CN112570321B - 一种设施农业用清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设施农业用清洁机器人，属于设施农业技术领域。该设施农业用清洁机器人包括预置机构和清洗机构；预置机构包括预置轨道和供水组件，预置轨道预置于温室顶棚，供水组件包括供水管、多个喷头和用于控制喷头的控制件；清洗机构包括机架、行走件、触发件和多个刷头，行走件设置于机架上且与预置轨道匹配，触发件固定于机架，触发件与控制件匹配且用于控制喷头的打开或关闭。通过将供水组件等预置在温室顶棚上，清洗机构无需携带水管等结构，清洗机构在行进过程中触发预置的供水组件，使得供水组件的指定喷头喷水，可以有效减轻清洁机器人的质量，并且不会存在水管缠绕的风险，清洁机器人的转移更加方便。

Description

一种设施农业用清洁机器人

技术领域

本发明属于设施农业技术领域，具体涉及一种设施农业用清洁机器人。

背景技术

设施农业，是一种基于控制策略的农业生产形式。本质上来说，是在农产品种植过程中，摆脱传统的对自然条件依赖严重的状态，利用一定的设备或技术，实现环境温度、湿度以及光照度等条件的控制，以达到创造农产品的最优生长条件，保证农作物的高品质和良好的经济效益。它是一种生产优质、高产农产品的现代化生产方式，也是目前全球种植农产品的重要技术手段。

在设施农业领域里，温室是不可或缺的组成部分，温室可以使农产品处于相对封闭的生长环境。由于温室顶棚裸露，容易受到灰尘等污染，因此需要经常对温室顶棚进行清洁，以保证温室内的光照强度。

现有的温室顶棚清洁机器人，在清理温室顶棚时，需要随机携带水管，随着清洁机器人的行进而展开或收拢，这种清洁方式，会导致清洁机器人质量较大、水管容易缠绕，并且转移位置时不方便。

发明内容

鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种设施农业用清洁机器人，通过将供水组件等预置在温室顶棚上，清洗机构无需携带水管等结构，清洗机构在行进过程中触发预置的供水组件，使得供水组件的指定喷头喷水，可以有效减轻清洁机器人的质量，并且不会存在水管缠绕的风险，清洁机器人的转移更加方便。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供了一种设施农业用清洁机器人，用于清洁温室顶棚，所述清洁机器人包括预置机构和清洗机构。

所述预置机构包括预置轨道和供水组件，所述预置轨道预置于温室顶棚，所述供水组件包括供水管、多个喷头和用于控制所述喷头的控制件，所述喷头沿着所述供水管均匀分布。

所述清洗机构包括机架、行走件、触发件和多个刷头，所述行走件设置于所述机架上且与所述预置轨道匹配，所述触发件固定于所述机架，所述触发件与所述控制件匹配且用于控制所述喷头的打开或关闭，所述刷头分布与所述机架的下方。

作为上述实施例的可选方案，所述喷头和所述供水管之间通过分管连通，所述分管上设置有控制腔，所述控制件包括控制阀和控制齿轮，所述控制阀为球体结构且可转动的设置于所述控制腔内，所述控制阀上设置有流道，所述控制齿轮与所述控制阀连接。

所述触发件包括连接件和与所述控制齿轮匹配的触发齿条，所述触发齿条通过连接件固定于所述机架。

触发齿条随清洁机器人行进，触发齿条与控制件的控制齿轮接触时，使得控制齿轮转动，从而使喷头喷水，触发齿条脱离控制齿轮时，喷头自动关闭，结构简单、控制方便、故障率较低。

作为上述实施例的可选方案，所述触发齿条的两端弯折，所述触发齿条包括两个有齿部和一个无齿部，所述无齿部设置于两个所述有齿部的中间，所述有齿部能够驱动所述控制齿轮转动且所述无齿部与所述控制齿轮不接触，每个所述有齿部能够驱动所述控制齿轮旋转90°。

触发齿条的弯折部可以确保有齿部顺利与控制齿轮接触。触发齿条前进时，其中一个有齿部与控制齿轮接触，并使控制齿轮转动90°，喷头可以喷水，然后该有齿部脱离控制齿轮，控制齿轮到达无齿部处，喷头始终处于打开状态进行喷水。清洗机构对该部分清洗完成后，另外一个有齿部与控制齿轮接触，并控制齿轮继续转动90°，喷头关闭。

作为上述实施例的可选方案，所述无齿部可伸缩，以使两个所述有齿部之间的间距可调。

无齿部的长度可调，使得喷头的打开时间可调，从而确保清洁过程的顺利进行。

作为上述实施例的可选方案，所述刷头包括刷架、调节弹簧和至少三个清洁刷，所述刷架包括连接柱和至少三条支腿，所述连接柱和所述机架之间通过连接球铰连接，所述支腿可转动的连接于所述连接柱的底端且通过电机驱动，所述清洁刷设置于所述支腿的端部，所述调节弹簧套设于所述连接柱且分别与所述连接柱和所述连接球铰抵接，以使所述连接柱具有向下运动的趋势。

由于温室的顶棚为曲面，若清洁刷与机架刚性连接，会导致清洁刷不能充分接触顶棚表面，将刷头设置成可活动式结构，可以由刷头自行调节与顶棚的接触，确保顶棚表面被充分刷洗。

作为上述实施例的可选方案，所述预置机构还包括中转机构，所述中转机构包括滑轨和两个中转件，所述滑轨预设于温室的两端，所述中转件可滑动的连接于所述滑轨且用于承载移动所述清洗机构。

设施农业中，温室的占地面积较大，顶棚通常并排设置，中转件可以使得清洁机器人可以更换位置，对不同的顶棚进行清洗。

作为上述实施例的可选方案，所述中转件包括中转架、第一变向轨道和至少一个第二变向轨道，所述第一变向轨道固定于所述中转架，所述第二变向轨道可滑动的设置于所述中转架且所述第二变向轨道和所述中转架之间设置有复位弹簧，所述第二变向轨道相对于所述中转架的滑动方向与所述第二变向轨道的方向垂直，以使所述第二变向轨道能够靠近或远离所述第一变向轨道，所述第二变向轨道的止点相对于所述第一变向轨道的止点更靠近温室。

所述行走件和所述机架之间通过换向机构连接，所述换向机构包括换向套筒、换向轴、换向推件和换向件，所述换向套筒固定于所述行走件，所述换向轴固定于所述机架，所述换向轴可转动的设置于所述换向套筒内且具有两个止点，所述换向推件设置于所述中转架上，所述换向件包括换向棘轮、双向棘爪和换向头，所述换向棘轮与所述换向轴同轴固定，所述双向棘爪固定于所述换向头且与所述换向棘轮匹配，所述换向头设置于所述行走件且与所述换向推件匹配，以使所述双向棘爪换向。

上述结构使得行走件与机架的夹角可调，从而使得机架的上端相对于下端更靠前，机架上端的刷头对顶棚的上面部分清洗后，污水等会向下流，并被机架下端的刷头清洁，清洁更加彻底。换向机构和第一变向轨道、第二变向轨道的配合，使得机架的朝向发生变化，例如，呈V形的两个机架被变向为呈倒V形，在不翻转清洗机构的前提下，确保机架在清洗不同的顶棚时，机架的上端始终位于前端。

作为上述实施例的可选方案，所述换向推件包括推杆、换向棘爪和第一弹簧，所述换向棘爪可转动的设置于所述推杆，所述第一弹簧复位分别与所述推杆和所述换向棘爪连接，以使所述换向棘爪具有远离所述推杆的趋势；所述换向头包括转杆、弧形件和第二弹簧，所述转杆可转动的设置于所述行走件，所述弧形件固定于所述转杆的一端且所述双向棘爪固定于所述转杆的另一端，所述弧形件的一侧设置有与所述换向棘爪匹配的换向棘齿，所述第二弹簧的一端与所述弧形件的中部连接，所述第二弹簧的长度大于所述弧形件的半径，所述弧形件摆动过程中能够调节所述第二弹簧位于所述双向棘爪的转动中心线两侧。

