压泵可以控制喷气筒喷出气体的流速，从而调节本发明的行进速度；水面行走装置可进行一平移两转动共三自由度的空间运动，其可在不同流速和不同深度的水域中行走移动，且行走速度和吃水量均可调，调节方便快速。

作为本发明的进一步改进，所述的升降装置包括升降推杆、升降圆台和电动转盘；所述的升降推杆数量为四，升降推杆位于升降圆台下方，且升降推杆上端与升降圆台下端面相连接，电动转盘固定在升降圆台上端面中心位置处。

作为本发明的进一步改进，所述的冗余并联机构包括定平台、动平台、第一支链和第二支链；所述的定平台和动平台均为圆盘状结构，且动平台位于定平台正上方；所述的第一支链和第二支链的数量均为二，第一支链和第二支链均位于定平台和动平台之间，第一支链和第二支链的两端均分别与定平台和动平台相连接，且第一支链和第二支链的水平安装角度为90度；所述的第一支链包括第一耳座、虎克铰、第一电动推杆、第一球铰链、第一连接柱和第一减震弹簧；所述的第一耳座固定在定平台上端面上，第一耳座与第一电动推杆下端之间采用虎克铰进行连接，第一电动推杆上端与第一球铰链相连接，第一球铰链通过第一连接柱固定在动平台的下端面上，第一减震弹簧绕套在第一电动推杆上；通过虎克铰可进行两个方向的转动，通过第一球铰链可进行三个方向的转动，通过第一电动推杆可进行上下移动，第一支链采用2-UPS并联机构的形式，且通过第一减震弹簧增加了第一支链运动时的平稳性，提高了本发明的运动性能；所述的第二支链包括第二耳座、转动销、第二电动推杆、第二球铰链、第二连接柱和第二减震弹簧；所述的第二耳座固定在定平台上端面上，第二耳座与第二电动推杆下端之间采用转动销进行连接，第二电动推杆上端与第二球铰链相连接，第二球铰链通过第二连接柱固定在动平台的下端面上，第二减震弹簧绕套在第二电动推杆上；通过转动销可进行一个方向的转动，通过第二球铰链可进行三个方向的转动，通过第二电动推杆可进行上下移动，第二支链采用2-RPS并联机构的形式，且通过第二减震弹簧增加了第二支链运动时的平稳性，提高了本发明的运动性能；冗余并联机构通过定平台、动平台、第一支链和第二支链组成了四自由度对称并联机构，且其采用2-UPS-2-RPS的并联机构形式，其能实现沿X轴和Z轴移动以及绕X轴和绕Y轴的转动共四个自由度方向的运动，且四个自由度均独立，通过四个自由度也可以协调工作，使的动平台轨迹沿预定空间的曲线运动，运动平稳，运动灵活，将冗余并联机构应用到本发明中，一方面起到了对投料机器人的末端执行器投料时整体方位角度调节的作用，使得本发明可以处于各种姿态角度下都可以全方位的进行投料作业，投料方便快捷且投料范围广；另一方面通过冗余并联机构提高了本发明的减震性能，本发明在陆地上或者水中行走时，即使处于颠簸或者非平衡状态下时，投料机器人的末端执行器始终处于水平平稳状态，防止投料机器人的末端执行器投料作业时因抖动性或者倾斜性过大导致投料作业无法进行的问题，进一步提高了本发明投料作业时的稳定性和安全性。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明具有陆地行走、水面行走和方位角度调节的功能，且行走快速便捷、方位角度调节方便灵活，解决了现有的投料机器人基座运动灵活性差、适应范围窄和稳定性差的问题。

(2)本发明的陆地行走装置和水面行走装置配合转换使用，且转换方便快捷，可适应于陆地行走和水面行走，达到了两栖行走的效果，且水面行走装置可进行一平移两转动共三自由度的空间运动，其可在不同流速和不同深度的水域中行走移动，且行走速度和吃水量均可调，调节方便快速。

