CN110948490A - 一种具备自主导航的果园巡检机器人 - Google Patents

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王鹏
李保忠
闫贵
刘军帅
刘棒棒
唐鹏飞
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Abstract

本发明公开了一种具备自主导航的果园巡检机器人，包括行走机构、控制模块、定位模块、无线通讯模块、激光雷达和球形摄像头，所述定位模块包括RTK单元和ROS数据处理系统，RTK单元包括第一RTK天线和第二RTK天线，第一RTK天线、第二RTK天线、激光雷达和球形摄像头的输出端均与ROS数据处理系统的输入端电连接，无线通讯模块的输入端与外部遥控装置的输出端电连接，无线通讯模块和ROS数据处理系统的输出端均与控制模块的输入端电连接，控制模块的输出端与行走机构无线遥控器的输入端电连接，本具备自主导航的果园巡检机器人，可以节省大量人力，性能可靠，代替人工进行进行果园巡检，实现全线路、零距离的巡检作业。

Description

一种具备自主导航的果园巡检机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体为一种具备自主导航的果园巡检机器人。
背景技术
果园种植需要经常对果园进行巡检，现有的巡检为人工巡检，对于大规模种植区域，人工巡检作业任务繁重，需要大量人力物力，因此，急需一种具备自主导航的巡检机器人，代替人工巡检，节约大量人力，顺应农业机械智能自动化的发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种具备自主导航的果园巡检机器人，通过人工控制或智能自动巡检，可以节省大量人力，性能可靠，实现全线路、零距离的巡检作业，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备自主导航的果园巡检机器人，包括行走机构、控制模块、定位模块、无线通讯模块、激光雷达和球形摄像头，所述定位模块包括RTK单元和ROS数据处理系统，RTK单元包括第一RTK天线和第二RTK天线，第一RTK天线、第二RTK天线、激光雷达和球形摄像头的输出端均与ROS数据处理系统的输入端电连接，无线通讯模块的输入端与外部遥控装置的输出端电连接，无线通讯模块和ROS数据处理系统的输出端均与控制模块的输入端电连接，控制模块的输出端与行走机构无线遥控器的输入端电连接，行走机构的上方设有支架，支架的中间位置底座固定有无线通讯模块，支架的两端设有平台板，平台板上端设有分别设有第一RTK天线和第二RTK天线，其中一平台板的一侧设有球形摄像头，支架的中间位置顶端设有激光雷达。
作为本发明的一种优选技术方案，所述无线通讯模块选用2.4G无线路由器，无线路由器上设有四根通讯天线。
作为本发明的一种优选技术方案，所述行走机构采用遥控锂电池小车，车身长110cm，宽73cm，高33cm，行走机构包括四驱车架和大直径轮胎，轮胎采用直径为32cm的橡胶防滑轮胎。
作为本发明的一种优选技术方案，所述球形摄像头通过球形摄像头基座固定在支架的底部。
作为本发明的一种优选技术方案，所述激光雷达通过雷达基座固定在支架的上端且激光雷达离地面高度110cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本具备自主导航的果园巡检机器人结构紧凑，设计合理，可以完成果园复杂环境下的巡检以及智能避障，代替人工巡检，通过设置RTK单元进行导航，采用高精度差分北斗定位，解决使用GPS等其它定位存在的市场限制和安全隐患，对于巡检路径的规划无需对路面进行整改即可实现巡检需求，能够很好的适用果园环境，通过设置无线通讯模块实现人工控制运行路径，或通过激光雷达和球形摄像头的全方位地形检测建立三维地图，使巡检机器人自行规划行驶路线，人工和自动两种方式相结合实现复杂环境下的局部路径规划和智能避障，提高巡检机器人的工作稳定性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明主视图；
图3为本发明系统控制框图。