作为上述实施例的可选方案，所述中转架上设置有插杆，所述行走件上设置有插接套筒，所述第二变向轨道滑动过程中，所述插杆插接于所述插接套筒内。

行走件抵接于第二变向轨道的止点且清洗机构继续前进时，插杆插设于插接套筒内，第二变向轨道滑动，变向过程中，清洗机构不会发生非常运动。

作为上述实施例的可选方案，所述机架的数量为两个，两个所述机架对称设置，两个所述机架呈V形。

V形的清洗机构可以同时清洁两个顶棚表面，有效提高清洁效率。

本发明的有益效果是：

本发明提供的设施农业用清洁机器人，通过将供水组件等预置在温室顶棚上，清洗机构无需携带水管等结构，清洗机构在行进过程中触发预置的供水组件，使得供水组件的指定喷头喷水，可以有效减轻清洁机器人的质量，并且不会存在水管缠绕的风险，清洁机器人的转移更加方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明实施例提供的一种设施农业用清洁机器人的结构示意图；

图2示出了图1的局部放大示意图；

图3示出了供水组件的结构示意图；

图4示出了触发件与控制齿轮的配合关系示意图；

图5示出了刷架和机架的配合关系示意图；

图6示出了中转机构的结构示意图；

图7示出了换向机构的部分结构示意图；

图8示出了换向机构的结构示意图；

图9示出了换向推件和换向头的配合关系示意图。

图标：

10-清洁机器人；

11-预置机构；13-清洗机构；16-中转机构；

110-预置轨道；111-供水组件；112-供水管；113-喷头；114-控制件；115-分管；116-控制阀；117-控制齿轮；

130-机架；131-行走件；132-触发件；133-刷头；134-连接件；135-触发齿条；136-有齿部；137-无齿部；138-刷架；139-调节弹簧；140-清洁刷；141-连接柱；142-支腿；143-连接球铰；

160-滑轨；161-中转件；162-中转架；163-第一变向轨道；164-第二变向轨道；165-复位弹簧；170-换向套筒；171-换向轴；172-换向推件；173-换向件；174-换向棘轮；175-双向棘爪；176-换向头；177-推杆；178-换向棘爪；179-第一弹簧；180-转杆；181-弧形件；182-第二弹簧；183-插杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1所示，本发明的实施例提供了一种设施农业用清洁机器人10，该清洁机器人10用于清洁温室顶棚。

其中，清洁机器人10包括预置机构11、清洗机构13和中转机构16(中转机构16未在图1中示出，请参照图6所示)。

首先，温室的顶棚数量为多个且依次设置，相邻的两个顶棚之间呈V形。

具体的，预置机构11的结构如下：

请参照图2所示，预置机构11包括预置轨道110和供水组件111，预置轨道110用于供清洗机构13行走，供水组件111用于喷水。

预置轨道110预置于温室顶棚，预置轨道110可以为凹槽形，预置轨道110的形式可以参照现有技术。

供水组件111包括供水管112、喷头113和控制件114。

喷头113的数量为多个，多个喷头113沿着供水管112均匀分布，喷头113和供水管112之间通过分管115连通，分管115上设置有控制腔。

控制件114用于控制喷头113的开启和关闭，请参照图3所示，控制件114包括控制阀116和控制齿轮117。

控制阀116为球体结构且可转动的设置于控制腔内，控制阀116上设置有流道，控制齿轮117与控制阀116连接。

控制齿轮117转动90°时，流道与分管115连通，水流可以通过，从而使喷头113喷水，控制齿轮117再转动90°，流道与分管115断开，喷头113停止喷水，依次类推。

预置机构11的结构如下：

清洗机构13包括机架130、行走件131、触发件132和刷头133。

在本实施例中，机架130的数量为两个，两个机架130对称设置，两个机架130呈V形。

行走件131设置于机架130上且与预置轨道110匹配，

触发件132固定于机架130，触发件132与控制件114匹配且用于控制喷头113的打开或关闭，

刷头133的数量为多个，刷头133分布与机架130的下方。在本实施例中，多个刷头133分成两排设置，两排刷头133交替分布。

触发件132包括连接件134和与控制齿轮117匹配的触发齿条135，触发齿条135通过连接件134固定于机架130。

请参照图4所示，触发齿条135的两端弯折，触发齿条135包括两个有齿部136和一个无齿部137。

无齿部137设置于两个有齿部136的中间，有齿部136能够驱动控制齿轮117转动且无齿部137与控制齿轮117不接触，每个有齿部136能够驱动控制齿轮117旋转90°。

