CN110174099A - 一种基于3d立体感知技术的机器人智能导航与识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人导航检测技术领域，具体的说是一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统；包括机器人本体、行走履带、样品夹取单元、样品收集单元、土壤采集单元和翻土单元；机器人本体上两侧设置有行走履带，且机器人本体上设置有样品夹取单元；样品夹取单元的侧部设置有样品收集单元；在机器人本体的运行下，土壤采集单元便于对污染物较为严重的污染区域进行土壤的取样，翻土刀不仅对污染的土壤进行翻土，同时可以收集到深处的污染土壤，夹取爪将取样完成后的土壤收集盒夹取到收集盘中，同时样品标记单元将取样完成后的土壤收集盒进行标记，同时3D扫描成像装置对该区域进行扫描标记，进而防止操作人员重复对该地土壤取样。

Description

一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统

技术领域

本发明属于机器人导航检测技术领域，具体的说是一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统。

背景技术

智能机器人作为一种包含相当多学科知识的技术,几乎是伴随着人工智能所产生的。而智能机器人在当今社会变得越来越重要，越来越多的领域和岗位都需要智能机器人参与，这使得智能机器人的研究也越来越频繁。虽然我们现在仍很难在生活中见到智能机器人的影子。但在不久的将来，随着智能机器人技术的不断发展和成熟。随着众多科研人员的不懈努力，智能机器人必将走进千家万户，应用到各行各业。

随着人类社会不断进步与科学技术的加速发展，人类利用自然的能力越发强大。却长期忽视生产生活中的安全问题，如日本福岛核泄漏和天津港爆炸事件的发生。此类事件对人们生活的环境会产生颠覆性的破坏，尤其对与民生密切相关的土壤问题会带来致命的危险。这些区域并不适合人类直接进入进行土壤采样，也影响救援人员第一时间展开工作。

而现有技术中对此类情况下土壤采集的办法不多，主要还是依赖人工的无防护作业，且无法保证采集工作的连续稳定性，当污染辐射较为严重的土壤采集时，现象有的采集装置不具备智能导航与识别的能力，进而使土壤采集较为繁琐，且容易出现重复采集的现象。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统，本发明主要用于解决污染辐射较为严重的土壤采集时，现象有的采集装置不具备智能导航与识别的能力，进而使土壤采集较为繁琐，且容易出现重复采集的现象。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种基于D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统，包括机器人本体、行走履带、样品夹取单元、样品收集单元、土壤采集单元和翻土单元；所述机器人本体上两侧设置有行走履带，且机器人本体上设置有样品夹取单元；所述样品夹取单元的侧部设置有样品收集单元，且样品夹取单元与样品收集单元的中部设置有土壤采集单元；所述机器人本体的前端设置有翻土单元；

其中：样品夹取单元包括固定座、第一机械臂、第一伸缩杆、第二机械臂、第二伸缩杆和夹取爪；所述固定座设置在机器人本体上，且固定座上铰接有第一机械臂；所述固定座上设置有第一伸缩杆，且第一伸缩杆的伸缩端与第一机械臂连接；所述第一机械臂转动连接有第二机械臂，且第一机械臂上设置有第二伸缩杆，且第二伸缩杆连接在第二机械臂上；所述第二机械臂的顶端设置有夹取爪，且夹取爪上设置有样品标记单元；所述样品收集单元包括收集盘和土壤收集盒；所述收集盘设置在机器人本体上，且收集盘内均匀码放与多个土壤收集盒；所述土壤采集单元包括支撑板、第三伸缩杆、翻土刀和输送带；所述机器人本体内侧壁上开设有滑动槽；所述支撑板顶端通过第三伸缩杆滑动设置在滑动槽内，且支撑板的底端设置翻土刀；所述支撑板内开设有转动腔，且转动腔内通过转动柱转动设置有输送带，且输送带的表面设置有土壤收集盒；所述翻土刀的侧壁上开设有土壤收集槽，且土壤收集槽端部开设有漏土孔；所述土壤收集槽的端部通过铰接柱铰接有弧形摆动板，且弧形摆动板的内壁上连接有第四伸缩杆；所述弧形摆动板的底端部设置在漏土孔的侧壁上，且弧形摆动板上设置有压力传感器；

