CN112056031A

CN112056031A - 一种适用于不同垄宽的农田管理机器人

Info

Publication number: CN112056031A
Application number: CN202010895569.4A
Authority: CN
Inventors: 荣培植; 万熠; 梁西昌; 侯嘉瑞; 贺翔; 周有杰; 吴付旺; 鞠昆廷; 宋峰
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2020-12-11

Abstract

本发明公开了一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，其技术方案为：包括车架，车架底部安装叉式升降平台，车架两侧对称设置车身；所述车身与车架通过推拉机构相连，在推拉机构作用下车身能够向靠近或远离车架方向移动，以适应不同垄宽。本发明能够自动调节轮距，且调节过程中能够保证稳定性；农机具采用模块化设计，便于更换，可以减少进地次数，进一步减少对土壤的压实。

Description

一种适用于不同垄宽的农田管理机器人

技术领域

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种适用于不同垄宽的农田管理机器人。

背景技术

目前，农业生产过程中所用的行走机械主要是拖拉机，每年在耕整地、播种、施肥、除草、收获等季进地多次，其庞大的体积和重量对土壤的压实破坏影响巨大。且通常拖拉机轮距通过人工调节，每次进地之前的调节给工作人员带来很大麻烦。另外，当前农业机械还存在农机配套比例较低的问题，农机具安装更换不便。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，能够自动调节轮距，且调节过程中能够保证稳定性；农机具采用模块化设计，便于更换，可以减少进地次数，进一步减少对土壤的压实。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的实施例提供了一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，包括车架，车架底部安装叉式升降平台，车架两侧对称设置车身；所述车身与车架通过推拉机构相连，在推拉机构作用下车身能够向靠近或远离车架方向移动，以适应不同垄宽。

作为进一步的实现方式，所述车身底部一端安装驱动轮，另一端安装万向轮。

作为进一步的实现方式，所述驱动轮通过连接臂与摇臂一端相连，摇臂另一端与车身转动连接；且摇臂与车身之间安装减震器。

作为进一步的实现方式，所述推拉机构包括电动推杆、滑动组件，车身与车架通过滑动组件连接，电动推杆一端连接车身，另一端连接车架，实现对车身的推拉。

作为进一步的实现方式，所述滑动组件包括方管、安装于方管外侧的第一滑轨组件、第二滑轨组件、第三滑轨组件。

作为进一步的实现方式，所述车身开设有用于安装第一滑轨组件、第二滑轨组件、第三滑轨组件的方孔，方孔内部设置挂耳，所述挂耳与电动推杆一端相连，电动推杆另一端连接车架。

作为进一步的实现方式，所述滑动组件外侧安装防尘风琴罩，防尘风琴罩一端与车身相连，另一端连接车架。

作为进一步的实现方式，所述车架两侧安装有遮光布，所述遮光布通过调节推杆与车架相连。

作为进一步的实现方式，所述车架安装有摄像头和用于采集外部数据的传感器。

作为进一步的实现方式，所述车架后侧可拆卸连接模块化挂载单元，车架上还配置有为模块化挂载单元供电的电源接口、用于传输数据的信号接口。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式的车身通过推拉机构连接车架，能够自动调节轮距；

(2)本发明的一个或多个实施方式车架安装遮光布，能够为摄像头提供适宜的光线；车身侧面设置防尘风琴罩，能够使滑动组件不受田间灰尘干扰；

(3)本发明的一个或多个实施方式采用轻量化设计，减少对土壤的压实程度；车架底部安装叉式升降平台，在调节轮距过程中可实现轮距的全自动无极调整，且能够保证自动调节过程中的稳定性；

(4)本发明的一个或多个实施方式利用模块化思想，能够根据作业季节或作业环境不同，对行走机器人上的作业机械进行更换，以实现多功能农田管理，提高行走机器人的利用率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的立体图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的俯视图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的仰视图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的内部结构示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的车身与驱动轮、万向轮安装示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的驱动轮结构示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的模块化挂载单元安装示意图；

其中，1、驱动轮，2、万向轮，3、车架，4、车身，5、叉式升降平台，6、遮光布，7、调节推杆，8、方管，9、第一滑轨组件，10、第二滑轨组件，11、第三滑轨组件，12、防尘风琴罩，13、电动推杆，14、轮毂电机，15、轮圈，16、电机笼，17、连接臂，18、摇臂，19、减震器，20、加强肋，21、电池，22、除草模块，23、施肥浇水一体模块，24、挂耳。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

实施例一：

本实施例提供了一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，如图1-图7所示，包括车架3、车身4、叉式升降平台5、驱动轮1、万向轮2、模块化挂载单元，车身4对称安装于车架3两侧，车身4底部一端安装驱动轮1，另一端安装万向轮2。车架3下方安装叉式升降平台5，车架3一侧安装模块化挂载单元。

具体的，如图5和图6所示，驱动轮1依次通过连接臂17、摇臂18与车身4相连，且摇臂18与车身4铰接。摇臂18与车身4之间还安装减震器19，所述减震器19一端与摇臂18铰接，另一端与车身4铰接。

所述驱动轮1通过轮毂电机14驱动，驱动轮1内部具有轮圈15，轮圈15与轮毂电机14固定连接，以实现轮毂电机14的转矩传递。轮毂电机14外侧安装电机笼16，所述电机笼16安装于连接臂17一端侧面，连接臂17另一端连接摇臂18。本实施例采用差速转向原理，即通过控制两个驱动轮1的转速实现转向，万向轮2随驱动轮1摆动。

车身4采用钣金制成，在受力较大处安装加强肋20以保证可靠性。车身4内部具有用于安装电池21的空腔。车身4与车架3之间安装推拉机构，推拉机构能够带动车身4向靠近或远离车架3的方向移动，以实现轮距的调整，从而实现适用于不同垄宽作业。

