CN109196984A - 一种菜园松土起垄机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种菜园松土起垄机器人，包括底盘、控制器、第一伺服电机、摄像头、支柱、减速器、混联仿生腿、松土器、牛角形犁、第一铰链、第一支座、第二支座、第二铰链、第一电动推杆、第三铰链、第一螺钉。摄像头将实时路况发送至控制器，控制器控制五自由度混联仿生腿做相应移动，当机器人机身完全走进菜地后，控制器发送指令放下松土器和牛角形犁，开始松土起垄。当走完一边起过一垄后，控制器控制混联仿生腿转向，走入下一个要起垄的路径。依次类推，蛇形路线，最终起完一块田的垄。

Description

一种菜园松土起垄机器人

技术领域

本发明涉及农业机械耕整地机械技术领域，特别涉及一种菜园松土起垄机器人。

背景技术

旋耕、翻耕作业对土壤扰动大，造成表层土壤流失严重，作业消耗动力又非常大，免耕、少耕、深松和浅松等作业技术逐渐成为主流耕作方式。多数地区的种植模式需要进行起垄作业，以满足垄作、沟灌等种植要求，目前还没有在起垄种植后的土地上不经过旋耕整地而直接能够进行松土起垄的机具。市场上旋耕起垄机、单一起垄机等机具技术已经成熟，还没有一种能够将免耕、少耕或者浅松与起垄作业结合的机具，在双垄沟等有垄和沟种植模式下的农田实现松土起垄作业，满足实际生产要求。如申请号为CN201711367181.1提供了《一种松土起垄机》，包括机架和悬挂架，所述悬挂架设置在机架前端，所述机架中部两侧设置限深轮，所述机架前部下方和后部下方分别设置若干铲，所述机架后部下方的铲上设置松土起垄铲，相邻两个所述松土起垄铲配合将土壤翻起形成垄面。优点是结构简单、加工制造容易、实用性高，缺点是未实现自动化智能作业。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种菜园松土起垄机器人，依靠四只五自由度混联仿生腿行走，前置摄像头实时监控路况并发出相应操作指令；松土器最多可松地表以下15cm处的土壤，后置的牛角形犁中间翻土、两侧角配合起垄。

本发明所使用的技术方案是：一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：包括底盘、控制器、第一伺服电机、摄像头、支柱、减速器、混联仿生腿、松土器、牛角形犁、第一铰链、第一支座、第二支座、第二铰链、第一电动推杆、第三铰链、第一螺钉，其特征在于：所述的底盘为所有零部件的支撑；所述的控制器固定在底盘上；所述的第一伺服电机有四个，各自通过两个第一螺钉固定在所述的减速器上；所述的摄像头有两个，通过两个支柱固定在底盘上；所述的减速器有四个，分别固定在底盘四角；所述的混联仿生腿有四个，分别通过连接减速器输出轴固定在底盘四角；所述的松土器固定在底盘中央；所述的牛角形犁中部通过第一铰链铰接在底盘上的第一支座上；所述的第一电动推杆底端通过第三铰链铰接在底盘上的第二支座上，推杆顶端通过第二铰链铰接在牛角形犁顶端。

进一步的所述的一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：所述的减速器包括机盖、输入轴、第二螺钉、减速器箱体、第三螺钉、中心轮、行星轮、系杆、行星轮轴、内齿轮、第四螺钉，其特征在于：所述的机盖通过四个第二螺钉固定在减速器箱体上，所述的减速器箱体通过四个第三螺钉将减速器固定在底盘上；所述的输入轴与机盖中心孔配合，另一端固定有中心轮；所述的内齿轮通过四个第四螺钉固定在减速器箱体上；所述的系杆上通过三个行星轮轴联接有三个行星轮，分别与中心轮、内齿轮啮合。

进一步的所述的一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：所述的混联仿生腿包括并联上平台、第一球形铰支座、第四铰链、第三支座、第二电动推杆、第三电动推杆、并联下平台、底板、固定钉、滑块、第五铰链、第四电动推杆、第六铰链、第四支座、轴承座、第二球形铰支座，其特征在于：所述的并联上平台下侧有两个第一球形铰支座、两个第三支座和一个第四支座；所述的两个第三支座通过两个第四铰链铰接有两个第二电动推杆，第二电动推杆另一侧与第二球形铰支座铰接；所述的第一球形铰支座与两个第三电动推杆底端球铰铰接，第三电动推杆另一侧与第二球形铰支座铰接；所述的并联下平台上侧有四个第二球形铰支座，下侧固定有一个底板；所述的底板下侧均匀固定有十九个固定钉，用于抓紧地面；所述的滑块固定连接在第二电动推杆上；所述的第四电动推杆推杆端通过第五铰链铰接在滑块上，底端通过第六铰链铰接在第四支座上；所述的轴承座固定连接在并联上平台上侧，用于连接减速器输出轴即系杆。

