CN112809700A - 田间管理移动作业机器人及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种田间管理移动作业机器人及其工作方法，其特征在于：田间管理移动作业机器人其中包括作为载具的移动底盘、设在移动底盘上的机械臂和设在机械臂自由端上的作业机构，所述移动底盘包括矩形盘体、设在矩形盘体下方的四个上轮杆和套在四个上轮杆体内的下轮杆，所述下轮杆的下方连接有转动轮；所述作业机构包括支架、设在支架内的电机和由电机驱动转动的绳索架，所述绳索架上连接有单根绳索。与现有技术相比，本发明能实现多行作业提高作业效率；采用冗余自由度的关节式机械臂进行作业，具有较高的灵巧度能应对复杂的工作情况；作业机构利用绳锁架带动单根绳索进行转动作业，安全隐患低，消耗功率小，使用成本低。

Description

田间管理移动作业机器人及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种田间管理移动作业机器人及其工作方法。
背景技术：
田间管理作业如去叶、打顶等过程对作物的丰产有重要意义，在中国传统农业生产中，田间管理作业主要是通过人工和畜力操作进行的；但使用人力、蓄力的方式进行田间管理作业，无疑费时费力。
发明内容：
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，提供一种田间管理作业移动机器及其工作方法，从而减少人力投入和提高效率。
本发明田间管理移动作业机器人，其特征在于：包括作为载具的移动底盘、设在移动底盘上的机械臂和设在机械臂自由端上的作业机构，所述移动底盘包括矩形盘体、设在矩形盘体下方的四个上轮杆和套在四个上轮杆体内的下轮杆，所述下轮杆的下方连接有转动轮；所述作业机构包括支架、设在支架内的电机和由电机驱动转动的绳索架，所述绳索架上连接有单根绳索。
进一步的，上述矩形盘体的前、后部具有横设的横向调节杆，所述横向调节杆上设有若干个穿孔，所述上轮杆的上端通过接头穿接在穿孔内实现固定。
进一步的，上述上轮杆和下轮杆均为柱形套管，所述下轮杆套在上轮杆体内。
进一步的，上述矩形盘体的侧部设有矩形状的扩展平台。
进一步的，上述绳索架呈叉形状，单根绳索固定在叉形状绳索架的端部。
进一步的，上述绳索架和单根绳索外围具有设在支架上的防护筒，所述防护筒呈圆柱形筒状，其上具有槽口。
进一步的，上述机器人上设有末端执行器和控制机器人作业的控制系统，所述控制系统包括基于STM32微处理器的硬件模块、基于ROS操作系统的软件模块、用作人机交互界面的显示器、实现远程通信的定向路由器、提供系统动力的汽油发电机；所述的硬件模块的主体为电机控制器；所述的软件模块搭载在远程遥控的PC端、移动底盘的工控机上。
进一步的，上述移动底盘的驱动系统选用两个的轮毂电机后置驱动，轮毂电机内置有霍尔传感器，以将速度信息反馈给工控机。
本发明田间管理移动作业机器人的工作方法，其中田间管理移动作业机器人包括作为载具的移动底盘、设在移动底盘上的机械臂和设在机械臂自由端上的作业机构，所述移动底盘包括矩形盘体、设在矩形盘体下方的四个上轮杆和套在四个上轮杆体内的下轮杆，所述下轮杆的下方连接有转动轮；所述作业机构包括支架、设在支架内的电机和由电机驱动转动的绳索架，所述绳索架上连接有单根绳索；工作时，移动底盘移动至待作业位置，由机械臂驱动动作使作业机构靠近待处理植株的顶端或侧面顶尖，由电机驱动使绳索架和单根绳索转动，将该些植株上受病虫害的叶片打落。
进一步的，上述机器人上设有末端执行器和控制机器人作业的控制系统，所述控制系统包括基于STM32微处理器的硬件模块、基于ROS操作系统的软件模块、用作人机交互界面的显示器、实现远程通信的定向路由器、提供系统动力的汽油发电机；所述的硬件模块的主体为电机控制器；所述的软件模块搭载在远程遥控的PC端、移动底盘的工控机上，控制移动底盘运动时，PC端通过操控键盘输出指令信息，利用定向路由器远程通信控制工控机，工控机通过RS232串口通信与电机控制器控制电机实现指令信息；工控机外接有触摸显示器，用以实现人机交互；所述移动底盘的驱动系统选用两个的轮毂电机后置驱动，轮毂电机内置有霍尔传感器，以将速度信息反馈给工控机。