工作时，操作人员通过控制器将机器人本体移动到人员难以进入的污染严重的区域，对污染物的土壤进行取样，通过机器人本体上设置的3D扫描成像装置对污染的区域进行扫描拍摄，进而操作人员控制机器人本体进入到未被采集土壤的区域，当机器人本体移动到该区域后，控制器控制第三伸缩杆启动，进而第三伸缩杆推动支撑板向下运动，进而带动翻土刀插入到土壤中，同时机器人本体驱动输送带上设置的土壤收集盒在转动腔内转动，随着机器人本体的向前运动，进而使翻土刀对该地区的污染严重的土壤进行覆土，当翻土刀运动翻土时，翻过的土壤会进入到土壤收集槽内，随着土壤收集槽内的土壤不断的进入，会挤压土壤收集槽内设置的弧形摆动板，进而压力传感器会检测到土壤对弧形摆动板的挤压力，同时，当土壤收集盒位于漏土孔的位置后，控制器控制输送带停止转动，机器人本体继续向前移动，翻土单元将污染的土壤上表面的浮土剥离，随着土壤收集槽内土壤不断的增多，控制器控制第四伸缩杆收缩，进而将漏土孔打开，使土壤收集槽内的土壤在土壤挤压力的作用下进入到土壤收集盒内，通过输送带输送到转动腔的顶端，控制器控制夹取爪将取样完成后的土壤收集盒夹取到收集盘中，同时样品标记单元将取样完成后的土壤收集盒进行标记，同时3D扫描成像装置对该区域进行扫描标记，进而防止操作人员重复对该地土壤取样，在机器人本体的运行下，通过设置土壤采集单元，便于对污染物较为严重的污染区域进行土壤的取样，翻土刀不仅对污染的土壤进行翻土，同时可以收集到深处的污染土壤，防止上层的土壤因外界环境的影响，导致污染物散失的现象，进而影响对污染源的收集和检测。

优选的，所述土壤收集盒的顶端开设有导向滑槽，且导向滑槽内滑动插接有滑动板，且滑动板的端部设置有拨动板；所述拨动板的内侧面设置有压簧，且压簧的端部与土壤收集盒的侧面接触；所述拨动板的顶端位于漏土孔内；工作时，当弧形摆动板摆动时，因设置的拨动板位于漏土孔内，进而会拨动拨动板滑动，因拨动板连接在滑动板上，进而带动滑动板向导向滑槽外滑动，进而漏土孔内的土壤会落入到土壤收集盒内，当土壤收集盒的土壤收集完成后，控制器控制第四伸缩杆伸出，进而推动弧形摆动板摆动到初始位置，因拨动板内侧面设置有压簧，当拨动板在挤压力作用下向外滑动时，压簧会拉伸，当拨动板脱离挤压力后，压簧的恢复力会带动滑动板插入到导向滑槽内，进而将土壤收集盒内的土壤进行封闭，防止输送带在运输时，土壤收集盒内的土壤在竖直的作用力下发生散落的现象，进而影响土壤收集盒对土壤收集检测。

优选的，所述转动腔中部设置的转动柱上设置有环形电磁铁；所述输送带是由多块柔性金属板拼接而成；所述土壤收集盒的底端部设置有电磁体，且电磁体的磁极与环形电磁铁的磁极相反；工作时，当输送带在转动柱上转动时，由于输送带是竖直倾斜设置的，因转动腔中部设置的转动柱上设置有环形电磁铁，且输送带是由多块柔性金属板拼接而成，当输送带转动时，环形电磁铁的吸附力会使输送带紧贴中部转动腔中部设置的转动柱，有效的防止输送带在转动时，弧形转动腔中部的输送带与转动柱脱离转动接触，进而影响输送带对土壤收集盒的运输；同时环形磁铁会使将输送带产生磁化，进而使输送带产生磁力，使土壤收集盒通过磁性相吸的作用吸附在输送带的外表面，有效防止土壤收集盒在竖直方向运输时，土壤收集盒从输送带上掉落的现象，设置的电磁体的吸附力小于夹取爪的夹取力，防止吸附力过大导致夹取爪未能夹取掉土壤收集盒的现象。

