CN107398914B - 一种自动追光机器人及其追光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动追光机器人，包括支架、控制盒、移动机构与能量机构，所述控制盒固定在所述支架上，所述移动机构固定在所述支架下表面，所述能量机构固定在所述支架上表面边缘处，还包括使用上述感光复眼电路的复眼机构，所述复眼机构固定在所述支架中部，所述控制盒分别与所述移动机构、所述能量机构、所述复眼机构电性相连。本发明还公开了一种自动追光方法与一种感光复眼电路。本发明能够使机器人行进至对应位置，避免了对灯光的误判，同时复眼机构能够同时获取多个方向的红外光，进而判断红外强度的高低，使机器人运作更为精准，使植物受光照时间更有保障。

Description

一种自动追光机器人及其追光方法

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体地说，涉及一种自动追光机器人及其追光方法。

背景技术

植物的生长，除了需要充足的养分以外，还需要有充足的日晒与水分，以供植物能够进行光合作用，使植物能够更好的生长。现有的植物种植情况大部分是属于露天种植，植物固定在一个位置，以求阳光照射的强度足够强，进而使植物能够得到充足的日晒，但这个对于种植位置的朝向有很大的关系，同时固定种植时，难免遇到暴雨，造成植物生产中水分过多，淹死根茎。

市面上曾经有人设计过一种植物搬运机器人，为一个程序员DIY产品，其核心是在一台玩具车上装入一个光敏晶体管，使玩具车能够跟随亮光的位置行进，但光敏晶体管的特性是追光，而非追逐阳光，因此，家庭用灯开灯时，依旧会对其造成影响，使玩具小车移动到灯光照射的范围内，因此在晚间需要将其电源断开，避免其移动至室内光亮处。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题在于提供一种能够自动识别阳光，能够准确追逐阳光的自动追光机器人及其追光方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种感光复眼电路，包括控制模块与输出模块，所述控制模块与所述输出模块电连接，还包括有复眼模块与分压模块，所述复眼模块与分压模块电连接，连接点与所述控制模块电性相连。

一种自动追光机器人，包括支架、控制盒、移动机构与能量机构，所述控制盒固定在所述支架上，所述移动机构固定在所述支架下表面，所述能量机构固定在所述支架上表面边缘处，还包括使用上述感光复眼电路的复眼机构，所述复眼机构固定在所述支架中部，所述控制盒分别与所述移动机构、所述能量机构、所述复眼机构电性相连。

一种自动追光机器人的自动追光方法，包括如下步骤：

识别阳光强度，复眼机构通过其内置的感光复眼电路，对周边的阳光强度进行识别，阳光强度强的方向，对应的红外吸收二极管吸收到的红外强度就高，相对应的红外吸收二极管电阻变小，进而使分压电路中的连接点电压升高，被控制模块识别，判定此时电压最高的方向阳光强度最高的方向；

机器人移动，所述复眼机构通过输出模块将数据反馈至控制盒，控制盒接受到所述数据后控制移动机构进行工作，通过驱动盒与车轮的配合，移动机器人到强度最高的阳光底下。

本发明的具有以下有益效果：感光复眼电路中的复眼模块是由多个红外吸收二极管所组成，能够在光照的情况下，精准获取红外强度最高的位置，对应的阳光强度也较高，从而使复眼机构能够准确获取强度高的阳光方向，进而使机器人行进至对应位置，避免了对灯光的误判，同时复眼机构能够同时获取多个方向的红外光，进而判断红外强度的高低，使机器人运作更为精准，使植物受光照时间更有保障。

附图说明

图1为本发明自动追光机器人的工作状态示意图；

图2为本发明自动追光机器人的正面结构示意图；

图3为本发明自动追光机器人的立体结构示意图；

图4为本发明接收结构的结构示意图；

图5为本发明感光复眼电路的电路结构示意图；

附图中各序号表示的意义如下：

1支架，11上支板，12下支板，13支撑柱，2控制盒，3移动机构，31驱动盒，32车轮，4能量机构，5复眼机构，51控制模块，52输出模块，53复眼模块，54分压模块，55提示模块，61雨水感应器，62避雨信号发射器，63路线信号接收器，64报警器，7接收结构，71卡座，72启动器，73避雨信号接收器，74路线信号发射器，8浇水结构，81进水管，82出水管，83水泵，84弯头，9湿度感应器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