(3)本发明的冗余并联机构通过定平台、动平台、第一支链和第二支链组成了四自由度对称并联机构，且其采用2-UPS-2-RPS的并联机构形式，其能实现沿X轴和Z轴移动以及绕X轴和绕Y轴的转动共四个自由度方向的运动，且四个自由度均独立，通过四个自由度也可以协调工作，使的动平台轨迹沿预定空间的曲线运动，运动平稳，运动灵活，将冗余并联机构应用到本发明中，一方面起到了对投料机器人的末端执行器投料时整体方位角度调节的作用，使得本发明可以处于各种姿态角度下都可以全方位的进行投料作业，投料方便快捷且投料范围广；另一方面通过冗余并联机构提高了本发明的减震性能，本发明在陆地上或者水中行走时，即使处于颠簸或者非平衡状态下时，投料机器人的末端执行器始终处于水平平稳状态，防止投料机器人的末端执行器投料作业时因抖动性或者倾斜性过大导致投料作业无法进行的问题，进一步提高了本发明投料作业时的稳定性和安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明陆地行走装置、水面行走装置和升降装置配合时的立体结构示意图；

图3是本发明陆地行走装置和水面行走装置配合时的立体结构示意图；

图4是本发明冗余并联机构的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1至图4所示，一种四自由度水库鱼虾喂料作业智能机器人基座，包括陆地行走装置1、水面行走装置2、升降装置3和冗余并联机构4；所述的水面行走装置2数量为二，且水面行走装置2分别位于陆地行走装置1的左右两侧，水面行走装置2与陆地行走装置1相连接，升降装置3位于陆地行走装置1正上方，且升降装置3下端与陆地行走装置1上端相连接，冗余并联机构4位于升降装置3正上方，且冗余并联机构4下端与升降装置3相连接。

如图2和图3所示，所述的陆地行走装置1包括底盘11、驱动电机12、驱动轴13、行走带轮14、锁紧扣15和行走履带16，且驱动电机12、锁紧扣15和行走履带16的数量均为二，驱动轴13和行走带轮14数量为四；所述的底盘11呈矩形结构，底盘11前后两端分别开设有安装槽，驱动电机12分别固定在底盘11前后两侧的安装槽内，且驱动电机12采用双轴同步输出电机，驱动轴13一端与驱动电机12输出轴相连接，驱动轴13另一端与行走带轮14相连接，且驱动轴13与行走带轮14之间通过锁紧扣15进行固定，行走履带16两端分别绕套在行走带轮14上，且行走履带16外侧均匀设置有半圆形防滑条；通过驱动电机12的转动带动行走带轮14的旋转，从而带动行走履带16的运动，陆地行走装置1主要用于本发明的行走、移动和转向，且陆地行走装置1通过采用履带式结构更加便于坑洼地势地况的行走，使得本发明的适用性更强。

如图2和图3所示，所述的水面行走装置2包括行走板21、行走铰链22、角度调节机构23、行走转盘24、行走伸缩杆25、固定支架26、喷气筒27、输气管28和气压泵29；所述的行走板21呈条形板状结构，行走板21内侧端通过行走铰链22与底盘11的U型槽内侧壁相连接，角度调节机构23数量为二，且角度调节机构23沿行走板21的横向中心轴线分别对称布置，角度调节机构23下端与行走板21相固定，行走转盘24位于行走板21外侧壁中心位置处，行走伸缩杆25一端与行走转盘24相连接，行走伸缩杆25另一端与固定支架26相连接，且行走伸缩杆25为空心圆柱壳体结构，固定支架26后端设置有固定杆，固定支架26前端设置有Ω型架，且Ω型架沿固定杆呈直线等间距布置，喷气筒27安装在固定支架26的Ω型架内，喷气筒27前端为圆锥状结构，喷气筒27后端开设有喷气口，输气管28一端穿过行走伸缩杆25与喷气筒27相连接，输气管28另一端与气压泵29相连接，气压泵29固定在底盘11上端面的中心位置处；所述的角度调节机构23包括调节耳座231、第一调节轴232、调节拉杆233、第二调节轴234和调节支架235；所述的调节耳座231呈U型结构，调节耳座231固定在行走板21上，调节拉杆233下端通过第一调节轴232与调节耳座231相连接，调节拉杆233上端与调节支架235之间通过第二调节轴234相连接，调节拉杆233为电动可伸缩式结构，调节支架235呈倒立的Y型结构，调节支架235下端固定在底盘11上。通过行走转盘24可带动喷气筒27在XZ垂直面上的旋转运动，从而调节喷气筒27的水面行走倾角，便于本发明在不同流速的水面上的行走移动；通过行走伸缩杆25可以带动喷气筒27在XY水平面上的左右运动，从而控制喷气筒27在水面上行走移动时的伸出长度；通过角度调节机构23可以控制行走板21以行走铰链22为旋转轴进行转动，从而带动喷气筒27在YZ垂直面上的旋转，进而调节喷气筒27吃水的倾角，即本发明的吃水量，便于本发明在不同深度的水域中行走移动；通过气压泵29可以控制喷气筒27喷出气体的流速，从而调节本发明的行进速度；水面行走装置2可进行一平移两转动共三自由度的空间运动，其可在不同流速和不同深度的水域中行走移动，且行走速度和吃水量均可调，调节方便快速。