推拉机构包括电动推杆13、滑动组件，电动推杆13一端通过挂耳24与车身4相连，另一端与车身4连接。所述滑动组件安装于电动推杆13外侧，其包括方管8、第一滑轨组件9、第二滑轨组件10、第三滑轨组件11，车身4通过第一滑轨组件9、第二滑轨组件10、第三滑轨组件11安装于方管8外侧。

进一步的，第一滑轨组件9、第三滑轨组件11相对设置，分别沿方管8长度方向的侧面固定安装，第二滑轨组件10安装于方管8上表面；车身4开设有用于连接滑动组件的方孔。且挂耳24固定于所述方孔内，在电动推杆13的动力作用下，车身4沿个滑轨组件长度方向移动。

第一滑轨组件9、第二滑轨组件10、第三滑轨组件11涂抹润滑油，且滑轨组件位于车身4与车架3之间的部分安装防尘风琴罩12，以保证不受田间灰尘干扰。在本实施例中，所述防尘风琴罩12为伸缩罩。

叉式升降平台5安装于车架3下方，通过叉式升降平台5能够将整车支起使得车体四轮离地，从而实现轮距的全自动无极调整。车架3所需强度最大，在轮距调节过程中，整车重力的反作用力会通过叉式升降平台5作用于车架3，同时工作过程中还会承受挂载作业机械在犁地、除草等工作时土壤的反作用力，因此将车架3设置为桁架结构。

在本实施例中，车架3采用抗弯强度较好的40*40*3方管焊接而成，多采用直角三角形、直角梯形等稳定结构设计此桁架以保证车体的强度和刚度，叉式升降平台5的反作用力由立柱方形结构平衡保证车体的稳定性。可以理解的，在其他实施例中，车架3也可以采用其他尺寸的方管焊接，具体根据实际强度要求选择。

车架3的前、后侧(以驱动轮1所在侧为前)分别安装有遮光布6，遮光布6位于摄像头上方。所述遮光布6通过调节推杆7与车架3相连，且遮光布6与车架3之间通过连杆铰接，通过调节推杆7能够调节遮光布6的遮光角度，以调整摄像头适宜的光线。在本实施例中，所述调节推杆7为电动推杆。

车架3上安装有摄像头和多种传感器，例如光强传感器、温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器等，各传感器的安装位置可根据实际监测需要设定。传感器能够将监测到的田间环境信息传输至终端设备。而另一部分数据信息，如种子位置、幼苗位置，杂草坐标等经变换直接传递给相应模块化挂载单元，使其及时有效的实现相应功能。

模块化挂载单元与车架3可拆卸连接，根据耕作季节灵活更换挂载单元，模块化挂载单元可以为开沟器、排种器、排肥器、除草机械等多种进行田间作业的必要设备，利用模块化思想，根据作业季节或作业环境不同，对行走机器人上的作业机械进行更换，以实现多功能农田管理，提高行走机器人的利用率。

当前车体调节轮距后可在三垄大豆田上进行除草、浇水、喷肥作业，如图7所示，在车架3后方安装有除草模块22、施肥浇水一体模块23，所述除草模块22为弹齿式机械除草单元。施肥浇水一体模块23为施肥装置和浇水装置的集成模块，且施肥装置和浇水装置均为现有技术，对其结构此处不再赘述。

车架3前方安装摄像头，摄像头利用深度学习算法分析出除幼苗之外的杂草便可以连根扫除，利用视觉算法分析叶片生理状况后定量靶向喷洒叶面肥，检测到干裂的土壤还会由该模块的其他喷头进行浇水灌溉，保证幼苗茁壮成长。

在秋季收获时还可以将模块化挂载单元更换为收获作业机械，只需在模块化挂载单元上提供安装口和通讯接口便可以连接在行走机器人上工作，并接收车体摄像头、传感器等传输的数据，提高行走机械与作业机械的配套比。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，其特征在于，包括车架，车架底部安装叉式升降平台，车架两侧对称设置车身；所述车身与车架通过推拉机构相连，在推拉机构作用下车身能够向靠近或远离车架方向移动，以适应不同垄宽。

2.根据权利要求1所述的一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，其特征在于，所述车身底部一端安装驱动轮，另一端安装万向轮。

3.根据权利要求2所述的一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，其特征在于，所述驱动轮通过连接臂与摇臂一端相连，摇臂另一端与车身转动连接；且摇臂与车身之间安装减震器。

4.根据权利要求1所述的一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，其特征在于，所述推拉机构包括电动推杆、滑动组件，车身与车架通过滑动组件连接，电动推杆一端连接车身，另一端连接车架。

5.根据权利要求4所述的一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，其特征在于，所述滑动组件包括方管、安装于方管外侧的第一滑轨组件、第二滑轨组件、第三滑轨组件。

6.根据权利要求5所述的一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，其特征在于，所述车身开设有用于安装第一滑轨组件、第二滑轨组件、第三滑轨组件的方孔，方孔内部设置挂耳，所述挂耳与电动推杆一端相连，电动推杆另一端连接车架。

7.根据权利要求4所述的一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，其特征在于，所述滑动组件外侧安装防尘风琴罩，防尘风琴罩一端与车身相连，另一端连接车架。

8.根据权利要求1所述的一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，其特征在于，所述车架两侧安装有遮光布，所述遮光布通过调节推杆与车架相连。

9.根据权利要求1所述的一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，其特征在于，所述车架安装有摄像头和用于采集外部数据的传感器。

10.根据权利要求1所述的一种适用于不同垄宽的农田管理机器人，其特征在于，所述车架后侧可拆卸连接模块化挂载单元，车架上还配置有为模块化挂载单元供电的电源接口、用于传输数据的信号接口。