CN107318603A - 一种基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人 - Google Patents

一种基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，包括主体、升降机构、喷洒机构、移动搅拌机构与和中控机构，喷洒机构包括晃动组件和旋转组件，晃动组件包括驱动单元和晃动单元，旋转组件包括水泵、连接管、扇叶、转轴、防水块和喷头，移动搅拌机构包括移动组件和搅拌组件，移动组件包括第三电机、第二驱动轴和移动轮，搅拌组件包括蜗杆、第二齿轮、轴承座、搅拌器和搅拌箱。该基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人中,通过升降机构，可以进行不同高度的喷洒，通过喷洒机构晃动喷头，使得喷洒范围更加均匀，配合升降机构更加节约用水，通过移动搅拌机构，使得药液充分混合，防止沉淀，通过这些改进，大大提高了机器人的实用性。

Description

一种基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别涉及一种基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人。
背景技术
我国是世界上人口最多、粮食消耗量最大的国家，又是世界上人均水资源量最贫乏的国家之一，农业作为我国的用水大户，约占65％，但灌溉水利用系数低，平均仅为45％左右，其中农田灌溉水的利用效率仅有1.0kg/m3左右，远落后于日本、荷兰、美国等。因此发展节水灌溉十分重要。虽然目前也有一些灌溉机器人，但是这些机器人还是存在一些问题，比如不同生长期的植物的高度不同，机器人不能很好的改变喷洒的高度，容易造成水资源浪费，而且现在的喷头中，很多都是通过驱动喷头内部的结构来进行自动调节喷洒的角度和范围，这样的话，喷头内部的结构容易发生生锈或者劳损等现象，这样会大大影响喷洒的效果，而且不容易被工作人员所观察到；还有机器人在喷洒药液的过程中，仅仅负责将药液喷出，缺少对药液的搅拌过程，这样会使得药液分撒不均匀，降低药效，这些都大大降低了机器人的实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，包括主体、升降机构、喷洒机构、移动搅拌机构与和中控机构，所述升降机构设置在主体的内部，所述喷洒机构设置在主体的外部且与升降机构传动连接，所述中控机构设置在主体的上方，所述升降机构、喷洒机构和移动搅拌机构均与中控机构电连接；
所述喷洒机构设置在升降机构的下方，所述喷洒机构包括晃动组件和旋转组件，所述晃动组件设置在旋转组件的上方，所述晃动组件与旋转组件传动连接；
所述晃动组件包括驱动单元和晃动单元，所述驱动单元与晃动单元传动连接，所述驱动单元包括第二电机、第一驱动轴和第一齿轮，所述第一电机设置在升降机构上，所述第一齿轮外周的齿沿着第一齿轮二分之一的圆外周周向均匀分布，所述第二电机通过第一驱动轴与第一齿轮传动连接；
所述晃动单元包括移动框、固定框、滑动块、第一连杆、第二连杆和连接杆，所述第二连杆的一端与支撑杆铰接，所述第二连杆的另一端与连接杆的中部铰接，所述第一齿轮设置在移动框的内部，所述移动框内部的两侧设有与第一齿轮啮合的从动齿，所述固定框设置在移动框的下方，所述滑动块设置在固定框的内部且在固定框的内部滑动，所述第一连杆的一端与滑动块铰接，所述第一连杆的另一端连接杆中部的一侧的上端面铰接；
当需要晃动喷洒时，此时第二电机启动，因为第二电机设置在支撑杆上，第一齿轮外周的齿沿着第一齿轮二分之一的圆外周周向均匀分布，第二电机通过第一驱动轴与第一齿轮传动连接，故第一齿轮开始转动，又因为第一齿轮设置在移动框的内部，移动框内部的两侧设有与第一齿轮啮合的从动齿，故移动框开始上下移动，因为固定框设置在移动框的下方，滑动块设置在固定框的内部且在固定框的内部滑动，第一连杆的一端与滑动块铰接，第一连杆的另一端连接杆中部的一侧的上端面铰接，故第一连杆带动连接杆上下移动，又因为第二连杆的一端与支撑杆铰接，第二连杆的另一端与连接杆的中部铰接，故连接杆进行晃动，连接杆带动旋转组件经行晃动喷洒，提高了喷洒范围，使得喷砂的更加均匀。
