CN107135685A - 一种低成本除草机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本除草机器人，所述的机器人包括机器人本体和主控电路，所述机器人本体有一个固定底板，在固定底板下面连接有四个轮子，在固定底板上面连接有一个导航用的GPS模块，在固定底板的前部连接有一个机械臂，所述机械臂包括机械臂固定底板，在所述机械臂固定底板的上面连接有上臂，在所述上臂上面连接有前臂，在所述前臂的前端连接有机械手，在机械手的下端连接有末端执行器，在所述前臂上连接有杂草识别摄像头。所述主控电路以单片机为核心控制机械臂的运动，本机器人设计了适合田间除草功能的多关节机械臂，并实现了基于视觉信息的除草控制，具有识别精度高，除草效果好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及农业机器人领域，特别涉及一种低成本除草机器人。
背景技术
农田杂草直接与庄稼争夺营养、水分和阳光，影响作物生长，减少作物产量。人工除草劳动度大，效率低费时费力，且工人工资开销较大，使用除草剂，可有效抑制杂草，但污染环境。开发高效地去除杂草、降低以消除生态污染的自动化除草机器人十分必要，从长远来看，将具有很高的经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低成本除草机器人。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为: 一种低成本除草机器人，包括机器人本体和机械臂，所述机器人本体连接有一个固定底板，在固定底板下面连接有四个轮子，在固定底板上面连接有一个导航用的GPS模块，在固定底板的前部连接有一个机械臂固定底板，在所述机械臂固定底板的上面连接有上臂，在所述上臂上面连接有前臂，在所述前臂的前端连接有机械手和杂草识别摄像头，在机械手的下端连接有末端执行器；
所述主控电路电连接有按键模块、显示模块、通信模块、分频器和光耦，所述分频器电连接有驱动器，所述驱动器电连接有步进电机，所述步进电机连接有负载，所述光耦电连接有继电器，所述继电器电连接有电磁阀。
进一步的，所述主控电路以单片机为核心控制机械臂的运动以及除草剂的供给。．根据权利要求所述的一种新型除草机器人，其特征在于：所述机械臂包括机械臂固定底板、上臂、前臂、机械手、末端执行器和杂草识别摄像头，所述机械臂和上臂、所述上臂和前臂、所述前臂和机械手都采用采用步进电机连接，所述机械臂的材质为铝合金。
进一步的，所述末端执行器为圆盘状，外围有一圈锯齿的刀片。
进一步的，所述杂草识别摄像头图像分辨率为320×240的SCCB总线的CCD摄像头。
进一步的，所述机器人本体采用可充电的锂电池供电。
进一步的，所述主控电路采用STM32VET6单片机获得杂草识别摄像头的数据以进行杂草识别、定位以及控制机械臂来除草。
采用上述技术方案，可以达到以下有益效果：
(1)采用机器人除草可以减少人工成本的投入达到了减少工人工资开销的目的
(2)本机器人是采用电能驱动不会产生废弃气体污染空气
(3)本机器人采用摄像头识别杂草，并且用计算机来处理杂草的图像，可编程的处理方式可以随时更新的杂草识别的精度。
(4)本机器人的除草刀片呈圆盘状，刀片周围有一圈锯齿，当刀片转动时，锯齿切割杂草可以很好的切断杂草的茎秆。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明机器人手臂图；
图3为本发明控制电路连接图；
图4为本发明的按键电路图；
图5为本发明的显示模块电路图；
图6为本发明的通信模块电路图；
图7为本发明的分频器电路图；
图8为本发明的光耦电路图；
图9为本发明的主控电路图；
图10为本发明的GPS电路图。
图中，1-机器人本体，2-固定底板，3-GPS模块，4-前臂，5-杂草识别摄像头，6-机械手，7-末端执行器，8-机械臂，9-机械臂固定底板，10-轮子，11-上臂，12-步进电机，13-按键模块，14-显示模块，15-通信模块，16-主控电路，17-分频器，18-驱动器，19-负载，20-光耦，21-继电器，22-电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10，本发明提供一种技术方案：一种低成本除草机器人，包括机器人本体1和机械臂8，所述机器人本体1连接有一个固定底板2，所述固定底板2的材质为亚克力材料，该材料具有强度高、质量轻、价格便宜的特点，在固定底板2下面连接有四个轮子10，四个轮子10为越野轮胎，表面具有突起的不规则分布的花纹，以应对田野间复杂的地形情况，在固定底板2上面连接有一个导航用的GPS模块3，所述GPS模块3为全球定位系统，可以识别机器人所在田间的经度及纬度，起到定位和标记机器人的作用，所述GPS模块3电连接主控电路16，所述GPS模块3将数据传输给主控电路16，主控电路16来对机器人的位置进行标定，并为机器人导航，机器人主要起到除草功能的为机器人的机械臂8，所述机械臂8采用轻质的铝合金材料。