CN111727952A - 一种索控空中定位植保机器人 - Google Patents

Abstract

本发明索控空中定位植保机器人，包括小车平台、托板、储药罐、起降平台、控制器、控制钢丝绳索、组合电缆、机器人转台，托板连接在小车平台上，储药罐设置在托板上，起降平台在储药罐上方，控制器在起降平台上，控制钢丝绳索下端卷在控制线卷筒上而上端与机器人转台连接，组合电缆下端卷在组合电缆卷筒上而上端与机器人转台连接，机器人转台包括姿态斜三角、机械手固定座、机械手、螺旋桨安装支架、动力电机、螺旋桨，机械手固定座设置在姿态斜三角内侧，螺旋桨安装支架内侧与机械手固定座上端连接、外侧与姿态斜三角连接，螺旋桨安装支架外侧还连接动力电机，动力电机的输出轴上连接螺旋桨，控制钢丝绳索和组合电缆的上端分别与姿态斜三角连接。

Description

一种索控空中定位植保机器人

技术领域

本发明涉及农用植保行业，特别涉及一种索控空中定位植保机器人。

背景技术

目前农林喷淋系统主要采用手持人工方式喷淋、固定喷淋及无人机喷淋等方式。手持人工方式喷淋是工人手持喷洒器直接将农药、肥料等的液体直接喷洒在植物上，手持人工方式喷淋虽然操作简单，设备成本低，但是劳动强度大且效率低，人工成本和管理成本高不适合在大中型农场中采用，同时手持人工方式喷淋过程中人体容易接触到喷洒液体，对人体健康有影响。固定喷淋方式喷淋范围有限，喷淋不均匀，喷淋效果不能满足要求。无人机喷淋方式由于承载能力低和飞行器航空限制不能大范围使用。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种索控空中定位植保机器人，能够实现农林溶液自动雾化喷淋，喷淋均匀，减轻了工人劳动强度，提高工作效率。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种索控空中定位植保机器人，包括小车平台、托板、储药罐、起降平台、控制器、控制钢丝绳索、组合电缆、机器人转台，托板连接在小车平台上，储药罐设置在托板上，起降平台设置在储药罐上方，控制器设置在起降平台上表面，起降平台上表面还连接有控制线支架和组合电缆支架，在控制线支架下方的托板上表面设有控制线卷筒，控制线卷筒一侧连接有控制控制线卷筒自动转动的伺服电机Ⅰ，在组合电缆支架下方的托板上表面设有组合电缆卷筒，组合电缆卷筒的一侧连接有控制组合电缆卷筒自动转动的伺服电机Ⅱ，控制钢丝绳索下端卷在控制线卷筒上，控制钢丝绳索上端穿过控制线支架后与机器人转台连接，组合电缆下端卷在组合电缆卷筒上，组合电缆上端穿过组合电缆支架后与机器人转台连接，组合电缆是集导电线、控制信号线及高压管路于一体的组合线缆，组合电缆下端端部分别分散成导电线、控制信号线、高压管路，导电线与电源连接，控制信号线与控制器连接，高压管路与储药罐连接，机器人转台包括姿态斜三角、机械手固定座、机械手、螺旋桨安装支架、动力电机、螺旋桨，机械手固定座设置在姿态斜三角的内侧，机械手连接在机械手固定座底端，多条螺旋桨安装支架的内侧分别与机械手固定座上端连接，螺旋桨安装支架外侧底端分别与姿态斜三角连接，螺旋桨安装支架均匀排布在姿态斜三角上，每一条螺旋桨安装支架外侧靠末端位置固定连接有一个动力电机，每个动力电机的输出轴上安装有一组螺旋桨，控制钢丝绳索和组合电缆的上端分别与姿态斜三角连接。

本发明的进一步技术方案是：所述起降平台的底面周缘与托板的上表面周缘之间连接有支撑柱，储药罐定位在托板上表面与起降平台下方之间的空间中。

本发明的进一步技术方案是：所述姿态斜三角是由金属杆件连接形成且截面一侧宽一侧窄的不规则框架结构，该不规则框架结构从侧向看呈类似三角形的结构。

本发明的进一步技术方案是：所述控制钢丝绳索设置有两条，两条控制钢丝绳索上端及组合电缆上端分别与姿态斜三角截面宽的一侧的金属杆件连接，组合电缆上端端部分别分散成导电线、控制信号线、高压管路，导电线分别与动力电机及机械手固定座上的电源线连接，控制信号线分别与动力电机及机械手固定座上的控制线路连接，高压管路与机械手前端夹持的喷头连接。