图中：1球形摄像头基座、2第一RTK天线、3球形摄像头、4激光雷达、5雷达基座、6支架、7第二RTK天线、8平台板、9无线通讯模块、10行走机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种具备自主导航的果园巡检机器人，包括行走机构10、控制模块、定位模块、无线通讯模块9、激光雷达4和球形摄像头3，所述定位模块包括RTK单元和ROS数据处理系统，RTK单元包括第一RTK天线2和第二RTK天线7，第一RTK天线2、第二RTK天线7、激光雷达4和球形摄像头3的输出端均与ROS数据处理系统的输入端电连接，无线通讯模块9的输入端与外部遥控装置的输出端电连接，无线通讯模块9和ROS数据处理系统的输出端均与控制模块的输入端电连接，控制模块的输出端与行走机构无线遥控器的输入端电连接，行走机构10采用遥控锂电池小车，车身长110cm，宽73cm，高33cm，此车身小巧轻质，可以很好的适用果园工作环境，行走机构10包括四驱车架和大直径轮胎，轮胎采用直径为32cm的橡胶防滑轮胎，采用四驱车车架结构和大直径橡胶轮胎，能够保证很好的稳定性，橡胶防滑轮胎可以适合雨天进行巡检，行走机构10的上方设有支架6，支架6的中间位置底座固定有无线通讯模块9，无线通讯模块9选用2.4G无线路由器，无线路由器上设有四根通讯天线，采用四根通讯天线，可以保证很好的通讯效果，可靠性高，支架6的两端设有平台板8，平台板8上端设有分别设有第一RTK天线2和第二RTK天线7，其中一平台板8的一侧设有球形摄像头3，球形摄像头3通过球形摄像头基座1固定在支架6的底部，支架6的中间位置顶端设有激光雷达4，激光雷达4通过雷达基座5固定在支架6的上端且激光雷达4离地面高度110cm，本具备自主导航的果园巡检机器人结构紧凑，设计合理，可以完成果园复杂环境下的巡检以及智能避障。
在使用时：通过人工控制遥控装置对无线路由器发出命令，然后通过无线路由器将信号传递给控制模块，控制模块控制行走机构10按照指令实现对巡检机器人的转位、转向、转速、急停和农具控制，没有人工控制时，通过第一RTK天线2和第二RTK天线7对路径的实时记录、激光雷达的果园厘米级定位精度测量建立农田三维地图、球形摄像头的全方位地形检测，三者将数据传递给ROS数据处理系统，ROS数据处理系统经数据分析对巡检机器人的路径进行自动规划和合理避障，并通过控制模块控制行走机构10沿规划的路径行驶。
本发明可以方便的进行操作，使用时占用空间少，便于操作和使用；可以实现复杂环境下局部路径规划及智能避障，提高了使用便利性；通过设置RTK单元进行导航，进一步提高了使用便利性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种具备自主导航的果园巡检机器人，其特征在于：包括行走机构(10)、控制模块、定位模块、无线通讯模块(9)、激光雷达(4)和球形摄像头(3)，所述定位模块包括RTK单元和ROS数据处理系统，RTK单元包括第一RTK天线(2)和第二RTK天线(7)，第一RTK天线(2)、第二RTK天线(7)、激光雷达(4)和球形摄像头(3)的输出端均与ROS数据处理系统的输入端电连接，无线通讯模块(9)的输入端与外部遥控装置的输出端电连接，无线通讯模块(9)和ROS数据处理系统的输出端均与控制模块的输入端电连接，控制模块的输出端与行走机构无线遥控器的输入端电连接，行走机构(10)的上方设有支架(6)，支架(6)的中间位置底座固定有无线通讯模块(9)，支架(6)的两端设有平台板(8)，平台板(8)上端设有分别设有第一RTK天线(2)和第二RTK天线(7)，其中一平台板(8)的一侧设有球形摄像头(3)，支架(6)的中间位置顶端设有激光雷达(4)。
2.根据权利要求1所述的一种具备自主导航的果园巡检机器人，其特征在于：所述无线通讯模块(9)选用2.4G无线路由器，无线路由器上设有四根通讯天线。
3.根据权利要求1所述的一种具备自主导航的果园巡检机器人，其特征在于：所述行走机构(10)采用遥控锂电池小车，车身长110cm，宽73cm，高33cm，行走机构(10)包括四驱车架和大直径轮胎，轮胎采用直径为32cm的橡胶防滑轮胎。
4.根据权利要求1所述的一种具备自主导航的果园巡检机器人，其特征在于：所述球形摄像头(3)通过球形摄像头基座(1)固定在支架(6)的底部。
5.根据权利要求1所述的一种具备自主导航的果园巡检机器人，其特征在于：所述激光雷达(4)通过雷达基座(5)固定在支架(6)的上端且激光雷达(4)离地面高度110cm。
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