本发明实施例的一种自动追光机器人如图1-4所示，包括支架1、控制盒2、移动机构3与能量机构4，所述控制盒2固定在所述支架1上，所述移动机构3固定在所述支架1下表面，所述能量机构4固定在所述支架1上表面边缘处，还包括使用感光复眼电路的复眼机构5，所述复眼机构5固定在所述支架1中部，所述控制盒2分别与所述移动机构3、所述能量机构4、所述复眼机构5电性相连。

所述支架1包括上支板11与下支板12，所述上支板11与所述下支板12通过支撑柱13固定连接，所述移动机构3固定在所述下支板12的下表面，所述控制盒2固定在所述下支板12的上表面，所述能量机构4固定在所述上支板11的上表面边缘处，所述复眼机构5固定在所述上支板11的下表面。上支板11中间留有空间，用于放置植物，复眼机构5的形状类似于半圆形，复眼机构5的复眼均为红外吸收二极管，均匀分布在弧形结构处并朝向外界，复眼机构5固定在上支板11下表面的前端，使红外吸收二极管能够有效的接触外界光线，可以更好的吸收红外线，进而能够更方便的确认阳光强度最高的位置，便于自动追光机器人的移动。

所述移动机构3包括驱动盒31与车轮32，所述驱动盒31驱动所述车轮32进行移动，驱动盒31中驱动每个车轮32的电机均为独立电机驱动，可以更方便的对车轮32进行方向调节，使其移动更为灵敏。所述能量机构4为至少一块的太阳能电池板，一般采用两块太阳能板，并使太阳能板设置在上支板11上表面的前端，并朝向外界，因自动追光机器人的追光特性，其太阳能发电的能力更强，所产生的电源完全足以驱动自动追光机器人的所有功能，无需外界能源供给，更为环保，且能源干净卫生。

由于自动追光机器人一般均属于露天作业，因此经常会遇到暴雨，滴植物甚至自动追光机器人本身产生一定的危害，因此为了使自动追光机器人能够自动实现避雨的功能，还设置有自动避雨机构，包括感应结构与接收结构7，所述感应结构固定在所述支架1上，所述接收结构7置于外界可避雨的位置上，所述感应结构与所述接收结构7相匹配，所述控制盒2分别与所述感应结构、所述移动机构3电性相连，具体的，所述控制盒2固定在所述下支板12上表面后端，所述感应结构固定在所述下支板12下表面前端并延伸到所述上支板11上表面。

具体的，所述感应结构包括雨水感应器61、避雨信号发射器62与路线信号接收器63，所述于说感应器固定在所述上支板11上表面边缘处，所述避雨信号发射器62固定在所述下支板12上表面前端中心，所述路线信号接收器63固定在所述下支板12上表面前端，所述雨水感应器61、所述避雨信号发射器62、所述路线信号接收器63分别与所述控制盒2电性相连。所述接收结构7包括卡座71、启动器72、避雨信号接收器73与路线信号发射器74，所述避雨信号接收器73与所述路线信号发射器74并排固定在所述卡座71前端，所述启动器72固定在所述卡座71中部，所述启动器72分别与所述避雨信号接收器73、所述路线信号发射器74电连接。优选的，所述避雨信号发射器62与所述路线信号发射器74为38K红外发射管，所述路线信号接收器63与所述避雨信号接收器73为38K红外接收管。当下雨时，置于上支板11上表面的雨水感应器61检测到雨水，将信号反馈给控制盒2，控制盒2接收到该信号是启动避雨信号发射器62，对外界发出信号，同时启动移动机构3，使自动追光机器人原地做圆周运动，从而使避雨信号发射器62能够被接收结构7上的避雨信号接收器73能够接收到信号，当避雨信号接收器73接收到信号时，将信号反馈给启动器72，启动器72开启路线信号发射器74，为自动追光机器人进行引路，自动追光机器人上的路线信号接收器63接收到红外信号时，停止圆周运动，并依照信号供给的方向进行移动，自动前往避雨处避雨。

优选的，所述路线信号接收器63为两个，并对称设置在所述下支板12上表面前端两侧，所述避雨信号接收器73为两个，并对称设置在所述接收结构7的两侧，分别设置两个接收器能够使38K红外信号更易于被识别，避免因错开位置，导致无法识别到，从而使下雨时无法及时避雨，为了使自动追光机器人在无法自动避雨时，进行报警，所述所述感应结构还包括报警器64，所述报警器64固定在所述下支板12上表面上，所述报警器64包括声音报警与灯光报警。