本发明的进一步技术方案是：所述起降平台上设有两条控制线支架，组合电缆支架设置在两条控制线支架之间，每条控制线支架下方的托板上表面设有对应的控制线卷筒。

本发明的进一步技术方案是：所述机械手固定座上还设置有控制器护板，控制器护板上连接有定位模块。

本发明的进一步技术方案是：所述机械手前端连接有可夹持喷头的喷头夹持器。

本发明索控空中定位植保机器人具有如下有益效果：本发明的小车平台及其上的托板、储药罐、起降平台、控制器可定位在汽车上，机器人转台通过控制钢丝绳索与起降平台连接，控制钢丝绳索和组合电缆长度可自动伸缩，机器人转台能够在可控范围内低空定位飞行；机器人转台下方设置机械手，机械手前端连接喷头，喷头再连接高压管路，机器人转台和起降平台之间的高压管路，机器人转台飞行过程中实现农林溶液的雾化喷淋，特别是在山地和具有空间限制的农林田园，解决了人工作业复杂和机器人喷淋定位不可控性的矛盾，减轻了工人劳动强度，提高工作效率；在起降平台和机器人转台设置组合电缆，组合电缆中集成有高压管路，高压管路能够将储药罐的液体输送至机器人转台上实现喷淋，机器人转台无需承载大量的待喷淋液体，不会因承载能力影响喷淋作业的持续性；本发明能够广泛应用于平原和山地的农田和林木，通过更换机械手前端装置可实现喷淋浇灌、施肥施药、修枝作用。

下面结合附图和实施例对本发明索控空中定位植保机器人作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明索控空中定位植保机器人的结构示意图；

图2是图1所示索控空中定位植保机器人另一方向的结构示意图；

图3是本发明索控空中定位植保机器人的机器人转台的结构示意图；

图4是图3所示机器人转台另一方向的结构示意图；

附图标号说明：1-小车平台,2-托板,3-支撑柱,4-控制线卷筒,5-伺服电机Ⅰ,6-控制器,7-组合电缆卷筒,8-伺服电机Ⅱ,9-组合电缆支架,10-控制线支架,11-控制钢丝绳索,12-组合电缆,13-机器人转台,14-起降平台,15-储药罐,16-拖钩,17-机械手,18-喷头夹持器,19-姿态斜三角,20-动力电机,21-螺旋桨,22-螺旋桨安装支架,23-定位模块,24-控制器护板,25-机械手固定座，26-下框架,27-上框架,28-连杆。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明索控空中定位植保机器人，包括小车平台1、托板2、储药罐15、起降平台14、控制器6、控制钢丝绳索11、组合电缆12、机器人转台13。

小车平台1两端连接有可将其定位在汽车上的拖钩16，小车平台1底面还连接有便于移动的轮子。托板2连接在小车平台1上，储药罐15设置在托板2上，起降平台14设置在储药罐15上方。起降平台14的底面周缘与托板2的上表面周缘之间连接有支撑柱3，储药罐15定位在托板2上表面与起降平台14下方之间的空间中，储药罐15用于装喷淋用的液体，如水或配比好的农药液或配比好的肥液等。控制器6设置在起降平台14上表面，控制器6用于控制伺服电机及动力电机20等工作，控制器6为直接购买的现有设备，不再做详细叙述。起降平台14上表面还连接有控制线支架10和组合电缆支架9，在控制线支架10下方的托板2上表面设有控制线卷筒4，控制线卷筒4一侧连接有控制控制线卷筒4自动转动的伺服电机Ⅰ5，在组合电缆支架9下方的托板2上表面设有组合电缆卷筒7，组合电缆卷筒7的一侧连接有控制组合电缆卷筒7自动转动的伺服电机Ⅱ8。控制钢丝绳索11下端卷在控制线卷筒4上，控制钢丝绳索11上端穿过控制线支架10后与机器人转台13连接，组合电缆12下端卷在组合电缆卷筒7上，组合电缆12上端穿过组合电缆支架9后与机器人转台13连接。组合电缆12是集导电线、控制信号线及高压管路于一体的组合线缆，组合电缆12下端端部分别分散成导电线、控制信号线、高压管路，导电线与电源连接，控制信号线与控制器6连接，高压管路与储药罐15内腔连接。