在本实施例中，无齿部137可伸缩，以使两个有齿部136之间的间距可调。

请参照图5所示，刷头133的具体结构为：刷头133包括刷架138、调节弹簧139和三个清洁刷140。

刷架138包括连接柱141和至少三条支腿142。

连接柱141和机架130之间通过连接球铰143连接，支腿142可转动的连接于连接柱141的底端且通过电机驱动。

清洁刷140设置于支腿142的端部，调节弹簧139套设于连接柱141且分别与连接柱141和连接球铰143抵接，以使连接柱141具有向下运动的趋势。

中转机构16的具体结构如下：请参照图6所示，中转机构16包括滑轨160和两个中转件161。

滑轨160预设于温室的两端，中转件161可滑动的连接于滑轨160且用于承载移动清洗机构13，两个中转件161镜像设置。

其中，中转件161包括中转架162、第一变向轨道163和两个第二变向轨道164。

第一变向轨道163固定于中转架162，第二变向轨道164可滑动的设置于中转架162且第二变向轨道164和中转架162之间设置有复位弹簧165。

第二变向轨道164相对于中转架162的滑动方向与第二变向轨道164的方向垂直，以使第二变向轨道164能够靠近或远离第一变向轨道163。

第二变向轨道164的止点相对于第一变向轨道163的止点更靠近温室。

请参照图7所示，行走件131和机架130之间通过换向机构连接，换向机构包括换向套筒170、换向轴171、换向推件172和换向件173。

换向套筒170固定于行走件131，换向轴171固定于机架130，换向轴171可转动的设置于换向套筒170内且具有两个止点，换向推件172设置于中转架162上。

具体的，换向套筒170上设置有竖向的条形孔，机架130上设置有连接板，连接板的厚度小于条形孔的宽度，连接板穿过条形孔与换向轴171固定。

请参照图8所示，换向件173包括换向棘轮174、双向棘爪175和换向头176。

换向棘轮174与换向轴171同轴固定，双向棘爪175固定于换向头176且与换向棘轮174匹配，换向头176设置于行走件131且与换向推件172匹配，以使双向棘爪175换向。

请参照图9所示，换向推件172包括推杆177、换向棘爪178和第一弹簧179。

换向棘爪178可转动的设置于推杆177，第一弹簧179复位分别与推杆177和换向棘爪178连接，以使换向棘爪178具有远离推杆177的趋势。

换向头176包括转杆180、弧形件181和第二弹簧182。

转杆180可转动的设置于行走件131，弧形件181固定于转杆180的一端且双向棘爪175固定于转杆180的另一端，弧形件181的一侧设置有与换向棘爪178匹配的换向棘齿。

第二弹簧182的一端与弧形件181的中部连接，第二弹簧182的长度大于弧形件181的半径，弧形件181摆动过程中能够调节第二弹簧182位于双向棘爪175的转动中心线两侧。

此外，在本实施例中，中转架162上设置有插杆183，行走件131上设置有插接套筒，第二变向轨道164滑动过程中，插杆183插接于插接套筒内。

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

Claims (8)

1.一种设施农业用清洁机器人，用于清洁温室顶棚，其特征在于，所述清洁机器人包括预置机构和清洗机构；

所述预置机构包括预置轨道、供水组件和中转机构，所述预置轨道预置于温室顶棚，所述供水组件包括供水管、多个喷头和用于控制所述喷头的控制件，所述喷头沿着所述供水管均匀分布；

所述清洗机构包括机架、行走件、触发件和多个刷头，所述行走件设置于所述机架上且与所述预置轨道匹配，所述触发件固定于所述机架，所述触发件与所述控制件匹配且用于控制所述喷头的打开或关闭，所述刷头分布与所述机架的下方；