此外，为了避免植物缺水的问题还设置有自动浇水机构，包括固定在所述支架1上表面后方靠近边缘处的浇水结构8，具体固定在所述上支板11上表面后方靠近边缘处。所述控制盒2与所述浇水结构8电连接。所述浇水结构8包括有进水管81、出水管82与水泵83，所述水泵83固定在所述上支板11的上表面后方靠近边缘处，所述进水管81与所述出水管82并排连接在所述水泵83的上表面，所述水泵83与所述控制盒2电连接。所述出水管82设有弯头84，所述弯头84固定在所述出水管82的前端，并朝向所述上支板11的中心。弯头84的出口正对上支板11中心放置的植物，出水会直接喷在植物上。优选的，所述出水管82为软水管或硬水管。优选的，所述进水管81为软水管。进水管81连接在外界的水桶中，水桶中只要有水即可实现自动浇水，通过控制盒2设定自动浇水的时间段，同时控制水泵83的工作时间，可以保证对其进行定时定量的浇水工作，进水管81为软水管，方便自动追光机器人的移动。

为了实现智能化自动浇水，自动浇水机构还包括有湿度感应器9，所述湿度感应器9通过导线与所述控制盒2电连接，湿度感应器9用于在非浇水时间时，识别植物周边的湿度，当湿度过低时，反馈信号到控制盒2，控制盒2控制水泵83开始启动，进行浇水，进而保证植物不会有那个晒阳光过度，导致缺水而被晒死，保证植物的活性，优选的，湿度感应器9为插入式湿度感应器，直接获取花土内的湿度。

上述的感光复眼电路如图5所示，包括控制模块51与输出模块52，所述控制模块51与所述输出模块52电连接，其特征在于：还包括有复眼模块53与分压模块54，所述复眼模块53与分压模块54电连接，连接点与所述控制模块51电性相连。所述复眼模块53包括至少4个红外吸收二极管。优选的处于中间的两个所述红外吸收二极管并联。所述分压模块54包括至少4个分压电路，所述分压电路与所述红外吸收二极管相匹配。正常处于中间的两个红外吸收二极管正对着前方，两个并联时，能够使其电阻下降更快，分压电路反应更快，即机械式的设置其默认以正前方行驶为主要方向，直至两边的单个红外吸收二极管因吸收红外线导致其电阻低于中间两个红外吸收二极管并联的电阻总和时，才能识别到，并提供对应的方向提示。

还包括有提示模块55，所述提示模块55与所述控制模块51电连接，所述提示模块55包括至少4个发光二极管，所述提示模块55与所述复眼模块53相对应，机发光二极管与红外吸收二极管相对应，成对组合，用于提示吸收红外强度最高的红外吸收二极管的位置，其中，并联的红外吸收二极管可以只有一个发光二极管进行提示，其余均需一一对应设置，该提示模块55只要用于提示红外线强度高的方向，进而也可以是提示追光机器人即将移动的方向。

本发明实施例的一种自动追光方法，包括如下步骤：

识别阳光强度，复眼机构5通过其内置的感光复眼电路，对周边的阳光强度进行识别，阳光强度强的方向，对应的红外吸收二极管吸收到的红外强度就高，相对应的红外吸收二极管电阻变小，进而使分压电路中的连接点电压升高，被控制模块51识别，判定此时电压最高的方向阳光强度最高的方向；正常使用时，会设置4~8个红外吸收二极管，当处于中间的两个并联时，可以识别3~7个方向的阳光强度，即两侧分别分布有1~3个红外吸收二极管，在对复眼机构5进行编程时，可以将处于中间并联的红外吸收二极管设定为一个方向，两侧分别设定为一个方向，进而限定复眼模块53识别的方向为三个，自动追光机器人可按照识别进行三个方向的移动。

方向提示，控制模块51识别到电压最高的回路时，导通提示模块55与该回路红外吸收二极管相对应的发光二极管的回路，点亮该发光二极管，提示机器人将延该方向进行移动。

机器人移动，所述复眼机构5通过输出模块52将数据反馈至控制盒2，控制盒2接受到所述数据后控制移动机构3进行工作，通过驱动盒31与车轮32的配合，移动机器人到强度最高的阳光底下。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种自动追光机器人，包括支架（1）、控制盒（2）、移动机构（3）与能量机构（4），所述控制盒（2）固定在所述支架（1）上，所述移动机构（3）固定在所述支架（1）下表面，所述能量机构（4）固定在所述支架（1）上表面边缘处，所述自动追光机器人还包括含有感光复眼电路的复眼机构（5），所述感光复眼电路包括控制模块（51）与输出模块（52），所述控制模块（51）与所述输出模块（52）电连接，其特征在于：所述感光复眼电路还包括复眼模块（53）、分压模块（54）与提示模块（55），所述复眼模块（53）与分压模块（54）电连接并且其连接点与所述控制模块（51）电性相连，所述复眼模块（53）包括至少4个红外吸收二极管，处于中间的两个所述红外吸收二极管并联，所述分压模块（54）包括至少4个分压电路，所述分压电路与所述红外吸收二极管相匹配，所述提示模块（55）与所述控制模块（51）电连接，所述提示模块（55）包括至少4个发光二极管，所述提示模块（55）与所述复眼模块（53）相对应，所述复眼机构（5）固定在所述支架（1）中部；

所述支架（1）包括上支板（11）与下支板（12），所述上支板（11）与所述下支板（12）通过支撑柱（13）固定连接，所述移动机构（3）固定在所述下支板（12）的下表面，所述控制盒（2）固定在所述下支板（12）的上表面，所述能量机构（4）固定在所述上支板（11）的上表面边缘处，所述复眼机构（5）固定在所述上支板（11）的下表面；

所述自动追光机器人还包括感应结构与接收结构（7），所述感应结构固定在所述支架（1）上，所述接收结构（7）置于外界可避雨的位置上，所述感应结构与所述接收结构（7）相匹配，所述控制盒（2）分别与所述移动机构（3）、所述能量机构（4）、所述复眼机构（5）以及所述感应结构电性相连；

所述感应结构包括雨水感应器（61）、避雨信号发射器（62）与路线信号接收器（63），所述雨水感应器（61）固定在所述上支板（11）上表面边缘处，所述避雨信号发射器（62）固定在所述下支板（12）上表面前端中心，所述路线信号接收器（63）固定在所述下支板（12）上表面前端，所述雨水感应器（61）、所述避雨信号发射器（62）、所述路线信号接收器（63）分别与所述控制盒（2）电性相连；所述接收结构（7）包括卡座（71）、启动器（72）、避雨信号接收器（73）与路线信号发射器（74），所述避雨信号接收器（73）与所述路线信号发射器（74）并排固定在所述卡座（71）前端，所述启动器（72）固定在所述卡座（71）中部，所述启动器（72）分别与所述避雨信号接收器（73）、所述路线信号发射器（74）电连接；

所述自动追光机器人还包括固定在所述支架（1）上表面后方靠近边缘处的浇水结构（8），所述浇水结构（8）固定在所述上支板（11）上表面后方靠近边缘处，所述控制盒（2）与所述浇水结构（8）电连接，所述浇水结构（8）包括有进水管（81）、出水管（82）与水泵（83），所述水泵（83）固定在所述上支板（11）的上表面后方靠近边缘处，所述进水管（81）与所述出水管（82）并排连接在所述水泵（83）的上表面，所述水泵（83）与所述控制盒（2）电连接，所述移动机构（3）包括驱动盒（31）与车轮（32）。

2.根据权利要求1所述的自动追光机器人，其特征在于：所述驱动盒（31）驱动所述车轮（32）进行移动，所述能量机构（4）为至少一块的太阳能电池板。

3.一种如权利要求1或2所述自动追光机器人的自动追光方法，其特征在于，包括如下步骤：

识别阳光强度：复眼机构（5）通过其内置的感光复眼电路，对周边的阳光强度进行识别，阳光强度强的方向，对应的红外吸收二极管吸收到的红外强度就高，相对应的红外吸收二极管电阻变小，进而使分压电路中的连接点电压升高，被控制模块（51）识别，判定此时电压最高的方向阳光强度最高的方向；

自动追光机器人移动：所述复眼机构（5）通过输出模块（52）将数据反馈至控制盒（2），控制盒（2）接受到所述数据后控制移动机构（3）进行工作，通过驱动盒（31）与车轮（32）的配合，移动所述自动追光机器人到强度最高的阳光底下。

4.根据权利要求3所述的自动追光方法，其特征在于，还包括如下步骤：

方向提示：控制模块（51）识别到电压最高的回路时，导通提示模块（55）中与该回路红外吸收二极管相对应的发光二极管的回路，点亮该发光二极管，提示所述自动追光机器人将沿该方向进行移动。

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