CN108406775A - 一种物联网机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于温室农场信息检测与运载的物联网机器人，由机器人本体、物联网系统和供电系统组成，本发明基于物联网控制，通过安装于手机或计算机的客户端软件实时获取温室内路面及作业环境信息，利用客户端软件发送指令通过一系列的无线中继器传送到物联网机器人，控制机器人运动。本发明可有效提高运输效率，降低检测成本；减震机构可减轻机器人在行走时凹凸不平的路面对车身的震动，有利于减少车身震动对果蔬的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及农业机器人领域，特别是一种针对温室信息检测及果蔬运载的物联网机器人。
背景技术
近年来，随着城市扩张和城镇人口剧增，逐渐发展壮大的温室大棚种植业对劳动力的需求与日俱增。但是温室内作业空间狭小、果蔬种植行间距较窄，透风性差且春夏季节温度较高，因此在栽培与收获季节存在劳动强度大与作业环境差的问题。此外作业工人与果蔬作物的频繁接触容易将外界病毒病菌虫害传播给果蔬植株体，严重影响其正常生长。无减震机构的机器人在温室内运载行走时，凹凸不平的路面将迫使车体产生较大震动，从而导致机器人运载的果蔬产生碰撞与挤压损伤。现代温室农场面积较大，需要布置较多的传感器组采集信息，需要铺设纵横交错的线路，导致检测成本高维护难，同时灵活性较差，存在检测盲点。
发明内容
本发明发明的目的是为了解决在栽培与收获季节存在劳动强度大与作业环境差以及现代温室农场面积较大需要布置较多的传感器组采集信息的问题，提供了一种面向温室农场信息检测与运载的物联网机器人，通过物联网技术实现用户通过无线终端控制物联网机器人运载果蔬以及灵活移动监测温室内果蔬的生长与环境信息，有效降低了作业人员的劳动强度。
本发明采用的技术方案是：一种物联网机器人，包括机器人本体、物联网系统和供电系统；
所述的机器人本体包括上端盖、下端盖、固定支撑板、驱动轮、直流减速电机、减震机构、侧固定板、L型固定板和果蔬筐；其中上端盖与下端盖连接形成中空的密封结构，在下端盖上设有固定支撑板，所述的固定支撑板两端设有L型固定板，所述的侧固定板连接在固定支撑板上，所述的果蔬筐固定在上端盖上方；所述的下端盖的下方设有四个驱动轮，每个驱动轮上都设置有减震机构，每个减震机构上均设有一个直流减速电机，所述的减震机构与下端盖相连；
所述的物联网系统由无线中继器、无线终端、主摄像头、云台、控制器、第一驱动器、第二驱动器、传感器组和无线路由器模块组成；所述的主摄像头设置在云台上，所述的云台设置在上端盖前部；所述的主摄像头通过USB导线与无线路由器模块连接，控制器通过串口分别与第一驱动器、第二驱动器、传感器组和无线路由器模块连接；四个直流减速电机两两并联并分别连接到第一驱动器和第二驱动器的电机输出端，无线路由器模块发射的wifi信号通过无线中继器的扩展与控制室内的无线终端连接形成无线局域网；
所述的供电系统由第一稳压模块、蓄电池、电源开关和第二稳压模块组成；所述的蓄电池的输出电压通过第一稳压模块、第二稳压模块、第一驱动器和第二驱动器转化为控制器、无线路由器模块和四个直流减速电机的所需电压，所述的主摄像头所需电压由无线路由器模块提供，所述的传感器组所需电压由控制器提供。
进一步，所述的传感器组由副摄像头、温湿度传感器、CO2传感器和光照传感器组成。
进一步，所述的减震机构包括U型板、螺杆、扭簧和法兰联轴器，所述的法兰联轴器安装在驱动轮上，直流减速电机紧固在法兰联轴器上，扭簧通过螺杆分别紧固在直流减速电机和U型板上，U型板固定在下端盖上。
进一步，在机器人本体的前部设有启动开关和急停开关，后部设有充电接口，所述充电接口输入端与电源开关输入端并联分别与蓄电池输出端正负极连接，电源开关输出端分别与第一稳压模块输入端和第二稳压模块输入端连接；启动开关的常开接口、急停开关的常闭接口、第一驱动器电源接口、第二驱动器电源接口和控制器电源接口依次串联后接入第一稳压模块输出端，蓄电池、电源开关、第一稳压模块、启动开关、急停开关、第一驱动器、第二驱动器和控制器形成回路。
本发明的有益效果是：本发明通过物联网技术实现用户通过无线终端控制物联网机器人运载果蔬，有效降低了作业人员的劳动强度；传感器组固定在机器人上随机器人运动，可以移动检测温室农场内任意地点的环境信息，有效降低了成本和维护难度；物联网机器人的减震机构可减轻机器人在行驶时凹凸不平的路面对车身的震动，有效缓解了由于车身震动引起的果蔬筐内果蔬互相碰撞和挤压损伤。