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：利用移动底盘带动作业机构进行作业，通过上轮杆与下轮杆的高度可调，实现移动底盘地隙可调能适用不同生长状况、种植情况的植株；具有转向装置，机动灵活；移动底盘两侧设置有扩展平台，能实现多行作业提高作业效率；采用冗余自由度的关节式机械臂进行作业，具有较高的灵巧度能应对复杂的工作情况；作业机构利用绳锁架带动单根绳索进行转动作业，安全隐患低，消耗功率小，使用成本低。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
附图说明：
图1是移动底盘装载作业机械臂的示意图；
图2是移动底盘的轴测图；
图3是移动底盘的主视图；
图4是移动底盘的右视图；
图5是作业机构的示意图；
图6是图5局部旋转视图；
图7是移动底盘控制系统的原理示意图；
图中标号说明：1-移动底盘；2-机械臂；3-扩展平台；4-横向调节杆；5-接头；6-侧撑板；7-上轮杆；8-下轮杆；9-转向轴系；10-转动轮；17-电机；18-支架；19-绳索架；20-单根绳索；21-防护筒；22-槽口；41-穿孔。
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
本发明田间管理移动作业机器人包括作为载具的移动底盘1、设在移动底盘1上的机械臂2和设在机械臂2自由端上的作业机构A，所述移动底盘1包括矩形盘体、设在矩形盘体下方的四个上轮杆7和套在四个上轮杆7体内的下轮杆8，所述下轮杆8的下方连接有转动轮10；所述作业机构A包括支架18、设在支架18内的电机17和由电机17驱动转动的绳索架19，所述绳索架19上连接有单根绳索20。
上述矩形盘体的前、后部具有横设的横向调节杆4，所述横向调节杆4上设有若干个穿孔41，所述上轮杆7的上端通过接头5穿接在穿孔内实现固定，该接头5可以是螺栓，以方便拆装，通过上轮杆7安装在不同的穿孔41，实现移动底盘跨距的调整。
上述上轮杆和下轮杆均为柱形套管，所述下轮杆套在上轮杆体内，在上轮杆和下轮杆上布设有用于穿接螺栓的孔道，在孔道内穿接螺栓，通过上轮杆与下轮杆高度位置的调整，实现底盘地隙可调。
上述矩形盘体的侧部设有矩形状的扩展平台3，通过该扩展平台，能实现多行作业提高作业效率；上述绳索架呈叉形状，单根绳索20固定在叉形状绳索架19的端部, 单根绳索20可以是金属线或麻绳等。
上述绳索架19和单根绳索20外围具有设在支架上的防护筒21，所述防护筒21呈圆柱形筒状，其上具有槽口22，在防护筒21由机械臂的作用下靠近待处理叶片后，使待处理的叶片可插入防护筒21的槽口22，使待处理叶片可被单根绳索20所打下，而其它叶片或树枝不被打坏。
上述机器人上设有末端执行器和控制机器人作业的控制系统，所述控制系统包括基于STM32微处理器的硬件模块、基于ROS操作系统的软件模块、用作人机交互界面的显示器、实现远程通信的定向路由器、提供系统动力的汽油发电机；所述的硬件模块的主体为电机控制器；所述的软件模块搭载在远程遥控的PC端、移动底盘的工控机上。
上述移动底盘的驱动系统选用两个的轮毂电机后置驱动，轮毂电机内置有霍尔传感器，以将速度信息反馈给工控机。
本发明田间管理移动作业机器人的工作方法，其中田间管理移动作业机器人包括作为载具的移动底盘、设在移动底盘上的机械臂和设在机械臂自由端上的作业机构，所述移动底盘包括矩形盘体、设在矩形盘体下方的四个上轮杆和套在四个上轮杆体内的下轮杆，所述下轮杆的下方连接有转动轮；所述作业机构包括支架、设在支架内的电机和由电机驱动转动的绳索架，所述绳索架上连接有单根绳索；工作时，移动底盘移动至待作业位置，由机械臂驱动动作使作业机构靠近待处理植株的顶端或侧面顶尖，由电机驱动使绳索架和单根绳索转动，将该些植株上受病虫害的叶片打落。