优选的，所述翻土刀的正上方设置有土壤清理单元；所述土壤清理单元包括支撑杆、转动柱、转动辊和硬质橡胶刷；所述支撑杆滑动设置在机器人本体的内侧面，且支撑杆上设置有转动柱；所述转动辊通过转动柱转动设置在支撑杆上，转动辊上设置有硬质橡胶刷；工作时，当该区域的土壤收集完成后，控制器控制第三伸缩杆工作，进而带动支撑板向上滑动，使翻土刀脱离土壤的接触，当翻土刀向上运动时，控制器控制转动辊转动，可以通过电机驱动转动辊顺时针转动，当转动辊顺时针转动时，会带动转动辊外壁上设置的硬质橡胶刷转动，进而转动的硬质橡胶刷可以对土壤收集槽内剩余的土壤进行清理作业，防止翻土刀残留有污染源的土壤，防止翻土刀在该区域再次使用时，由于残留有其他污染源的土壤，进而影响其他土壤中不同污染物收集检测的准确的性。

优选的，所述硬质橡胶刷倾斜设置在转动辊上，且硬质橡胶刷内部开设有压缩腔，且压缩腔的侧壁上开倾斜开设导气孔；所述硬质橡胶刷的外壁上倾斜设置凸起柱，且凸起柱上设置有凸起刺；工作时，当转动辊顺时针转动时，会带动转动辊上设置的硬质橡胶刷在土壤收集槽内转动，设置的硬质橡胶刷的长度大于土壤收集槽的深度，使转动硬质橡胶刷在土壤收集槽内产生挤压，进而使压缩腔内的气体通过导气孔喷入到土壤收集槽内，进而对土壤收集槽内的小颗粒污染土壤进行清洗，进一步提高土壤清理单元对土壤收集槽内残留的颗粒土壤进行清除；同时，当硬质橡胶刷在土壤收集槽内转动时，硬质橡胶刷上设置的凸起柱和凸起刺，可以对土壤收集槽内聚集的小块状的杂物进行勾除清理，随着转动辊的转动，将勾除的杂物与土壤收集槽脱离，防止块状的塑料或丝织品杂物堵塞在漏土孔内，进而导致漏土孔因块状杂物发生堵塞现象。

优选的，所述翻土单元包括转动杆、翻土辊、导向筒和橡胶软杆；所述转动杆转动设置在机器人本体的内侧面，且转动杆的端部转动设置有翻土辊；所述机器人本体的内侧壁上设置有导向筒，且导向筒内插接有橡胶软杆；所述橡胶软杆的一端设置在转动杆中部位置，且橡胶软杆的另一端设置在支撑板的侧壁上；工作时，设置的翻土辊的初始位置低于翻土刀的初始位置，当支撑板向下运动时，会拉动橡胶软杆向下运动，进而橡胶软杆会带动转动杆向内侧转动，当转动杆转动时，会带动翻土辊向下挤压土壤，因翻土辊转动设置在转动杆上，当机器人本体运动时，会带动翻土辊在土壤的上表面转动，随着翻土辊的不断转动，进而会将土壤上表面的浮土或杂物进行翻滚清理，防止污染区域的杂物过多，进而影响翻土刀的采取土壤的效果。