附图说明
图1为本发明的实现原理图；
图2为物联网机器人的结构示意图；
图3为减震机构的结构示意图；
图4为供电系统的模块连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明是在远距离控制室5和温室农场2之间布置一系列无线中继器3，构建无线局域网；将安装有主摄像头和传感器组的物联网机器人1放置于温室农场2内，在远距离控制室5中通过安装于无线终端的客户端软件实时获取温室农场2内路面及作业环境信息，利用客户端软件发送指令通过一系列的无线中继器3传送到物联网机器人中，由物联网机器人上的无线路由器模块将指令传送到控制器，控制器根据指令控制驱动器，进而控制直流减速电机转动，实现物联网机器人在栽培与收获季节的运载作业。
如图2所示，本发明由机器人本体、物联网系统和供电系统组成。其中机器人本体由上端盖1-3、下端盖1-8、固定支撑板1-9、驱动轮1-10、四个直流减速电机1-11、减震机构1-12、侧固定板1-13、L型固定板1-20和果蔬筐1-23组成。在机器人本体中，上端盖1-3通过螺钉与下端盖1-8连接并组成密闭结构，固定支撑板1-9设置在下端盖1-8上，L型固定板1-20连接在固定支撑板1-9的两端并通过螺钉固定，侧固定板1-13通过螺钉固定在固定支撑板1-9上，果蔬筐1-23通过螺钉固定在上端盖1-3上。在下端盖1-8的下方设有四个驱动轮1-10，每个驱动轮1-10上都设置有减震机构1-12，每个减震机构1-12上均设有一个直流减速电机1-11，减震机构1-12连接在下端盖1-8底部。
如图3所示，本发明中的减震机构包括U型板1-12-1、螺杆1-12-2、扭簧1-12-3和法兰联轴器1-12-4，法兰联轴器1-12-4通过螺钉安装在驱动轮1-10上，直流减速电机1-11通过螺钉紧固在法兰联轴器1-12-4上，扭簧1-12-3通过螺杆1-12-2分别紧固在直流减速电机1-11和U型板1-12-1上，U型板1-12-1通过螺钉固定在下端盖1-8上。
当机器人行驶在凹凸不平的路面时，各个驱动轮将震动传递到减震机构中，减震机构依靠扭簧带动直流减速电机的扭转缓冲由不平路面传给车体冲击力的作用，衰减由此形成的震动，起到更好的减震作用，保证每个驱动轮都能最大限度的接触地面，进而维持机器人车身的稳定。
本发明中的物联网系统由无线中继器3、无线终端4、主摄像头1-1、云台1-2、控制器1-4、第一驱动器1-17、第二驱动器1-19、传感器组1-21和无线路由器模块1-22组成。主摄像头1-1固定在云台1-2上，云台1-2设置在上端盖前部，云台1-2具有两个自由度，可以实现水平和垂直的转动，主摄像头1-1通过USB导线与无线路由器模块1-22连接，控制器1-4通过串口分别与第一驱动器1-17、第二驱动器1-19、传感器组1-21和无线路由器模块1-22连接，四个直流减速电机1-11两两并联分别连接到第一驱动器1-17和第二驱动器1-19的电机输出端，无线路由器模块1-22发射的wifi信号通过无线中继器3的扩展与控制室5内的无线终端4连接形成无线局域网。传感器组1-21由副摄像头、温湿度传感器、CO2传感器和光照传感器组成，副摄像头用来观察温室农场内果蔬的生长信息：病虫害和成熟度信息；其它传感器用来检测温室农场内果蔬的生长环境信息：CO2浓度、光照强度和温湿度。控制器3采用51单片机，第一驱动器1-17和第二驱动器1-19内置由电机驱动芯片组成的驱动电路，每个驱动电路内含一个H桥的高压大电流全桥式驱动器，采用标准逻辑电平信号控制。主摄像头1-1和传感器组1-21将获取的温室内路面及环境检测信息传送到无线路由器模块1-22，无线路由器模块1-22将信息通过无线局域网传送到无线终端4，用户可通过打开物联网机器人的客户端软件观察路面及环境检测信息。用户通过利用无线终端客户端软件发送指令通过无线局域网传送到无线路由器模块1-22，无线路由器模块1-22将指令通过串口发送到控制器1-4，控制器1-4根据指令输出电平控制驱动电路的输出状态，控制直流减速电机转动，实现物联网机器人的运动。
本发明中的供电系统由第一稳压模块1-5、蓄电池1-14、电源开关1-16和第二稳压模块1-18组成。在供电系统中，蓄电池1-14的输出电压通过第一稳压模块1-5、第二稳压模块1-18、第一驱动器1-17和第二驱动器1-19转化为控制器1-4、无线路由器模块1-23和4个直流减速电机1-11的所需电压，主摄像头1-1所需电压由无线路由器模块1-23提供，传感器组1-21所需电压由控制器1-4提供。