所述旋转组件包括水泵、连接管、若干扇叶、转轴、防水块和喷头，所述水泵设置在主体的内部，各扇叶均匀分布在转轴的周身，所述转轴竖向设置，所述防水块套设在转轴上且位于连接管的下方，所述扇叶设置在连接管的内部，所述扇叶通过转轴与喷头传动连接，所述水泵通过连接管与喷头连通；
当进行旋转喷洒时，水泵对连接管供水，因为扇叶设置在连接管的内部，扇叶通过转轴与喷头传动连接，故在水流的作用下，扇叶开始转动，带动喷头进行旋转，又因为水泵通过连接管与喷头连通，故喷头进行旋转喷洒。
所述移动搅拌机构包括移动组件和搅拌组件，所述移动组件设置在主体的下方，所述搅拌组件设置在主体的上方，所述移动组件包括第三电机、第二驱动轴和移动轮，所述第三电机设置在主体的内部，所述第三电机通过第二驱动轴与移动轮传动连接；
所述搅拌组件包括蜗杆、第二齿轮、轴承座、搅拌器和搅拌箱，所述蜗杆水平设置在主体的内部，所述蜗杆与第二驱动轴同轴设置，所述轴承座设置在主体的内部，所述搅拌器竖向设置，所述搅拌器的下端设置在轴承座上，所述搅拌器的上端设置在搅拌箱的内部，所述搅拌箱设置在主体的上方，所述第二齿轮套设在搅拌器的下半段，所述第二齿轮设置在蜗杆的一侧，所述第二齿轮与蜗杆啮合。
当需要进行移动搅拌时，此时第三电机启动，因为第三电机通过第二驱动轴与移动轮传动连接，故移动轮随之转动，机器人开始移动，同时因为蜗杆与第二驱动轴同轴设置，故蜗杆开始转动，又因为第二齿轮套设在搅拌器的下半段，第二齿轮设置在蜗杆的一侧，第二齿轮与蜗杆啮合，故第二齿轮开始转动，带动搅拌器开始转动，因为搅拌器的上端设置在搅拌箱的内部，故搅拌器对搅拌箱的药液等进行搅拌。通过移动搅拌通过一个动力源控制两个操作，既能够前进，还能够进行搅拌，使的药液等混合均匀，防止沉淀集中。
作为优选，当需要对喷洒机构进行升降时，此时第一电机正转启动，因为升降板的中心处设有开孔，开孔的内螺纹与丝杆匹配，第一电机通过丝杆与升降板传动连接，故升降板向上移动，因为支撑杆的一端与升降板固定连接，喷洒机构设置在支撑杆的下方，故喷洒机构向上移动，当第一电机反转启动，喷洒机构向下移动，通过这种机构，使得上下移动更加平稳。所述升降机构包括第一电机、丝杆、升降板和支撑杆，所述第一电机设置在主体的内部，所述丝杆竖向设置在主体的内部，所述升降板的中心处设有开孔，所述开孔的内螺纹与丝杆匹配，所述第一电机通过丝杆与升降板传动连接，所述支撑杆水平设置在主体的外部，所述支撑杆的一端与升降板固定连接，所述第二电机设置在支撑杆上。
作为优选，为了使升降板竖向移动，所述丝杆的两侧设有两根导向杆，两根导向杆关于丝杆对称，所述导向杆竖向设置，所述导向杆的一端固定在主体的内部，所述升降板的上设有两个导向孔，所述导向孔与丝杆一一对应，所述丝杆的另一端穿过导向孔，所述升降板与丝杆滑动连接。
作为优选，为了通过调节水流的大小来改变旋转喷洒的转动速度，所述水泵与连接管处设有阀门，所述阀门与中控机构电连接。
作为优选，为了防止升降板移动过头，所述丝杆上方设有限位块。
作为优选，为了检测前进方向的路况，所述主体的正前方设有红外线探测器，所述红外线探测器与中控机构电连接。
作为优选，所述中控机构包括显示界面、控制按键、状态指示灯和PLC，所述显示界面、控制按键和状态指示灯均与PLC电连接。
作为优选，为了观察的更加清楚，所述显示界面为液晶显示屏。
作为优选，为了可以远程遥控机器人，所述主体的内部设有天线，所述天线与PLC电连接。
作为优选，当机器人发生故障时，为了能够提醒报警，所述主体的内部设有报警器，所述报警器包括报警灯和扬声器。