进一步的所述的一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：所述的松土器包括第二伺服电机、第一支撑架、第五螺钉、第六螺钉、挡板、松土轮、小齿轮、大齿轮、螺杆、第二支撑架、第一锥齿轮、轮轴、第二锥齿轮、挡圈，其特征在于：所述的第二伺服电机上下各一个，上面的第二伺服电机通过两个第六螺钉固定在所述的第一支撑架上，下面的第二伺服电机通过两个第六螺钉固定在所述的第二支撑架上；所述的第五螺钉有六个，用于松土器与底盘之间的连接；所述的小齿轮连接在第一支撑架上的第二伺服电机输出轴上；所述的大齿轮有两个，内孔带螺纹，外伸轴端与第一支撑架配合，分居小齿轮两侧并与其啮合；所述的螺杆有两个，其上带有螺纹，分别拧进两个大齿轮中，下端固定连接在第二支撑架上；所述的第二锥齿轮连接在第二支撑架上的伺服电机输出轴上；所述的第一锥齿轮固定连接在轮轴上，并于第二锥齿轮啮合；所述的轮轴穿过第一锥齿轮的内孔并于第二支撑架下侧两通孔配合；所述的松土轮有六个，一侧三个，与轮轴配合，并错开角度分布；所述的挡圈有两个，与轮轴配合，紧贴两侧轮组内侧；所述的挡板有两个，固定连接在轮轴两端，紧贴轮组外侧。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：

1．本发明通过摄像头作为监测器，及时反馈前方路况以做出相应操作。

2．本发明通过五自由度混联仿生腿，可以达到较平稳的运动姿态。

3．本发明通过松土器与牛角形犁，可达到较好的松土起垄效果。

4．结构简单，机构运行连贯可靠，经济实用性高。

附图说明

图1、图2为本发明的整体结构示意图。

图3、图4、图5为本发明的减速器结构示意图。

图6、图7为本发明的混联仿生腿结构示意图。

图8、图9为本发明的松土器结构示意图。

附图标号：1-底盘；2-控制器；3-第一伺服电机；4-摄像头；5-支柱；6-减速器；7-混联仿生腿；8-松土器；9-牛角形犁；10-第一铰链；11-第一支座；12-第二支座；13-第二铰链；14-第一电动推杆；15-第三铰链；16-第一螺钉；601-机盖；602-输入轴；603-第二螺钉；604-减速器箱体；605-第三螺钉；606-中心轮；607-行星轮；608-系杆；609-行星轮轴；610-内齿轮；611-第四螺钉；701-并联上平台；702-第一球形铰支座；703-第四铰链；704-第三支座；705-第二电动推杆；706-第三电动推杆；707-并联下平台；708-底板；709-固定钉；710-滑块；711-第五铰链；712-第四电动推杆；713-第六铰链；714-第四支座；715-轴承座；716-第二球形铰支座；801-第二伺服电机；802-第一支撑架；803-第五螺钉；804-第六螺钉；805-挡板；806-松土轮；807-小齿轮；808-大齿轮；809-螺杆；810-第二支撑架；811-第一锥齿轮；812-轮轴；813-第二锥齿轮；814-挡圈。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：包括底盘1、控制器2、第一伺服电机3、摄像头4、支柱5、减速器6、混联仿生腿7、松土器8、牛角形犁9、第一铰链10、第一支座11、第二支座12、第二铰链13、第一电动推杆14、第三铰链15、第一螺钉16，其特征在于：所述的底盘1为所有零部件的支撑；所述的控制器2固定在底盘1上；所述的第一伺服电机3有四个，各自通过两个第一螺钉16固定在所述的减速器6上；所述的摄像头4有两个，通过两个支柱5固定在底盘1上；所述的减速器6有四个，分别固定在底盘1四角；所述的混联仿生腿7有四个，分别通过连接减速器6输出轴固定在底盘1四角；所述的松土器8固定在底盘1中央；所述的牛角形犁9中部通过第一铰链10铰接在底盘1上的第一支座11上；所述的第一电动推杆14底端通过第三铰链15铰接在底盘1上的第二支座12上，推杆顶端通过第二铰链13铰接在牛角形犁9顶端。

进一步的所述的一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：所述的减速器6包括机盖601、输入轴602、第二螺钉603、减速器箱体604、第三螺钉605、中心轮606、行星轮607、系杆608、行星轮轴609、内齿轮610、第四螺钉611，其特征在于：所述的机盖601通过四个第二螺钉603固定在减速器箱体604上，所述的减速器箱体604通过四个第三螺钉605将减速器6固定在底盘1上；所述的输入轴602与机盖601中心孔配合，另一端固定有中心轮606；所述的内齿轮610通过四个第四螺钉611固定在减速器箱体604上；所述的系杆608上通过三个行星轮轴609联接有三个行星轮607，分别与中心轮606、内齿轮610啮合。

进一步的所述的一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：所述的混联仿生腿7包括并联上平台701、第一球形铰支座702、第四铰链703、第三支座704、第二电动推杆705、第三电动推杆706、并联下平台707、底板708、固定钉709、滑块710、第五铰链711、第四电动推杆712、第六铰链713、第四支座714、轴承座715、第二球形铰支座716，其特征在于：所述的并联上平台701下侧有两个第一球形铰支座702、两个第三支座704和一个第四支座714；所述的两个第三支座704通过两个第四铰链703铰接有两个第二电动推杆705，第二电动推杆705另一侧与第二球形铰支座716铰接；所述的第一球形铰支座702与两个第三电动推杆706底端球铰铰接，第三电动推杆706另一侧与第二球形铰支座716铰接；所述的并联下平台707上侧有四个第二球形铰支座716，下侧固定有一个底板708；所述的底板708下侧均匀固定有十九个固定钉709，用于抓紧地面；所述的滑块710固定连接在第二电动推杆705上；所述的第四电动推杆712推杆端通过第五铰链711铰接在滑块710上，底端通过第六铰链713铰接在第四支座714上；所述的轴承座715固定连接在并联上平台701上侧，用于连接减速器6输出轴即系杆608。

进一步的所述的一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：所述的松土器8包括第二伺服电机801、第一支撑架802、第五螺钉803、第六螺钉804、挡板805、松土轮806、小齿轮807、大齿轮808、螺杆809、第二支撑架810、第一锥齿轮811、轮轴812、第二锥齿轮813、挡圈814，其特征在于：所述的第二伺服电机801上下各一个，上面的第二伺服电机801通过两个第六螺钉804固定在所述的第一支撑架802上，下面的第二伺服电机801通过两个第六螺钉804固定在所述的第二支撑架810上；所述的第五螺钉803有六个，用于松土器8与底盘1之间的连接；所述的小齿轮807连接在第一支撑架802上的第二伺服电机801输出轴上；所述的大齿轮808有两个，内孔带螺纹，外伸轴端与第一支撑架802配合，分居小齿轮807两侧并与其啮合；所述的螺杆809有两个，其上带有螺纹，分别拧进两个大齿轮808中，下端固定连接在第二支撑架810上；所述的第二锥齿轮813连接在第二支撑架810上的伺服电机输出轴上；所述的第一锥齿轮811固定连接在轮轴812上，并于第二锥齿轮813啮合；所述的轮轴812穿过第一锥齿轮811的内孔并于第二支撑架810下侧两通孔配合；所述的松土轮806有六个，一侧三个，与轮轴812配合，并错开角度分布；所述的挡圈814有两个，与轮轴812配合，紧贴两侧轮组内侧；所述的挡板805有两个，固定连接在轮轴812两端，紧贴轮组外侧。

本发明工作原理： 本发明在使用前，先将机器人置于菜地边缘，开机后，摄像头4将实时路况发送至控制器2，控制器2控制五自由度混联仿生腿7做相应移动，混联仿生腿7为四杆机构串联2-RPS-2-SPS四自由度并联机构，整体沿减速器6输出轴方向还有一个转动自由度。当机器人机身完全走进菜地后，控制器2发送指令放下松土器8和牛角形犁9，开始松土起垄。当走完一边起过一垄后，控制器2控制混联仿生腿7转向，走入下一个要起垄的路径。依次类推，最终起完一块田的垄。

Claims (4)

1.一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：包括底盘（1）、控制器（2）、第一伺服电机（3）、摄像头（4）、支柱（5）、减速器（6）、混联仿生腿（7）、松土器（8）、牛角形犁（9）、第一铰链（10）、第一支座（11）、第二支座（12）、第二铰链（13）、第一电动推杆（14）、第三铰链（15）、第一螺钉（16），其特征在于：所述的底盘（1）为所有零部件的支撑；所述的控制器（2）固定在底盘（1）上；所述的第一伺服电机（3）有四个，各自通过两个第一螺钉（16）固定在所述的减速器（6）上；所述的摄像头（4）有两个，通过两个支柱（5）固定在底盘（1）上；所述的减速器（6）有四个，分别固定在底盘（1）四角；所述的混联仿生腿（7）有四个，分别通过连接减速器（6）输出轴固定在底盘（1）四角；所述的松土器（8）固定在底盘（1）中央；所述的牛角形犁（9）中部通过第一铰链（10）铰接在底盘（1）上的第一支座（11）上；所述的第一电动推杆（14）底端通过第三铰链（15）铰接在底盘（1）上的第二支座（12）上，推杆顶端通过第二铰链（13）铰接在牛角形犁（9）顶端。

2.根据权利要求1所述的一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：所述的减速器（6）包括机盖（601）、输入轴（602）、第二螺钉（603）、减速器箱体（604）、第三螺钉（605）、中心轮（606）、行星轮（607）、系杆（608）、行星轮轴（609）、内齿轮（610）、第四螺钉（611），其特征在于：所述的机盖（601）通过四个第二螺钉（603）固定在减速器箱体（604）上，所述的减速器箱体（604）通过四个第三螺钉（605）将减速器（6）固定在底盘（1）上；所述的输入轴（602）与机盖（601）中心孔配合，另一端固定有中心轮（606）；所述的内齿轮（610）通过四个第四螺钉（611）固定在减速器箱体（604）上；所述的系杆（608）上通过三个行星轮轴（609）联接有三个行星轮（607），分别与中心轮（606）、内齿轮（610）啮合。

3.根据权利要求1所述的一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：所述的混联仿生腿（7）包括并联上平台（701）、第一球形铰支座（702）、第四铰链（703）、第三支座（704）、第二电动推杆（705）、第三电动推杆（706）、并联下平台（707）、底板（708）、固定钉（709）、滑块（710）、第五铰链（711）、第四电动推杆（712）、第六铰链（713）、第四支座（714）、轴承座（715）、第二球形铰支座（716），其特征在于：所述的并联上平台（701）下侧有两个第一球形铰支座（702）、两个第三支座（704）和一个第四支座（714）；所述的两个第三支座（704）通过两个第四铰链（703）铰接有两个第二电动推杆（705），第二电动推杆（705）另一侧与第二球形铰支座（716）铰接；所述的第一球形铰支座（702）与两个第三电动推杆（706）底端球铰铰接，第三电动推杆（706）另一侧与第二球形铰支座（716）铰接；所述的并联下平台（707）上侧有四个第二球形铰支座（716），下侧固定有一个底板（708）；所述的底板（708）下侧均匀固定有十九个固定钉（709），用于抓紧地面；所述的滑块（710）固定连接在第二电动推杆（705）上；所述的第四电动推杆（712）推杆端通过第五铰链（711）铰接在滑块（710）上，底端通过第六铰链（713）铰接在第四支座（714）上；所述的轴承座（715）固定连接在并联上平台（701）上侧，用于连接减速器（6）输出轴即系杆（608）。

4.根据权利要求1所述的一种菜园松土起垄机器人，其特征在于：所述的松土器（8）包括第二伺服电机（801）、第一支撑架（802）、第五螺钉（803）、第六螺钉（804）、挡板（805）、松土轮（806）、小齿轮（807）、大齿轮（808）、螺杆（809）、第二支撑架（810）、第一锥齿轮（811）、轮轴（812）、第二锥齿轮（813）、挡圈（814），其特征在于：所述的第二伺服电机（801）上下各一个，上面的第二伺服电机（801）通过两个第六螺钉（804）固定在所述的第一支撑架（802）上，下面的第二伺服电机（801）通过两个第六螺钉（804）固定在所述的第二支撑架（810）上；所述的第五螺钉（803）有六个，用于松土器（8）与底盘（1）之间的连接；所述的小齿轮（807）连接在第一支撑架（802）上的第二伺服电机（801）输出轴上；所述的大齿轮（808）有两个，内孔带螺纹，外伸轴端与第一支撑架（802）配合，分居小齿轮（807）两侧并与其啮合；所述的螺杆（809）有两个，其上带有螺纹，分别拧进两个大齿轮（808）中，下端固定连接在第二支撑架（810）上；所述的第二锥齿轮（813）连接在第二支撑架（810）上的伺服电机输出轴上；所述的第一锥齿轮（811）固定连接在轮轴（812）上，并于第二锥齿轮（813）啮合；所述的轮轴（812）穿过第一锥齿轮（811）的内孔并于第二支撑架（810）下侧两通孔配合；所述的松土轮（806）有六个，一侧三个，与轮轴（812）配合，并错开角度分布；所述的挡圈（814）有两个，与轮轴（812）配合，紧贴两侧轮组内侧；所述的挡板（805）有两个，固定连接在轮轴（812）两端，紧贴轮组外侧。