如图2所示，所述的升降装置3包括升降推杆31、升降圆台32和电动转盘33；所述的升降推杆31数量为四，升降推杆31位于升降圆台32下方，且升降推杆31上端与升降圆台32下端面相连接，电动转盘33固定在升降圆台32上端面中心位置处。

如图1和图4所示，所述的冗余并联机构4包括定平台41、动平台42、第一支链43和第二支链44；所述的定平台41和动平台42均为圆盘状结构，且动平台42位于定平台41正下方；所述的第一支链43和第二支链44的数量均为二，第一支链43和第二支链44均位于定平台41和动平台42之间，第一支链43和第二支链44的两端均分别与定平台41和动平台42相连接，且第一支链43和第二支链44的水平安装角度为90度；所述的第一支链43包括第一耳座431、虎克铰432、第一电动推杆433、第一球铰链434、第一连接柱435和第一减震弹簧436；所述的第一耳座431固定在定平台41上端面上，第一耳座431与第一电动推杆433下端之间采用虎克铰432进行连接，第一电动推杆433上端与第一球铰链434相连接，第一球铰链434通过第一连接柱435固定在动平台42的下端面上，第一减震弹簧436绕套在第一电动推杆433上；通过虎克铰432可进行两个方向的转动，通过第一球铰链434可进行三个方向的转动，通过第一电动推杆433可进行上下移动，第一支链43采用2-UPS并联机构的形式，且通过第一减震弹簧436增加了第一支链43运动时的平稳性，提高了本发明的运动性能；所述的第二支链44包括第二耳座441、转动销442、第二电动推杆443、第二球铰链444、第二连接柱445和第二减震弹簧446；所述的第二耳座441固定在定平台41上端面上，第二耳座441与第二电动推杆443下端之间采用转动销442进行连接，第二电动推杆443上端与第二球铰链444相连接，第二球铰链444通过第二连接柱445固定在动平台42的下端面上，第二减震弹簧446绕套在第二电动推杆443上；通过转动销442可进行一个方向的转动，通过第二球铰链444可进行三个方向的转动，通过第二电动推杆443可进行上下移动，第二支链44采用2-RPS并联机构的形式，且通过第二减震弹簧446增加了第二支链44运动时的平稳性，提高了本发明的运动性能；冗余并联机构4通过定平台41、动平台42、第一支链43和第二支链44组成了四自由度对称并联机构，且其采用2-UPS-2-RPS的并联机构形式，其能实现沿X轴和Z轴移动以及绕X轴和绕Y轴的转动共四个自由度方向的运动，且四个自由度均独立，通过四个自由度也可以协调工作，使的动平台轨迹沿预定空间的曲线运动，运动平稳，运动灵活，将冗余并联机构4应用到本发明中，一方面起到了对投料机器人的末端执行器投料时整体方位角度调节的作用，使得本发明可以处于各种姿态角度下都可以全方位的进行投料作业，投料方便快捷且投料范围广；另一方面通过冗余并联机构4提高了本发明的减震性能，本发明在陆地上或者水中行走时，即使处于颠簸或者非平衡状态下时，投料机器人的末端执行器始终处于水平平稳状态，防止投料机器人的末端执行器投料作业时因抖动性或者倾斜性过大导致投料作业无法进行的问题，进一步提高了本发明投料作业时的稳定性和安全性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种四自由度水库鱼虾喂料作业智能机器人基座，其特征在于：包括陆地行走装置、水面行走装置、升降装置和冗余并联机构；所述的水面行走装置数量为二，且水面行走装置分别位于陆地行走装置的左右两侧，水面行走装置与陆地行走装置相连接，升降装置位于陆地行走装置正上方，且升降装置下端与陆地行走装置上端相连接，冗余并联机构位于升降装置正上方，且冗余并联机构下端与升降装置相连接；其中：