在本实施例中，所述控制钢丝绳索11设置有两条。起降平台14上设有两条控制线支架10，组合电缆支架9设置在两条控制线支架10之间，每条控制线支架10下方的托板2上表面设有对应的控制线卷筒4。控制线支架10边缘的起降平台14上设有供控制钢丝绳索11穿过的通孔，控制钢丝绳索11卷在控制线卷筒4上，上端穿过通孔后由控制线支架10支撑导引后再与机器人转台13连接。组合电缆支架9边缘的起降平台14上也设有供组合电缆12穿过的通孔，组合电缆12卷在组合电缆卷筒7上，上端穿过通孔后由组合电缆支架9支撑导引后再与机器人转台13连接。

所述机器人转台13包括姿态斜三角19、机械手固定座25、机械手17、螺旋桨21安装支架、动力电机20、螺旋桨21。机械手固定座25设置在姿态斜三角19的内侧，机械手17连接在机械手固定座25底端，机械手17是具有自动控制功能的通用机械手，可以直接购买或定制。多条螺旋桨安装支架22的内侧分别与机械手固定座25上端连接，机械手固定座25上端设有能够夹紧螺旋桨安装支架22夹板。螺旋桨安装支架22外侧底端分别通过焊接或螺栓连接方式与姿态斜三角19连接，螺旋桨安装支架22均匀排布在姿态斜三角19上。每一条螺旋桨安装支架22外侧靠末端位置固定连接有一个动力电机20，每个动力电机20的输出轴上安装有一组螺旋桨21，控制钢丝绳索11和组合电缆12的上端分别与姿态斜三角19连接。机械手固定座25上还设置有控制器护板24，控制器护板24上连接有定位模块23，定位模块23通过控制信号线与控制器6连接，定位模块23能够将机器人转台13的位置信息反馈给控制器6。

在本实施例中，所述姿态斜三角19是由金属杆件连接形成且截面一侧宽一侧窄的不规则框架结构，该不规则框架结构从侧向看呈类似三角形的结构。如图3、4所示，姿态斜三角19包括上框架27和下框架26，上框架27和下框架26分别是由六条金属杆件焊接形成的六边形结构，上框架27和下框架26其中一条边相互重叠的连接在一起，其余的边通过连杆28连接，上框架27和下框架26相互对应的连杆28长度相等，而离重叠边越远的连杆长度越长，使得姿态斜三角19形成截面一侧宽一侧窄的不规则框架结构。两条控制钢丝绳索11上端及组合电缆12上端分别与姿态斜三角19截面宽的一侧的金属杆件连接。在机器人转台13飞行时，六个螺旋桨21不仅有向上的一个拉力，而且姿态斜三角19因结构原因有向外拉的一个分力把控制钢丝绳索11拉直。组合电缆12上端端部分别分散成导电线、控制信号线、高压管路，导电线分别与动力电机20及机械手固定座25上的电源线连接，控制信号线分别与动力电机20及机械手固定座25上的控制线路连接，高压管路与机械手17前端夹持的喷头连接。

工作时，托板2、储药罐15、起降平台14、控制器6等与小车平台1一起定位在汽车上。储药罐15中装上要喷洒的农药或肥料等。喷淋用的喷头与喷头夹持器18连接。动力电机20驱动六个螺旋桨21工作，机器人转台13飞行，由两条可收缩的不平行控制钢丝绳索11和组合电缆12一起控制机器人转台13在空中飞行范围，控制钢丝绳索11的长度分别由伺服电机Ⅰ5控制控制线卷筒4收放控制，组合电缆12的长度分别由伺服电机Ⅱ8控制组合电缆卷筒7收放控制，达到共同控制机器人转台13在空中水平定位的作用。机械手17能够自动转动在空中控制喷头完成工作。姿态斜三角19倾斜所产生的水平分力具有张进控制钢丝绳索11的作用，具有升离地面的功能和拉紧控制钢丝绳索11的功能，达到高度定位的目的。可通过操作控制器6或控制器6的遥控器控制机器人转台13工作。

以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明的结构并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种索控空中定位植保机器人，其特征在于，包括小车平台（1）、托板（2）、储药罐（15）、起降平台（14）、控制器（6）、控制钢丝绳索（11）、组合电缆（12）、机器人转台（13），托板（2）连接在小车平台（1）上，储药罐（15）设置在托板（2）上，起降平台（14）设置在储药罐（15）上方，控制器（6）设置在起降平台（14）上表面，起降平台（14）上表面还连接有控制线支架（10）和组合电缆支架（9），在控制线支架（10）下方的托板（2）上表面设有控制线卷筒（4），控制线卷筒（4）一侧连接有控制控制线卷筒（4）自动转动的伺服电机Ⅰ（5），在组合电缆支架（9）下方的托板（2）上表面设有组合电缆卷筒（7），组合电缆卷筒（7）的一侧连接有控制组合电缆卷筒（7）自动转动的伺服电机Ⅱ（8），控制钢丝绳索（11）下端卷在控制线卷筒（4）上，控制钢丝绳索（11）上端穿过控制线支架（10）后与机器人转台（13）连接，组合电缆（12）下端卷在组合电缆卷筒（7）上，组合电缆（12）上端穿过组合电缆支架（9）后与机器人转台（13）连接，组合电缆（12）是集导电线、控制信号线及高压管路于一体的组合线缆，组合电缆（12）下端端部分别分散成导电线、控制信号线、高压管路，导电线与电源连接，控制信号线与控制器（6）连接，高压管路与储药罐（15）连接，机器人转台（13）包括姿态斜三角（19）、机械手固定座（25）、机械手（17）、螺旋桨安装支架（22）、动力电机（20）、螺旋桨（21），机械手固定座（25）设置在姿态斜三角（19）的内侧，机械手（17）连接在机械手固定座（25）底端，多条螺旋桨安装支架（22）的内侧分别与机械手固定座（25）上端连接，螺旋桨安装支架（22）外侧底端分别与姿态斜三角（19）连接，螺旋桨安装支架（22）均匀排布在姿态斜三角（19）上，每一条螺旋桨安装支架（22）外侧靠末端位置固定连接有一个动力电机（20），每个动力电机（20）的输出轴上安装有一组螺旋桨（21），控制钢丝绳索（11）和组合电缆（12）的上端分别与姿态斜三角（19）连接。

2.如权利要求1所述的索控空中定位植保机器人，其特征在于，所述起降平台（14）的底面周缘与托板（2）的上表面周缘之间连接有支撑柱（3），储药罐（15）定位在托板（2）上表面与起降平台（14）下方之间的空间中。

3.如权利要求1所述的索控空中定位植保机器人，其特征在于，所述姿态斜三角（19）是由金属杆件连接形成且截面一侧宽一侧窄的不规则框架结构，该不规则框架结构从侧向看呈类似三角形的结构。

4.如权利要求3所述的索控空中定位植保机器人，其特征在于，所述控制钢丝绳索（11）设置有两条，两条控制钢丝绳索（11）上端及组合电缆（12）上端分别与姿态斜三角（19）截面宽的一侧的金属杆件连接，组合电缆（12）上端端部分别分散成导电线、控制信号线、高压管路，导电线分别与动力电机（20）及机械手固定座（25）上的电源线连接，控制信号线分别与动力电机（20）及机械手固定座（25）上的控制线路连接，高压管路与机械手（17）前端夹持的喷头连接。

5.如权利要求4所述的索控空中定位植保机器人，其特征在于，所述起降平台（14）上设有两条控制线支架（10），组合电缆支架（9）设置在两条控制线支架（10）之间，每条控制线支架（10）下方的托板（2）上表面设有对应的控制线卷筒（4）。

6.如权利要求1所述的索控空中定位植保机器人，其特征在于，所述机械手固定座（25）上还设置有控制器护板（24），控制器护板（24）上连接有定位模块（23）。

7.如权利要求1所述的索控空中定位植保机器人，其特征在于，所述机械手（17）前端连接有可夹持喷头的喷头夹持器（18）。

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