在机器人的下端盖上还设有急停开关1-6、启动开关1-7和充电接口1-15，如图4所示，充电接口输入端与电源开关输入端并联分别与蓄电池输出端正负极连接，电源开关输出端分别与第一稳压模块输入端和第二稳压模块输入端连接。
启动开关的常开接口、急停开关的常闭接口、第一驱动器电源接口、第二驱动器电源接口和控制器电源接口依次串联后接入第一稳压模块输出端，蓄电池1-14、电源开关1-16、第一稳压模块1-5、启动开关1-7、急停开关1-6、第一驱动器1-17、第二驱动器1-19和控制器1-4形成回路。
当按下电源开关和启动开关，启动开关的常开接口接通，使蓄电池1-14、电源开关1-16、第一稳压模块1-5、启动开关1-7、急停开关1-6、第一驱动器1-17、第二驱动器1-19和控制器1-4形成闭合回路，物联网机器人开始工作。当按下急停开关1-6，急停开关1-6的常闭接口断开，使蓄电池1-14、电源开关1-16、第一稳压模块1-5、启动开关1-7、急停开关1-6、第一驱动器1-17、第二驱动器1-19和控制器1-4回路断开，物联网机器人停止运动。
在需要机器人工作时，首先开启机器人的电源开关1-16和启动开关1-7，打开无线终端上的物联网机器人操作软件，选择“连接wifi”按钮使无线终端与无线局域网连接；通过操作无线终端上的“前进”“后退”“左转”“右转”四个按钮实现温室物联网智能减震运载机器人的运动；主摄像头1-1和传感器组1-21将获取的路面信息和检测信息反馈给用户，用户可根据主摄像头提供的路面信息引导机器人将果蔬运输到指定位置，根据传感器组提供的检测数据掌握温室农场的环境信息。
Claims (4)
1.一种物联网机器人，其特征在于：包括机器人本体、物联网系统和供电系统；
所述的机器人本体包括上端盖、下端盖、固定支撑板、驱动轮、直流减速电机、减震机构、侧固定板、L型固定板和果蔬筐；其中上端盖与下端盖连接形成中空的密封结构，在下端盖上设有固定支撑板，所述的固定支撑板两端设有L型固定板，所述的侧固定板连接在固定支撑板上，所述的果蔬筐固定在上端盖上方；所述的下端盖的下方设有四个驱动轮，每个驱动轮上都设置有减震机构，每个减震机构上均设有一个直流减速电机，所述的减震机构与下端盖相连；
所述的物联网系统由无线中继器、无线终端、主摄像头、云台、控制器、第一驱动器、第二驱动器、传感器组和无线路由器模块组成；所述的主摄像头设置在云台上，所述的云台设置在上端盖前部；所述的主摄像头通过USB导线与无线路由器模块连接，控制器通过串口分别与第一驱动器、第二驱动器、传感器组和无线路由器模块连接；四个直流减速电机两两并联并分别连接到第一驱动器和第二驱动器的电机输出端，无线路由器模块发射的wifi信号通过无线中继器的扩展与控制室内的无线终端连接形成无线局域网；
所述的供电系统由第一稳压模块、蓄电池、电源开关和第二稳压模块组成；所述的蓄电池的输出电压通过第一稳压模块、第二稳压模块、第一驱动器和第二驱动器转化为控制器、无线路由器模块和四个直流减速电机的所需电压，所述的主摄像头所需电压由无线路由器模块提供，所述的传感器组所需电压由控制器提供。
2.根据权利要求1所述的一种物联网机器人，其特征在于：所述的传感器组由副摄像头、温湿度传感器、CO2传感器和光照传感器组成。
3.根据权利要求1所述的一种物联网机器人，其特征在于：所述的减震机构包括U型板、螺杆、扭簧和法兰联轴器，所述的法兰联轴器安装在驱动轮上，直流减速电机紧固在法兰联轴器上，扭簧通过螺杆分别紧固在直流减速电机和U型板上，U型板固定在下端盖上。
4.根据权利要求1所述的一种物联网机器人，其特征在于：在机器人本体的前部设有启动开关和急停开关，后部设有充电接口，所述充电接口输入端与电源开关输入端并联分别与蓄电池输出端正负极连接，电源开关输出端分别与第一稳压模块输入端和第二稳压模块输入端连接；启动开关的常开接口、急停开关的常闭接口、第一驱动器电源接口、第二驱动器电源接口和控制器电源接口依次串联后接入第一稳压模块输出端，蓄电池、电源开关、第一稳压模块、启动开关、急停开关、第一驱动器、第二驱动器和控制器形成回路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180817 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |