CN110140705A - 喷洒用农业机器人装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种喷洒用农业机器人装置，该装置由delta机器人及设于该机器人下方的车轮和上方的太阳能板构成；所述delta机器人包括静平台，由三幅主动臂和从动臂组成的机械臂；和位于从动臂末端的动平台；所述静平台内设有与主动臂连接的电机，所述静平台前方设有用于识别道路和用于识别杂草或作物的两摄像头，所述静平台后方设有水箱，所述动平台上设有与所述水箱连通的喷头。所述太阳能板由主能板和叠加于主能板两侧的副能板组成。所述主能板连接于对焦装置，其用于使主能板保持正对太阳的状态。该装置还包括与所述太阳能板连接的蓄电池。本发明可以更精准高效地工作，从而节约了资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业机器人装置，用于喷洒水或药物。
背景技术
农业机器人是以完成农业生产任务，例如喷药或者洒水，为目的的一种特种机器人，它在提高农业生产力、改变农业生产模式、解决劳动力不足等方面显示出了极大的优越性。由于国内一般采用大范围的喷洒农药，许多地方喷洒农药采用无人机或者大型喷药机械进行大范围的农药喷洒，这种喷洒用农业机器人的喷头不能精准地定位目标，喷头喷洒的范围很广，从而造成了资源的浪费。
这是现有技术的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种喷洒用农业机器人，它可以更精准高效地工作，从而节约了资源。
本发明的喷洒用农业机器人装置，其特征是该装置由delta机器人及设于该机器人下方的车轮和上方的太阳能板构成；所述delta机器人包括连接于支架的静平台，由三幅主动臂和从动臂组成的机械臂；和位于从动臂末端的动平台；所述静平台内设有与主动臂连接的电机，所述静平台前方设有用于识别道路和用于识别杂草或作物的两摄像头，所述静平台后方设有水箱，所述动平台上设有与所述水箱连通的喷头。
所述静平台为采取镂空结构的圆筒形状。
所述电机为步进电机。
所述主动臂和从动臂的连接处设有球铰链。
所述太阳能板由主能板和叠加于主能板两侧的副能板组成。
所述主能板连接于对焦装置，其用于使主能板保持正对移动的太阳的状态。
所述对焦装置包括两个位于垂直方向的扭矩舵机，与舵机连接的传动杆和连接主能板和传动杆的万向节。
该装置还包括与所述太阳能板连接的蓄电池。
所述静平台的两侧各设置一个塑料外套，所述蓄电池共两个，分别放置在两边的塑料外套中。
本发明的delta机器人依据摄像头识别道路和杂草或作物，由三幅主动臂和从动臂组成的机械臂可以支配动平台移动至目标附近，重复定位精度高，达到精准的喷洒水或药物的目的；由主能板和副能板组成的太阳能板及其对焦装置，使得在光照不足的条件下也可以吸收更多的太阳能；蓄电池使得即便在阴雨天气和太阳能严重不足的情况下也能够顺利展开工作。
附图说明
图1是本发明的喷洒用农业机器人装置的正视图。
图2是图1的立体图。
图3是本发明的delta机器人的立体图。
图4是本发明的太阳能板及其对焦装置的立体图。
图5是图4的正视图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的实施例作详细说明。
参看图1~图3，本发明的农业机器人由位于上部的太阳能板3，位于中间的delta机器人1和下部的车轮2组成。其大致工作过程是，太阳能板与对焦装置相连，对焦装置驱动致使其倾斜，直至其正对太阳，以高效地获取太阳能；车轮2通过电机带动其转动，使delta机器人运动起来，并经由前方的摄像头识别作物；然后，delta机器人的机械臂运动，带动喷头移动至目标处开始喷洒药物或水。
delta机器人包括连接于支架的静平台101，由主动臂102和从动臂103组成的机械臂和连接于从动臂103末端的动平台104，静平台一般设计成圆筒形状，内装有三个电机，及上位机和一些连接线路；主动臂采用与所述电机连接的独立驱动臂，简化了设计，主动臂在电机驱动下转动，转角和转速通过上位机控制，考虑到关节活动的可靠性，主动臂和从动臂的连接关节选择了球铰链作为连接件；在静平台的后面设置水箱11或者需要喷洒的药物的药物箱11；而在前方装上两摄像头12、13，一个用于识别道路，一个用于识别杂草或作物。车轮位于与支架连接的底座上，由设于后方的两个万向轮和前方的两个主动轮组成，主动轮由两个七字减速直流电机提供动力，从而实现移动。机器人运作过程中，通过三个电机进行转动带动动平台104运动到指定位置之后，经由动平台104的喷头将药物或者水精准的喷洒到目标上。