本发明的有益效果是，该基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人中,通过升降机构，可以对不同高度的农作物进行喷洒，通过喷洒机构，因为外部结构的晃动使得喷头也随之晃动，通过水流来驱动喷头旋转，节约了动力源，使用这种喷洒范围更加均匀，配合升降机构更加节约用水，通过移动搅拌机构，使得机器人在移动过程中能够同时进行搅拌工作，防止药液等沉淀，通过这些机构，大大提高了机器人的实用性。
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是本发明的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人的结构示意图；
图2是本发明的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人的升降机构的结构示意图；
图3是本发明的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人的喷洒机构的结构示意图；
图4是本发明的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人的晃动组件的结构示意图；
图5是本发明的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人的旋转组件的结构示意图；
图6是本发明的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人的移动搅拌机构的结构示意图；
图7是本发明的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人的中控机构的结构示意图；
图中：1.主体，2.喷洒机构，3.中控机构，4.移动搅拌机构，5.第一电机，6.导向杆，7.丝杆，8.升降板，9.限位块，10.支撑杆，11.第二电机，12.移动框，13.第一连杆，14.第二连杆，15.连接杆，16.旋转组件，17.第一齿轮，18.固定框，19.滑动块，20.水泵,21.连接管，22.扇叶，23.防水块，24.喷头，25.第三电机，26.移动轮，27.蜗杆，28.轴承座，29.第二齿轮，30.搅拌器，31.搅拌箱，32.显示界面，33.控制按键，34.状态指示灯。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图7所示，一种基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，包括主体1、升降机构、喷洒机构2、移动搅拌机构4与和中控机构3，所述升降机构设置在主体1的内部，所述喷洒机构2设置在主体1的外部且与升降机构传动连接，所述中控机构3设置在主体1的上方，所述升降机构、喷洒机构2和移动搅拌机构4均与中控机构3电连接；
所述喷洒机构2设置在升降机构的下方，所述喷洒机构2包括晃动组件和旋转组件16，所述晃动组件设置在旋转组件16的上方，所述晃动组件与旋转组件16传动连接；
所述晃动组件包括驱动单元和晃动单元，所述驱动单元与晃动单元传动连接，所述驱动单元包括第二电机11、第一驱动轴和第一齿轮17，所述第一电机5设置在升降机构上，所述第一齿轮17外周的齿沿着第一齿轮17二分之一的圆外周周向均匀分布，所述第二电机11通过第一驱动轴与第一齿轮17传动连接；
所述晃动单元包括移动框12、固定框18、滑动块19、第一连杆13、第二连杆14和连接杆15，所述第二连杆14的一端与支撑杆10铰接，所述第二连杆14的另一端与连接杆15的中部铰接，所述第一齿轮17设置在移动框12的内部，所述移动框12内部的两侧设有与第一齿轮17啮合的从动齿，所述固定框18设置在移动框12的下方，所述滑动块19设置在固定框18的内部且在固定框18的内部滑动，所述第一连杆13的一端与滑动块19铰接，所述第一连杆13的另一端连接杆15中部的一侧的上端面铰接；