优选的，所述翻土辊上卡死有螺旋槽，且螺旋槽的内壁上设置有凸起刺，且螺旋槽的底端壁上设置有硬质凸刺；工作时，当翻土辊在土壤上转动翻土时，翻土辊上开设的螺旋槽，会将土壤上层的浮土或硬质杂物翻滚到机器人的两侧，进而便于翻土刀插入到土壤中，同时防止硬质杂物对翻土刀产生撞击磨损的现象，进而影响翻土刀的翻土效果；同时向两侧翻滚的硬质杂物和浮土，便于待收集的土壤裸露收集；螺旋槽内设置的硬质凸起刺，便于大块的土壤进行破碎，防止大块土壤在土壤收集槽内产生堵塞现象。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过设置土壤采集单元,在机器人本体的运行下，土壤采集单元便于对污染物较为严重的污染区域进行土壤的取样，翻土刀不仅对污染的土壤进行翻土，同时可以收集到深处的污染土壤，夹取爪将取样完成后的土壤收集盒夹取到收集盘中，同时样品标记单元将取样完成后的土壤收集盒进行标记，同时3D扫描成像装置对该区域进行扫描标记，进而防止操作人员重复对该地土壤取样。

2.本发明通过设置翻土单元，当支撑板向下运动时，会拉动橡胶软杆向下运动，进而橡胶软杆会带动转动杆向内侧转动，当转动杆转动时，会带动翻土辊向下挤压土壤，因翻土辊转动设置在转动杆上，当机器人本体运动时，会带动翻土辊在土壤的上表面转动，随着翻土辊的不断转动，进而会将土壤上表面的浮土或杂物进行翻滚清理，防止污染区域的杂物过多，进而影响翻土刀的采取土壤的效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的立体图；

图2是本发明土壤采集单元结构图；

图3是图2中A处局部放大图；

图4是图1中B处局部放大图；

图5是图1中C处局部放大图；

图6是本发明硬质橡胶刷的结构图；

图中：机器人本体1、滑动槽11、行走履带2、样品夹取单元3、固定座31、第一机械臂32、第一伸缩杆33、第二机械臂34、第二伸缩杆35、夹取爪36、样品标记单元37、样品收集单元4、收集盘41、土壤收集盒42、导向滑槽421、滑动板43、拨动板44、压簧45、电磁体46、土壤采集单元5、支撑板51、转动腔511、第三伸缩杆52、翻土刀53、土壤收集槽531、漏土孔532、输送带54、柔性金属板541、转动柱55、弧形摆动板56、第四伸缩杆57、压力传感器58、环形电磁铁59、翻土单元6、转动杆61、翻土辊62、螺旋槽621、凸起刺63、硬质凸刺64、导向筒65、橡胶软杆66、土壤清理单元7、支撑杆71、转动辊72、硬质橡胶刷73、压缩腔731、导气孔732、凸起柱74、凸起刺75。

具体实施方式

使用图1-图6对本发明一实施方式的一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统进行如下说明。

如图1、图2和图3所示，本发明所述的一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统，包括机器人本体1、行走履带2、样品夹取单元3、样品收集单元4、土壤采集单元5和翻土单元6；所述机器人本体1上两侧设置有行走履带2，且机器人本体1上设置有样品夹取单元3；所述样品夹取单元3的侧部设置有样品收集单元4，且样品夹取单元3与样品收集单元4的中部设置有土壤采集单元5；所述机器人本体1的前端设置有翻土单元6；