出于对蓄电池重量的考虑，在delta机器人的静平台的左右两边各设置一个塑料外套15，通过螺丝螺母进行紧固，将两个蓄电池分别放在两边的塑料外套中以达到使其重心尽量向中间靠的目的；为了减轻重量，静平台的大部分采取镂空结构；电机采用步进电机进行驱动，避免了传统的减速伺服电机需要配套的电气箱这种大重量设备；支架与底座是可以折叠的，方便了整机的携带。
与诸多现有的除草和喷药机器人不同，本发明的机器人的机械臂采用了典型的空间三自由度的并联型结构，并行三自由度机械臂结构，具有高速轻载的特征，可以实现超高速拾取物品，一秒钟进行多个节拍，所以其工作效率并不会输给那种大型喷洒药物的机器人。
通过视觉编程或视觉系统捕捉目标物体，由三个并联的机械臂抓具中心空间位置，能够精准捕捉目标，重复定位精度高，达到精准的喷洒水和药物的目的，实现重点喷洒，减少农药使用的目的。
本发明的重量轻，体积小，比大型的的机械更容易携带；其整体结构紧凑，承载能力极强，刚度大，自重负荷比小，动态性能好；成本低，与大型机械相比，其性价比更高，更加适合小型或者中型农地。
考虑到阴雨天气和光照严重不足的情况，本发明采用蓄电池进行能量供给，而由太阳能板吸收的能量传输到蓄电池中，使得机器人在阴雨天气和太阳能严重不足的情况下也能够顺利展开工作。
又考虑到光照可能不足，太阳能板3包括主能板31和副能板32，参看图4~图5，在所述主能板的两侧叠加了两块所述副能板；并设置了一个展开装置，展开装置主体由两个减速直流电机构成，参照瓢虫展开翅膀的方式，通过两个电机旋转，将上面和主能板叠在一起的两块副能板旋转展开，从而增大受光面积以达到增加吸收更多能量的目的，同时，结构简单且较为稳定。
除此之外，本发明将太阳能板设计成可以始终对焦太阳，通过对电极的控制，即可实现其太阳能板的对焦过程，充分利用其优势，使其能量利用最大化，
太阳能板对焦装置是一种滚球控制结构，主能板通过与下面滚球控制结构链接，其包括设于舵机底座33上的两个扭矩舵机331，与舵机连接的传动杆332和连接主能板和传动杆的万向节333，及连接光敏传感器的控制装置，两个舵机与底座之间组成一个直角三角形，控制装置通过光敏传感器传播过来的信号，控制舵机进行转动，通过每舵机转动不同的角度带动传动杆进行上下推拉，从而实现太阳能板向不同方向倾斜，使其正对太阳，从而使其始终获得更多的太阳能。
本发明使用太阳能板对焦装置。采用滚球控制结构进行太阳能板对焦，并不断进行角度调整，使其一直正对于太阳，从而使能量吸收效率保持最高，实现光能利用最大化。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种喷洒用农业机器人装置，其特征是该装置由delta机器人及设于该机器人下方的车轮和上方的太阳能板构成；所述delta机器人包括静平台，由三幅主动臂和从动臂组成的机械臂；和位于从动臂末端的动平台；所述静平台内设有与主动臂连接的电机，所述静平台前方设有用于识别道路和用于识别杂草或作物的两摄像头，所述静平台后方设有水箱，所述动平台上设有与所述水箱连通的喷头。
2.如权利要求1所述的喷洒用农业机器人装置，其特征是：所述静平台为采取镂空结构的圆筒形状。
3.如权利要求1所述的喷洒用农业机器人装置，其特征是：所述电机为步进电机。
4.如权利要求1所述的喷洒用农业机器人装置，其特征是：所述主动臂和从动臂的连接处设有球铰链。
5.如权利要求1~4任一项所述的喷洒用农业机器人装置，其特征是：所述太阳能板由主能板和叠加于主能板两侧的副能板组成。
6.如权利要求5所述的喷洒用农业机器人装置，其特征是：所述主能板连接于对焦装置，其为滚球控制结构，用于使主能板保持正对太阳的状态。
7.如权利要求6所述的喷洒用农业机器人装置，其特征是：所述对焦装置包括两个位于垂直方向的扭矩舵机，与舵机连接的传动杆和连接主能板和传动杆的万向节。
8.如权利要求1~4任一项所述的喷洒用农业机器人装置，其特征是：该装置还包括与所述太阳能板连接的蓄电池。
9.如权利要求8所述的喷洒用农业机器人装置，其特征是：所述静平台的两侧各设置一个塑料外套，所述蓄电池共两个，分别放置在两边的塑料外套中。
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