当需要晃动喷洒时，此时第二电机11启动，因为第二电机11设置在支撑杆10上，第一齿轮17外周的齿沿着第一齿轮17二分之一的圆外周周向均匀分布，第二电机11通过第一驱动轴与第一齿轮17传动连接，故第一齿轮17开始转动，又因为第一齿轮17设置在移动框12的内部，移动框12内部的两侧设有与第一齿轮17啮合的从动齿，故移动框12开始上下移动，因为固定框18设置在移动框12的下方，滑动块19设置在固定框18的内部且在固定框18的内部滑动，第一连杆13的一端与滑动块19铰接，第一连杆13的另一端连接杆15中部的一侧的上端面铰接，故第一连杆13带动连接杆15上下移动，又因为第二连杆14的一端与支撑杆10铰接，第二连杆14的另一端与连接杆15的中部铰接，故连接杆15进行晃动，连接杆15带动旋转组件16经行晃动喷洒，提高了喷洒范围，使得喷砂的更加均匀。
所述旋转组件16包括水泵20、连接管21、若干扇叶22、转轴、防水块23和喷头24，所述水泵20设置在主体1的内部，各扇叶22均匀分布在转轴的周身，所述转轴竖向设置，所述防水块23套设在转轴上且位于连接管21的下方，所述扇叶22设置在连接管21的内部，所述扇叶22通过转轴与喷头24传动连接，所述水泵20通过连接管21与喷头24连通；
当进行旋转喷洒时，水泵20对连接管供水，因为扇叶22设置在连接管21的内部，扇叶22通过转轴与喷头24传动连接，故在水流的作用下，扇叶22开始转动，带动喷头24进行旋转，又因为水泵20通过连接管21与喷头24连通，故喷头24进行旋转喷洒。
所述移动搅拌机构4包括移动组件和搅拌组件，所述移动组件设置在主体1的下方，所述搅拌组件设置在主体1的上方，所述移动组件包括第三电机25、第二驱动轴和移动轮26，所述第三电机25设置在主体1的内部，所述第三电机25通过第二驱动轴与移动轮26传动连接；
所述搅拌组件包括蜗杆27、第二齿轮29、轴承座28、搅拌器30和搅拌箱31，所述蜗杆27水平设置在主体1的内部，所述蜗杆27与第二驱动轴同轴设置，所述轴承座28设置在主体1的内部，所述搅拌器30竖向设置，所述搅拌器30的下端设置在轴承座28上，所述搅拌器30的上端设置在搅拌箱31的内部，所述搅拌箱31设置在主体1的上方，所述第二齿轮29套设在搅拌器30的下半段，所述第二齿轮29设置在蜗杆27的一侧，所述第二齿轮29与蜗杆27啮合。
当需要进行移动搅拌时，此时第三电机25启动，因为第三电机25通过第二驱动轴与移动轮26传动连接，故移动轮26随之转动，机器人开始移动，同时因为蜗杆27与第二驱动轴同轴设置，故蜗杆27开始转动，又因为第二齿轮29套设在搅拌器30的下半段，第二齿轮29设置在蜗杆27的一侧，第二齿轮29与蜗杆27啮合，故第二齿轮29开始转动，带动搅拌器30开始转动，因为搅拌器30的上端设置在搅拌箱31的内部，故搅拌器30对搅拌箱31的药液等进行搅拌。通过移动搅拌通过一个动力源控制两个操作，既能够前进，还能够进行搅拌，使的药液等混合均匀，防止沉淀集中。
作为优选，当需要对喷洒机构2进行升降时，此时第一电机5正转启动，因为升降板8的中心处设有开孔，开孔的内螺纹与丝杆7匹配，第一电机5通过丝杆7与升降板8传动连接，故升降板8向上移动，因为支撑杆10的一端与升降板8固定连接，喷洒机构2设置在支撑杆10的下方，故喷洒机构2向上移动，当第一电机5反转启动，喷洒机构2向下移动，通过这种机构，使得上下移动更加平稳。所述升降机构包括第一电机5、丝杆7、升降板8和支撑杆10，所述第一电机5设置在主体1的内部，所述丝杆7竖向设置在主体1的内部，所述升降板8的中心处设有开孔，所述开孔的内螺纹与丝杆7匹配，所述第一电机5通过丝杆7与升降板8传动连接，所述支撑杆10水平设置在主体1的外部，所述支撑杆10的一端与升降板8固定连接，所述第二电机11设置在支撑杆10上。