其中：样品夹取单元3包括固定座31、第一机械臂32、第一伸缩杆33、第二机械臂34、第二伸缩杆35和夹取爪36；所述固定座31设置在机器人本体1上，且固定座31上铰接有第一机械臂32；所述固定座31上设置有第一伸缩杆33，且第一伸缩杆33的伸缩端与第一机械臂32连接；所述第一机械臂32转动连接有第二机械臂34，且第一机械臂32上设置有第二伸缩杆35，且第二伸缩杆35连接在第二机械臂34上；所述第二机械臂34的顶端设置有夹取爪36，且夹取爪36上设置有样品标记单元37；所述样品收集单元4包括收集盘41和土壤收集盒42；所述收集盘41设置在机器人本体1上，且收集盘41内均匀码放与多个土壤收集盒42；所述土壤采集单元5包括支撑板51、第三伸缩杆52、翻土刀53和输送带54；所述机器人本体1内侧壁上开设有滑动槽11；所述支撑板51顶端通过第三伸缩杆52滑动设置在滑动槽11内，且支撑板51的底端设置翻土刀53；所述支撑板51内开设有转动腔511，且转动腔511内通过转动柱55转动设置有输送带54，且输送带54的表面设置有土壤收集盒42；所述翻土刀53的侧壁上开设有土壤收集槽531，且土壤收集槽531端部开设有漏土孔532；所述土壤收集槽531的端部通过铰接柱铰接有弧形摆动板56，且弧形摆动板56的内壁上连接有第四伸缩杆57；所述弧形摆动板56的底端部设置在漏土孔532的侧壁上，且弧形摆动板56上设置有压力传感器58；工作时，操作人员通过控制器将机器人本体1移动到人员难以进入的污染严重的区域，对污染物的土壤进行取样，通过机器人本体1上设置的3D扫描成像装置对污染的区域进行扫描拍摄，进而操作人员控制机器人本体1进入到未被采集土壤的区域，当机器人本体1移动到该区域后，控制器控制第三伸缩杆52启动，进而第三伸缩杆52推动支撑板51向下运动，进而带动翻土刀53插入到土壤中，同时机器人本体1驱动输送带54上设置的土壤收集盒42在转动腔511内转动，随着机器人本体1的向前运动，进而使翻土刀53对该地区的污染严重的土壤进行覆土，当翻土刀53运动翻土时，翻过的土壤会进入到土壤收集槽531内，随着土壤收集槽531内的土壤不断的进入，会挤压土壤收集槽531内设置的弧形摆动板56，进而压力传感器58会检测到土壤对弧形摆动板56的挤压力，同时，当土壤收集盒42位于漏土孔532的位置后，控制器控制输送带54停止转动，机器人本体1继续向前移动，翻土单元6将污染的土壤上表面的浮土剥离，随着土壤收集槽531内土壤不断的增多，控制器控制第四伸缩杆57收缩，进而将漏土孔532打开，使土壤收集槽531内的土壤在土壤挤压力的作用下进入到土壤收集盒42内，通过输送带54输送到转动腔511的顶端，控制器控制夹取爪36将取样完成后的土壤收集盒42夹取到收集盘41中，同时样品标记单元37将取样完成后的土壤收集盒42进行标记，同时3D扫描成像装置对该区域进行扫描标记，进而防止操作人员重复对该地土壤取样，在机器人本体1的配合下，通过设置土壤采集单元5，便于对污染物较为严重的污染区域进行土壤的取样，翻土刀53不仅对污染的土壤进行翻土，同时可以收集到深处的污染土壤，防止上层的土壤因外界环境的影响，导致污染物散失的现象，进而影响对污染源的收集和检测。

如图2和图3所示，所述土壤收集盒42的顶端开设有导向滑槽421，且导向滑槽421内滑动插接有滑动板43，且滑动板43的端部设置有拨动板44；所述拨动板44的内侧面设置有压簧45，且压簧45的端部与土壤收集盒42的侧面接触；所述拨动板44的顶端位于漏土孔532内；工作时，当弧形摆动板56摆动时，因设置的拨动板44位于漏土孔532内，进而会拨动拨动板44滑动，因拨动板44连接在滑动板43上，进而带动滑动板43向导向滑槽421外滑动，进而漏土孔532内的土壤会落入到土壤收集盒42内，当土壤收集盒42的土壤收集完成后，控制器控制第四伸缩杆57伸出，进而推动弧形摆动板56摆动到初始位置，因拨动板44内侧面设置有压簧45，当拨动板44在挤压力作用下向外滑动时，压簧45会拉伸，当拨动板44脱离挤压力后，压簧45的恢复力会带动滑动板43插入到导向滑槽421内，进而将土壤收集盒42内的土壤进行封闭，防止输送带54在运输时，土壤收集盒42内的土壤在竖直的作用力下发生散落的现象，进而影响土壤收集盒42对土壤收集检测。