在固定底板2的前部连接有一个机械臂固定底板9，在所述机械臂固定底板9的上面连接有上臂11，在所述上臂11上面连接有前臂4，在所述前臂4的前端连接有机械手6和杂草识别摄像头5，在机械手6的下端连接有末端执行器,所述机械臂8包括机械臂固定底板9、上臂11、前臂4、机械手6、末端执行器7和杂草识别摄像头5，所述机械臂8上的杂草识别摄像头5来采集田间杂草的图像，通过SCCB总线将图像信息传输给主控电路16，主控电路16通过内置的图像处理程序，将杂草和农作物区别开来。所述主控电路16识别出杂草后，计算出杂草相对小车所在的位置，给机械臂8发出控制电信号，主控电路16给分频器17发送电信号，分频器17给驱动器18发送电信号，驱动器18给步进电机12发送电信号来驱动步进电机12转动，步进电机12带动负载19，所述负载19也就是机械臂8的上臂11、前臂4、机械手6，同时主控电路16发出电信号给光耦20，光耦20发送电信号给继电器21控制电磁阀22，所述电磁阀22控制末端执行器7，当电磁阀22收到主控电路16发出的高电平信号时，电磁阀22不接通末端执行器7，当电磁阀22收到主控电路16发出的低电平信号时，所述电磁阀22接通末端执行器7，所述末端执行器7呈圆盘状边缘有一圈锯齿，所述末端执行器7开始转动，外围锯齿状的刀片切割杂草。所述主控电路16电还连接有按键模块13、显示模块14、通信模块15、分频器17和光耦21，所述按键电路可以设置步进电机12的转速，通信模块15用于主控电路16和电脑进行通信，以便更新主控电路16内部的程序，显示屏模块14用于显示杂草相对于机器人的位置。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种低成本除草机器人，包括机器人本体（1）和机械臂（8），其特征在于：所述机器人本体（1）连接有一个固定底板（2），在固定底板（2）下面连接有四个轮子（10），在固定底板（2）上面连接有一个导航用的GPS模块（3），在固定底板（2）的前部连接有一个机械臂固定底板（9），在所述机械臂固定底板（9）的上面连接有上臂（11），在所述上臂（11）上面连接有前臂（4），在所述前臂（4）的前端连接有机械手（6）和杂草识别摄像头（5），在机械手（6）的下端连接有末端执行器（7）；
所述主控电路（16）电连接有按键模块（13）、显示模块（14）、通信模块（15）、分频器（17）和光耦（21），所述分频器（17）电连接有驱动器（18），所述驱动器（18）电连接有步进电机（12），所述步进电机（12）连接有负载（19），所述光耦（20）电连接有继电器（21），所述继电器（21）电连接有电磁阀（22）。
2.根据权利要求1所述的一种低成本除草机器人，其特征在于：所述主控电路（16）以单片机为核心控制机械臂的运动。
3.根据权利要求1所述的一种低成本除草机器人，其特征在于：所述机械臂（8）包括机械臂固定底板（9）、上臂（11）、前臂（4）、机械手（6）、末端执行器（7）和杂草识别摄像头，所述机械臂（8）和上臂(11)、所述上臂（11）和前臂（4）、所述前臂(4)和机械手（6）都采用采用步进电机（19）连接，所述机械臂（8）的材质为铝合金。
4.根据权利要求1所述的一种低成本除草机器人，其特征在于：所述末端执行器（7）为圆盘状，外围有一圈锯齿的刀片。
5.根据权利要求1所述的一种低成本除草机器人，其特征在于：所述杂草识别摄像头（5）图像分辨率为320×240的SCCB总线的CCD摄像头。
6.根据权利要求1所述的一种低成本除草机器人，其特征在于：所述机器人本体（1）采用可充电的锂电池供电。
7.根据权利要求1所述的一种低成本除草机器人，其特征在于：所述主控电路（16）采用STM32VET6单片机获得杂草识别摄像头（5）的数据以进行杂草识别、定位以及控制机械臂来除草。
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