作为优选，为了使升降板8竖向移动，所述丝杆7的两侧设有两根导向杆6，两根导向杆6关于丝杆7对称，所述导向杆6竖向设置，所述导向杆6的一端固定在主体1的内部，所述升降板8的上设有两个导向孔，所述导向孔与丝杆7一一对应，所述丝杆7的另一端穿过导向孔，所述升降板8与丝杆7滑动连接。
作为优选，为了通过调节水流的大小来改变旋转喷洒的转动速度，所述水泵20与连接管21处设有阀门，所述阀门与中控机构3电连接。
作为优选，为了防止升降板8移动过头，所述丝杆7上方设有限位块9。
作为优选，为了检测前进方向的路况，所述主体1的正前方设有红外线探测器，所述红外线探测器与中控机构3电连接。
作为优选，所述中控机构3包括显示界面32、控制按键33、状态指示灯34和PLC，所述显示界面32、控制按键33和状态指示灯34均与PLC电连接。
作为优选，为了观察的更加清楚，所述显示界面32为液晶显示屏。
作为优选，为了可以远程遥控机器人，所述主体1的内部设有天线，所述天线与PLC电连接。
作为优选，当机器人发生故障时，为了能够提醒报警，所述主体1的内部设有报警器，所述报警器包括报警灯和扬声器。
与现有技术相比，该基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人中，通过升降机构，可以对不同高度的农作物进行喷洒，通过喷洒机构，因为外部结构的晃动使得喷头24也随之晃动，通过水流来驱动喷头24旋转，节约了动力源，使用这种喷洒范围更加均匀，配合升降机构更加节约用水，通过移动搅拌机构4，使得机器人在移动过程中能够同时进行搅拌工作，防止药液等沉淀，通过这些机构，大大提高了机器人的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，其特征在于，包括主体(1)、升降机构、喷洒机构(2)、移动搅拌机构(4)与和中控机构(3)，所述升降机构设置在主体(1)的内部，所述喷洒机构(2)设置在主体(1)的外部且与升降机构传动连接，所述中控机构(3)设置在主体(1)的上方，所述升降机构、喷洒机构(2)和移动搅拌机构(4)均与中控机构(3)电连接；
所述喷洒机构(2)设置在升降机构的下方，所述喷洒机构(2)包括晃动组件和旋转组件(16)，所述晃动组件设置在旋转组件(16)的上方，所述晃动组件与旋转组件(16)传动连接；
所述晃动组件包括驱动单元和晃动单元，所述驱动单元与晃动单元传动连接，所述驱动单元包括第二电机(11)、第一驱动轴和第一齿轮(17)，所述第一电机(5)设置在升降机构上，所述第一齿轮(17)外周的齿沿着第一齿轮(17)二分之一的圆外周周向均匀分布，所述第二电机(11)通过第一驱动轴与第一齿轮(17)传动连接；
所述晃动单元包括移动框(12)、固定框(18)、滑动块(19)、第一连杆(13)、第二连杆(14)和连接杆(15)，所述第二连杆(14)的一端与支撑杆(10)铰接，所述第二连杆(14)的另一端与连接杆(15)的中部铰接，所述第一齿轮(17)设置在移动框(12)的内部，所述移动框(12)内部的两侧设有与第一齿轮(17)啮合的从动齿，所述固定框(18)设置在移动框(12)的下方，所述滑动块(19)设置在固定框(18)的内部且在固定框(18)的内部滑动，所述第一连杆(13)的一端与滑动块(19)铰接，所述第一连杆(13)的另一端连接杆(15)中部的一侧的上端面铰接；
所述旋转组件(16)包括水泵(20)、连接管(21)、若干扇叶(22)、转轴、防水块(23)和喷头(24)，所述水泵(20)设置在主体(1)的内部，各扇叶(22)均匀分布在转轴的周身，所述转轴竖向设置，所述防水块(23)套设在转轴上且位于连接管(21)的下方，所述扇叶(22)设置在连接管(21)的内部，所述扇叶(22)通过转轴与喷头(24)传动连接，所述水泵(20)通过连接管(21)与喷头(24)连通；