所述的陆地行走装置包括底盘、驱动电机、驱动轴、行走带轮、锁紧扣和行走履带，且驱动电机、锁紧扣和行走履带的数量均为二，驱动轴和行走带轮数量为四；所述的底盘呈矩形结构，底盘左右两侧分别开设有U型槽，底盘前后两端分别开设有安装槽，驱动电机分别固定在底盘前后两侧的安装槽内，且驱动电机采用双轴同步输出电机，驱动轴一端与驱动电机输出轴相连接，驱动轴另一端与行走带轮相连接，且驱动轴与行走带轮之间通过锁紧扣进行固定，行走履带两端分别绕套在行走带轮上，且行走履带外侧均匀设置有半圆形防滑条；

所述的水面行走装置包括行走板、行走铰链、角度调节机构、行走转盘、行走伸缩杆、固定支架、喷气筒、输气管和气压泵；所述的行走板呈条形板状结构，行走板内侧端通过行走铰链与底盘的U型槽内侧壁相连接，角度调节机构数量为二，且角度调节机构沿行走板的横向中心轴线分别对称布置，角度调节机构下端与行走板相固定，行走转盘位于行走板外侧壁中心位置处，行走伸缩杆一端与行走转盘相连接，行走伸缩杆另一端与固定支架相连接，且行走伸缩杆为空心圆柱壳体结构，固定支架后端设置有固定杆，固定支架前端设置有Ω型架，且Ω型架沿固定杆呈直线等间距布置，喷气筒安装在固定支架的Ω型架内，喷气筒前端为圆锥状结构，喷气筒后端开设有喷气口，输气管一端穿过行走伸缩杆与喷气筒相连接，输气管另一端与气压泵相连接，气压泵固定在底盘上端面的中心位置处；

所述的冗余并联机构包括定平台、动平台、第一支链和第二支链；所述的定平台和动平台均为圆盘状结构，且动平台位于定平台正上方；所述的第一支链和第二支链的数量均为二，第一支链和第二支链均位于定平台和动平台之间，第一支链和第二支链的两端均分别与定平台和动平台相连接，且第一支链和第二支链的水平安装角度为90度；

所述的第一支链包括第一耳座、虎克铰、第一电动推杆、第一球铰链、第一连接柱和第一减震弹簧；所述的第一耳座固定在定平台上端面上，第一耳座与第一电动推杆下端之间采用虎克铰进行连接，第一电动推杆上端与第一球铰链相连接，第一球铰链通过第一连接柱固定在动平台的下端面上，第一减震弹簧绕套在第一电动推杆上；

所述的第二支链包括第二耳座、转动销、第二电动推杆、第二球铰链、第二连接柱和第二减震弹簧；所述的第二耳座固定在定平台上端面上，第二耳座与第二电动推杆下端之间采用转动销进行连接，第二电动推杆上端与第二球铰链相连接，第二球铰链通过第二连接柱固定在动平台的下端面上，第二减震弹簧绕套在第二电动推杆上。

2.根据权利要求1所述的一种四自由度水库鱼虾喂料作业智能机器人基座，其特征在于：所述的升降装置包括升降推杆、升降圆台和电动转盘；所述的升降推杆数量为四，升降推杆位于升降圆台下方，且升降推杆上端与升降圆台下端面相连接，电动转盘固定在升降圆台上端面中心位置处。

3.根据权利要求1所述的一种四自由度水库鱼虾喂料作业智能机器人基座，其特征在于：所述的角度调节机构包括调节耳座、第一调节轴、调节拉杆、第二调节轴和调节支架；所述的调节耳座呈U型结构，调节耳座固定在行走板上，调节拉杆下端通过第一调节轴与调节耳座相连接，调节拉杆上端与调节支架之间通过第二调节轴相连接，调节拉杆为电动可伸缩式结构，调节支架呈倒立的Y型结构，调节支架下端固定在底盘上。