进一步的，上述机器人上设有末端执行器和控制机器人作业的控制系统，所述控制系统包括基于STM32微处理器的硬件模块、基于ROS操作系统的软件模块、用作人机交互界面的显示器、实现远程通信的定向路由器、提供系统动力的汽油发电机；所述的硬件模块的主体为电机控制器；所述的软件模块搭载在远程遥控的PC端、移动底盘的工控机上，控制移动底盘运动时，PC端通过操控键盘输出指令信息，利用定向路由器远程通信控制工控机，工控机通过RS232串口通信与电机控制器控制电机实现指令信息；工控机外接有触摸显示器，用以实现人机交互；所述移动底盘的驱动系统选用两个的轮毂电机后置驱动，轮毂电机内置有霍尔传感器，以将速度信息反馈给工控机。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：利用移动底盘带动作业机构进行作业，通过上轮杆与下轮杆的高度可调，实现移动底盘地隙可调能适用不同生长状况、种植情况的植株；具有转向装置，机动灵活；移动底盘两侧设置有扩展平台，能实现多行作业提高作业效率；采用冗余自由度的关节式机械臂进行作业，具有较高的灵巧度能应对复杂的工作情况；作业机构利用绳锁架带动单根绳索进行转动作业，安全隐患低，消耗功率小，使用成本低。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种田间管理移动作业机器人，其特征在于：包括作为载具的移动底盘、设在移动底盘上的机械臂和设在机械臂自由端上的作业机构，所述移动底盘包括矩形盘体、设在矩形盘体下方的四个上轮杆和套在四个上轮杆体内的下轮杆，所述下轮杆的下方连接有转动轮；所述作业机构包括支架、设在支架内的电机和由电机驱动转动的绳索架，所述绳索架上连接有单根绳索。
2.根据权利要求1所述的田间管理移动作业机器人，其特征在于：所述矩形盘体的前、后部具有横设的横向调节杆，所述横向调节杆上设有若干个穿孔，所述上轮杆的上端通过接头穿接在穿孔内实现固定。
3.根据权利要求1所述的田间管理移动作业机器人，其特征在于：所述上轮杆和下轮杆均为柱形套管，所述下轮杆套在上轮杆体内。
4.根据权利要求1所述的田间管理移动作业机器人，其特征在于：所述矩形盘体的侧部设有矩形状的扩展平台。
5.根据权利要求1所述的田间管理移动作业机器人，其特征在于：所述绳索架呈叉形状，单根绳索固定在叉形状绳索架的端部。
6.根据权利要求1所述的田间管理移动作业机器人，其特征在于：所述绳索架和单根绳索外围具有设在支架上的防护筒，所述防护筒呈圆柱形筒状，其上具有槽口。
7.根据权利要求1所述的田间管理移动作业机器人，其特征在于：所述机器人上设有末端执行器和控制机器人作业的控制系统，所述控制系统包括基于STM32微处理器的硬件模块、基于ROS操作系统的软件模块、用作人机交互界面的显示器、实现远程通信的定向路由器、提供系统动力的汽油发电机；所述的硬件模块的主体为电机控制器；所述的软件模块搭载在远程遥控的PC端、移动底盘的工控机上。
8.根据权利要求7所述的田间管理移动作业机器人，其特征在于：所述移动底盘的驱动系统选用两个的轮毂电机后置驱动，轮毂电机内置有霍尔传感器，以将速度信息反馈给工控机。
9.一种田间管理移动作业机器人的工作方法，其中田间管理移动作业机器人包括作为载具的移动底盘、设在移动底盘上的机械臂和设在机械臂自由端上的作业机构，所述移动底盘包括矩形盘体、设在矩形盘体下方的四个上轮杆和套在四个上轮杆体内的下轮杆，所述下轮杆的下方连接有转动轮；所述作业机构包括支架、设在支架内的电机和由电机驱动转动的绳索架，所述绳索架上连接有单根绳索；工作时，移动底盘移动至待作业位置，由机械臂驱动动作使作业机构靠近待处理植株的顶端或侧面顶尖，由电机驱动使绳索架和单根绳索转动，将该些植株上受病虫害的叶片打落。
10.根据权利要求9所述田间管理移动作业机器人的工作方法，其特征在于：所述机器人上设有末端执行器和控制机器人作业的控制系统，所述控制系统包括基于STM32微处理器的硬件模块、基于ROS操作系统的软件模块、用作人机交互界面的显示器、实现远程通信的定向路由器、提供系统动力的汽油发电机；所述的硬件模块的主体为电机控制器；所述的软件模块搭载在远程遥控的PC端、移动底盘的工控机上，控制移动底盘运动时，PC端通过操控键盘输出指令信息，利用定向路由器远程通信控制工控机，工控机通过RS232串口通信与电机控制器控制电机实现指令信息；工控机外接有触摸显示器，用以实现人机交互；所述移动底盘的驱动系统选用两个的轮毂电机后置驱动，轮毂电机内置有霍尔传感器，以将速度信息反馈给工控机。
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