所述移动搅拌机构(4)包括移动组件和搅拌组件，所述移动组件设置在主体(1)的下方，所述搅拌组件设置在主体(1)的上方，所述移动组件包括第三电机(25)、第二驱动轴和移动轮(26)，所述第三电机(25)设置在主体(1)的内部，所述第三电机(25)通过第二驱动轴与移动轮(26)传动连接；
所述搅拌组件包括蜗杆(27)、第二齿轮(29)、轴承座(28)、搅拌器(30)和搅拌箱(31)，所述蜗杆(27)水平设置在主体(1)的内部，所述蜗杆(27)与第二驱动轴同轴设置，所述轴承座(28)设置在主体(1)的内部，所述搅拌器(30)竖向设置，所述搅拌器(30)的下端设置在轴承座(28)上，所述搅拌器(30)的上端设置在搅拌箱(31)的内部，所述搅拌箱(31)设置在主体(1)的上方，所述第二齿轮(29)套设在搅拌器(30)的下半段，所述第二齿轮(29)设置在蜗杆(27)的一侧，所述第二齿轮(29)与蜗杆(27)啮合。
2.如权利要求1所述的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，其特征在于，所述升降机构包括第一电机(5)、丝杆(7)、升降板(8)和支撑杆(10)，所述第一电机(5)设置在主体(1)的内部，所述丝杆(7)竖向设置在主体(1)的内部，所述升降板(8)的中心处设有开孔，所述开孔的内螺纹与丝杆(7)匹配，所述第一电机(5)通过丝杆(7)与升降板(8)传动连接，所述支撑杆(10)水平设置在主体(1)的外部，所述支撑杆(10)的一端与升降板(8)固定连接，所述第二电机(11)设置在支撑杆(10)上。
3.如权利要求1所述的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，其特征在于，所述丝杆(7)的两侧设有两根导向杆(6)，两根导向杆(6)关于丝杆(7)对称，所述导向杆(6)竖向设置，所述导向杆(6)的一端固定在主体(1)的内部，所述升降板(8)的上设有两个导向孔，所述导向孔与丝杆(7)一一对应，所述丝杆(7)的另一端穿过导向孔，所述升降板(8)与丝杆(7)滑动连接。
4.如权利要求1所述的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，其特征在于，所述水泵(20)与连接管(21)处设有阀门，所述阀门与中控机构(3)电连接。
5.如权利要求1所述的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，其特征在于，所述丝杆(7)上方设有限位块(9)。
6.如权利要求1所述的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，其特征在于，所述主体(1)的正前方设有红外线探测器，所述红外线探测器与中控机构(3)电连接。
7.如权利要求1所述的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，其特征在于，所述中控机构(3)包括显示界面(32)、控制按键(33)、状态指示灯(34)和PLC，所述显示界面(32)、控制按键(33)和状态指示灯(34)均与PLC电连接。
8.如权利要求6所述的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，其特征在于，所述显示界面(32)为液晶显示屏。
9.如权利要求6所述的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，其特征在于，所述主体(1)的内部设有天线，所述天线与PLC电连接。
10.如权利要求1所述的基于物联网的适用于农业灌溉的智能机器人，其特征在于，所述主体(1)的内部设有报警器，所述报警器包括报警灯和扬声器。
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