如图2所示，所述转动腔511中部设置的转动柱55上设置有环形电磁铁59；所述输送带54是由多块柔性金属板541拼接而成；所述土壤收集盒42的底端部设置有电磁体46，且电磁体46的磁极与环形电磁铁59的磁极相反；工作时，当输送带54在转动柱55上转动时，由于输送带54是竖直倾斜设置的，因转动腔511中部设置的转动柱55上设置有环形电磁铁59，且输送带54是由多块柔性金属板541拼接而成，当输送带54转动时，环形电磁铁59的吸附力会使输送带54紧贴中部转动腔511中部设置的转动柱55，有效的防止输送带54在转动时，弧形转动腔511中部的输送带54与转动柱55脱离转动接触，进而影响输送带54对土壤收集盒42的运输；同时环形磁铁会使将输送带54产生磁化，进而使输送带54产生磁力，使土壤收集盒42通过磁性相吸的作用吸附在输送带54的外表面，有效防止土壤收集盒42在竖直方向运输时，土壤收集盒42从输送带54上掉落的现象，设置的电磁体46的吸附力小于夹取爪36的夹取力，防止吸附力过大导致夹取爪36未能夹取掉土壤收集盒42的现象。

如图1和图4所示，所述翻土刀53的正上方设置有土壤清理单元7；所述土壤清理单元7包括支撑杆71、转动柱55、转动辊72和硬质橡胶刷73；所述支撑杆71滑动设置在机器人本体1的内侧面，且支撑杆71上设置有转动柱55；所述转动辊72通过转动柱55转动设置在支撑杆71上，转动辊72上设置有硬质橡胶刷73；工作时，当该区域的土壤收集完成后，控制器控制第三伸缩杆52工作，进而带动支撑板51向上滑动，使翻土刀53脱离土壤的接触，当翻土刀53向上运动时，控制器控制转动辊72转动，可以通过电机驱动转动辊72顺时针转动，当转动辊72顺时针转动时，会带动转动辊72外壁上设置的硬质橡胶刷73转动，进而转动的硬质橡胶刷73可以对土壤收集槽531内剩余的土壤进行清理作业，防止翻土刀53残留有污染源的土壤，防止翻土刀53在该区域再次使用时，由于残留有其他污染源的土壤，进而影响其他土壤中不同污染物收集检测的准确的性。

如图6所示，所述硬质橡胶刷73倾斜设置在转动辊上，且硬质橡胶刷73内部开设有压缩腔731，且压缩腔731的侧壁上开倾斜开设导气孔732；所述硬质橡胶刷73的外壁上倾斜设置凸起柱74，且凸起柱74上设置有凸起刺75；工作时，当转动辊72顺时针转动时，会带动转动辊72上设置的硬质橡胶刷73在土壤收集槽531内转动，设置的硬质橡胶刷73的长度大于土壤收集槽531的深度，使转动硬质橡胶刷73在土壤收集槽531内产生挤压，进而使压缩腔731内的气体通过导气孔732喷入到土壤收集槽531内，进而对土壤收集槽531内的小颗粒污染土壤进行清洗，进一步提高土壤清理单元7对土壤收集槽531内残留的颗粒土壤进行清除；同时，当硬质橡胶刷73在土壤收集槽531内转动时，硬质橡胶刷73上设置的凸起柱74和凸起刺75，可以对土壤收集槽531内聚集的小块状的杂物进行清理，随着转动辊72的转动，将勾除的杂物与土壤收集槽531脱离，防止块状的塑料或丝织品杂物堵塞在漏土孔532内，进而导致漏土孔532因块状杂物发生堵塞现象。

如图1和图5所示，所述翻土单元6包括转动杆61、翻土辊62、导向筒65和橡胶软杆66；所述转动杆61转动设置在机器人本体1的内侧面，且转动杆61的端部转动设置有翻土辊62；所述机器人本体1的内侧壁上设置有导向筒65，且导向筒65内插接有橡胶软杆66；所述橡胶软杆66的一端设置在转动杆61中部位置，且橡胶软杆66的另一端设置在支撑板51的侧壁上；工作时，设置的翻土辊62的初始位置低于翻土刀53的初始位置，当支撑板51向下运动时，会拉动橡胶软杆66向下运动，进而橡胶软杆66会带动转动杆61向内侧转动，当转动杆61转动时，会带动翻土辊62向下挤压土壤，因翻土辊62转动设置在转动杆61上，当机器人本体1运动时，会带动翻土辊62在土壤的上表面转动，随着翻土辊62的不断转动，进而会将土壤上表面的浮土或杂物进行翻滚清理，防止污染区域的杂物过多，进而影响翻土刀53的采取土壤的效果。