所述中转机构包括滑轨和两个中转件，所述滑轨预设于温室的两端，所述中转件可滑动的连接于所述滑轨且用于承载移动所述清洗机构；所述中转件包括中转架、第一变向轨道和至少一个第二变向轨道，所述第一变向轨道固定于所述中转架，所述第二变向轨道可滑动的设置于所述中转架且所述第二变向轨道和所述中转架之间设置有复位弹簧，所述第二变向轨道相对于所述中转架的滑动方向与所述第二变向轨道的方向垂直，以使所述第二变向轨道能够靠近或远离所述第一变向轨道，所述第二变向轨道的止点相对于所述第一变向轨道的止点更靠近温室；

所述行走件和所述机架之间通过换向机构连接，所述换向机构包括换向套筒、换向轴、换向推件和换向件，所述换向套筒固定于所述行走件，所述换向轴固定于所述机架，所述换向轴可转动的设置于所述换向套筒内且具有两个止点，所述换向推件设置于所述中转架上，所述换向件包括换向棘轮、双向棘爪和换向头，所述换向棘轮与所述换向轴同轴固定，所述双向棘爪固定于所述换向头且与所述换向棘轮匹配，所述换向头设置于所述行走件且与所述换向推件匹配，以使所述双向棘爪换向。

2.根据权利要求1所述的设施农业用清洁机器人，其特征在于，所述喷头和所述供水管之间通过分管连通，所述分管上设置有控制腔，所述控制件包括控制阀和控制齿轮，所述控制阀为球体结构且可转动的设置于所述控制腔内，所述控制阀上设置有流道，所述控制齿轮与所述控制阀连接；

所述触发件包括连接件和与所述控制齿轮匹配的触发齿条，所述触发齿条通过连接件固定于所述机架。

3.根据权利要求2所述的设施农业用清洁机器人，其特征在于，所述触发齿条的两端弯折，所述触发齿条包括两个有齿部和一个无齿部，所述无齿部设置于两个所述有齿部的中间，所述有齿部能够驱动所述控制齿轮转动且所述无齿部与所述控制齿轮不接触，每个所述有齿部能够驱动所述控制齿轮旋转90°。

4.根据权利要求3所述的设施农业用清洁机器人，其特征在于，所述无齿部可伸缩，以使两个所述有齿部之间的间距可调。

5.根据权利要求1所述的设施农业用清洁机器人，其特征在于，所述刷头包括刷架、调节弹簧和至少三个清洁刷，所述刷架包括连接柱和至少三条支腿，所述连接柱和所述机架之间通过连接球铰连接，所述支腿可转动的连接于所述连接柱的底端且通过电机驱动，所述清洁刷设置于所述支腿的端部，所述调节弹簧套设于所述连接柱且分别与所述连接柱和所述连接球铰抵接，以使所述连接柱具有向下运动的趋势。

6.根据权利要求1所述的设施农业用清洁机器人，其特征在于，所述换向推件包括推杆、换向棘爪和第一弹簧，所述换向棘爪可转动的设置于所述推杆，所述第一弹簧复位分别与所述推杆和所述换向棘爪连接，以使所述换向棘爪具有远离所述推杆的趋势；所述换向头包括转杆、弧形件和第二弹簧，所述转杆可转动的设置于所述行走件，所述弧形件固定于所述转杆的一端且所述双向棘爪固定于所述转杆的另一端，所述弧形件的一侧设置有与所述换向棘爪匹配的换向棘齿，所述第二弹簧的一端与所述弧形件的中部连接，所述第二弹簧的长度大于所述弧形件的半径，所述弧形件摆动过程中能够调节所述第二弹簧位于所述双向棘爪的转动中心线两侧。

7.根据权利要求1所述的设施农业用清洁机器人，其特征在于，所述中转架上设置有插杆，所述行走件上设置有插接套筒，所述第二变向轨道滑动过程中，所述插杆插接于所述插接套筒内。

8.根据权利要求1所述的设施农业用清洁机器人，其特征在于，所述机架的数量为两个，两个所述机架对称设置，两个所述机架呈V形。

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