如图1和图5所示，所述翻土辊62上卡死有螺旋槽621，且螺旋槽621的内壁上设置有凸起刺63，且螺旋槽621的底端壁上设置有硬质凸刺64；工作时，当翻土辊62在土壤上转动翻土时，翻土辊62上开设的螺旋槽621，会将土壤上层的浮土或硬质杂物翻滚到机器人的两侧，进而便于翻土刀53插入到土壤中，同时防止硬质杂物对翻土刀53产生撞击磨损的现象，进而影响翻土刀53的翻土效果；同时向两侧翻滚的硬质杂物和浮土，便于待收集的土壤裸露收集；螺旋槽621内设置的硬质凸起刺63，便于大块的土壤进行破碎，防止大块土壤在土壤收集槽531内产生堵塞现象。

具体工作流程如下：

工作时，操作人员通过控制器将机器人本体1移动到人员难以进入的污染严重的区域，对污染物的土壤进行取样，通过机器人本体1上设置的3D扫描成像装置对污染的区域进行扫描拍摄，进而操作人员控制机器人本体1进入到未被采集土壤的区域，当机器人本体1移动到该区域后，控制器控制第三伸缩杆52启动，进而第三伸缩杆52推动支撑板51向下运动，进而带动翻土刀53插入到土壤中，同时机器人本体1驱动输送带54上设置的土壤收集盒42在转动腔511内转动，随着机器人本体1的向前运动，进而使翻土刀53对该地区的污染严重的土壤进行覆土，当翻土刀53运动翻土时，翻过的土壤会进入到土壤收集槽531内，随着土壤收集槽531内的土壤不断的进入，会挤压土壤收集槽531内设置的弧形摆动板56，进而压力传感器58会检测到土壤对弧形摆动板56的挤压力，同时，当土壤收集盒42位于漏土孔532的位置后，控制器控制输送带54停止转动，机器人本体1继续向前移动，翻土单元6将污染的土壤上表面的浮土剥离，随着土壤收集槽531内土壤不断的增多，控制器控制第四伸缩杆57收缩，进而将漏土孔532打开，使土壤收集槽531内的土壤在挤压力的作用下进入到土壤收集盒42内，通过输送带54输送到转动腔511的顶端，控制器控制夹取爪36将取样完成后的土壤收集盒42夹取到收集盘41中，同时样品标记单元37将取样完成后的土壤收集盒42进行标记，同时3D扫描成像装置对该区域进行扫描标记，进而防止操作人员重复对该地土壤取样。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (7)

1.一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统，包括机器人本体(1)、行走履带(2)、样品夹取单元(3)、样品收集单元(4)、土壤采集单元(5)和翻土单元(6)；其特征在于：所述机器人本体(1)上两侧设置有行走履带(2)，且机器人本体(1)上设置有样品夹取单元(3)；所述样品夹取单元(3)的侧部设置有样品收集单元(4)，且样品夹取单元(3)与样品收集单元(4)的中部设置有土壤采集单元(5)；所述机器人本体(1)的前端设置有翻土单元(6)；

其中：样品夹取单元(3)包括固定座(31)、第一机械臂(32)、第一伸缩杆(33)、第二机械臂(34)、第二伸缩杆(35)和夹取爪(36)；所述固定座(31)设置在机器人本体(1)上，且固定座(31)上铰接有第一机械臂(32)；所述固定座(31)上设置有第一伸缩杆(33)，且第一伸缩杆(33)的伸缩端与第一机械臂(32)连接；所述第一机械臂(32)转动连接有第二机械臂(34)，且第一机械臂(32)上设置有第二伸缩杆(35)，且第二伸缩杆(35)连接在第二机械臂(34)上；所述第二机械臂(34)的顶端设置有夹取爪(36)，且夹取爪(36)上设置有样品标记单元(37)；所述样品收集单元(4)包括收集盘(41)和土壤收集盒(42)；所述收集盘(41)设置在机器人本体(1)上，且收集盘(41)内均匀码放与多个土壤收集盒(42)；所述土壤采集单元(5)包括支撑板(51)、第三伸缩杆(52)、翻土刀(53)和输送带(54)；所述机器人本体(1)内侧壁上开设有滑动槽(11)；所述支撑板(51)顶端通过第三伸缩杆(52)滑动设置在滑动槽(11)内，且支撑板(51)的底端设置翻土刀(53)；所述支撑板(51)内开设有转动腔(511)，且转动腔(511)内通过转动柱(55)转动设置有输送带(54)，且输送带(54)的表面设置有土壤收集盒(42)；所述翻土刀(53)的侧壁上开设有土壤收集槽(531)，且土壤收集槽(531)端部开设有漏土孔(532)；所述土壤收集槽(531)的端部通过铰接柱铰接有弧形摆动板(56)，且弧形摆动板(56)的内壁上连接有第四伸缩杆(57)；所述弧形摆动板(56)的底端部设置在漏土孔(532)的侧壁上，且弧形摆动板(56)上设置有压力传感器(58)。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统，其特征在于：所述土壤收集盒(42)的顶端开设有导向滑槽(421)，且导向滑槽(421)内滑动插接有滑动板(43)，且滑动板(43)的端部设置有拨动板(44)；所述拨动板(44)的内侧面设置有压簧(45)，且压簧(45)的端部与土壤收集盒(42)的侧面接触；所述拨动板(44)的顶端位于漏土孔(532)内。

3.根据权利要求1所述的一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统，其特征在于：所述转动腔(511)中部设置的转动柱(55)上设置有环形电磁铁(59)；所述输送带(54)是由多块柔性金属板(541)拼接而成；所述土壤收集盒(42)的底端部设置有电磁体(46)，且电磁体(46)的磁极与环形电磁铁(59)的磁极相反。

4.根据权利要求1所述的一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统，其特征在于：所述翻土刀(53)的正上方设置有土壤清理单元(7)；所述土壤清理单元(7)包括支撑杆(71)、转动柱(55)、转动辊(72)和硬质橡胶刷(73)；所述支撑杆(71)滑动设置在机器人本体(1)的内侧面，且支撑杆(71)上设置有转动柱(55)；所述转动辊(72)通过转动柱(55)转动设置在支撑杆(71)上，转动辊(72)上设置有硬质橡胶刷(73)。

5.根据权利要求4所述的一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统，其特征在于：所述硬质橡胶刷(73)倾斜设置在转动辊上，且硬质橡胶刷(73)内部开设有压缩腔(731)，且压缩腔(731)的侧壁上开倾斜开设导气孔(732)；所述硬质橡胶刷(73)的外壁上倾斜设置凸起柱(74)，且凸起柱(74)上设置有凸起刺(75)。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统，其特征在于：所述翻土单元(6)包括转动杆(61)、翻土辊(62)、导向筒(65)和橡胶软杆(66)；所述转动杆(61)转动设置在机器人本体1的内侧面，且转动杆(61)的端部转动设置有翻土辊(62)；所述机器人本体1的内侧壁上设置有导向筒(65)，且导向筒(65)内插接有橡胶软杆(66)；所述橡胶软杆(66)的一端设置在转动杆61中部位置，且橡胶软杆(66)的另一端设置在支撑板(51)的侧壁上。

7.根据权利要求5所述的一种基于3D立体感知技术的机器人智能导航与识别系统，其特征在于：所述翻土辊(62)上卡死有螺旋槽(621)，且螺旋槽(621)的内壁上设置有凸起刺(63)，且螺旋槽(621)的底端壁上设置有硬质凸刺(64)。