CN113079717B - 一种可降低土壤压实效果的机器人行走足 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可降低土壤压实效果的机器人行走足，属于农业机器人领域。它包括装设于机器人本体上两个结构完全相同的单侧复合足，驱动单侧复合足前进的电机；单侧复合足包括升降前进足、松土前进足和动力驱动装置，固定装设于机器人本体正中底部左右两侧的两个固定块，两端转动装设于两个固定块上的主轴，电机固定装设于其中一个固定块上且输出轴与主轴相连；升降前进足包括前腿杆、升降套筒、升降螺旋弹簧、滚轮、同步齿轮A、转轴、同步齿轮C、同步齿轮B和呈八字型的稳定脚趾A和稳定脚趾B。本发明是一种结构简单、稳定性高、后足可以对前足压实过的土壤进行松土，可降低土壤压实效果的机器人行走足。

Description

一种可降低土壤压实效果的机器人行走足

技术领域

本发明主要涉及农业机器人领域，特指一种可降低土壤压实效果的机器人行走足。

背景技术

随着城乡一体化的发展，劳动力成本的提高，农业全程机械化成为一种发展趋势。现有技术中，农业机械人大多采用橡胶履带行走，这样虽然提高行走稳定性，但却会造成对深松浅耕后的土壤造成一定的压实，即增加农业机械对土地的压力，从而不利于农作物的培植。因此，设计一种可以降低土壤压实效果的机器人行走足具有十分重要的意义。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、双动力驱动前足滚动前进、且后足可以对前足压实过的土壤进行松土，可降低土壤压实效果的机器人行走足。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种可降低土壤压实效果的机器人行走足，包括装设于机器人本体上两个结构完全相同的单侧复合足，驱动所述单侧复合足前进的电机。

所述单侧复合足包括升降前进足、松土前进足和动力驱动装置，固定装设于所述机器人本体正中底部左右两侧的两个固定块，两端转动装设于两个所述固定块上的主轴，电机固定装设于其中一个所述固定块上且输出轴与所述主轴相连。

所述升降前进足包括固定装设于所述机器人本体上的前腿杆，滑动装设于所述前腿杆上的升降套筒，装设于所述前腿杆上且上下两端分别与所述机器人本体和所述升降套筒相连的升降螺旋弹簧，转动装设于所述前腿杆下端的滚轮，与所述滚轮同轴装设且同步转动的同步齿轮A，沿铅垂方向开设于所述升降套筒上的滑槽，垂直穿过所述滑槽转动装设于所述前腿杆上的转轴，固定装设于所述转轴上的同步齿轮C，采用单向轴承单向转装设于所述转轴上的同步齿轮B，位于所述滚轮前后两侧且装设于所述升降套筒底部呈八字型的稳定脚趾A和稳定脚趾B；所述同步齿轮B与所述同步齿轮A之间采用链条A连接传动。

所述松土前进足包括可沿机器人前进方向滑动装设于所述机器人本体上的滑块，两端分别与所述滑块和同侧的所述固定块相连的松土螺旋弹簧，沿铅垂方向装设于所述滑块上的后腿杆，固定装设于所述后腿杆上的脚趾板，倾斜装设于所述脚趾板上用于松土的呈阵列型的一组松土脚趾。

所述动力驱动装置包括固定装设于所述主轴上的主动齿轮和绕线轮，两端分别与所述滑块和所述绕线轮相连的牵引绳A，两端分别与所述升降套筒和所述绕线轮相连的牵引绳B，连接所述主动齿轮和所述同步齿轮C的链条B，安装于机器人本体上用于引导所述牵引绳B沿铅垂方向拉伸所述升降套筒运动的导向轮。

进一步地，所述电机顺时针方向转动时，所述绕线轮缠绕所述牵引绳A，且同时释放所述牵引绳B；所述电机逆时针方向转动时，所述绕线轮释放所述牵引绳A，且同时缠绕所述牵引绳B。

进一步地，所述稳定脚趾A包括位于所述滚轮左右两侧的第一稳定脚趾A和第二稳定脚趾A，所述稳定脚趾B包括位于所述滚轮左右两侧的第一稳定脚趾B和第二稳定脚趾B；

进一步地，所述升降螺旋弹簧为抗压螺旋弹簧，且始终处于压缩变形状态；所述松土螺旋弹簧为抗压螺旋弹簧。

进一步地，所述绕线轮缠绕所述牵引绳B时，所述单向轴承处于止动状态，所述电机转动带动所述滚轮向前滚动；所述绕线轮释放所述牵引绳B时，所述单向轴承处于允动状态，所述滚轮停止转动。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明的一种可降低土壤压实效果的机器人行走足，设有松土前进足，可以通过松土脚趾实现对前足压实过的土壤进行松土，从而降低土壤的压缩效果；此外，本发明还设有松土螺旋弹簧储存弹性势能，该弹性势能释放与滚轮的转动力矩相互叠加，共同组成一个促使升降前进足可以在土壤中滚动的前进双动力，从而提高了滚动前进的稳定性。由此可知，本发明是一种结构简单、双动力驱动前足滚动前进、且后足可以对前足压实过的土壤进行松土，可降低土壤压实效果的机器人行走足。

附图说明

图1是本发明的一种可降低土壤压实效果的机器人行走足的结构原理示意图。

图2是本发明的同步齿轮C和转轴的相对位置示意图。

图3是本发明中设有松土脚趾的脚趾板的阵列示意图。

图4是本发明中稳定脚趾与滚轮的平面位置示意图。

图中，1—机器人本体；21—前腿杆；22—升降螺旋弹簧；23—升降套筒；24—滚轮；25—稳定脚趾A；251—第一稳定脚趾A；252—第二稳定脚趾A；26—稳定脚趾B；261—第一稳定脚趾B；262—第二稳定脚趾B；27—同步齿轮A；28—链条A；29—同步齿轮B；210—同步齿轮C；211—转轴；212—单向轴承；231—滑槽；31—滑块；32—后腿杆；33—脚趾板；34—松土脚趾；35—松土螺旋弹簧；41—固定块；42—主动齿轮；43—绕线轮；44—牵引绳A；45—牵引绳B；46—链条B；47—导向轮；5—电机；6—主轴。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。本发明中前后、左右均是以机器人前进方向为参照，即机器人前进的方向为前，相反的一方为后。

参见图1所示，本发明的一种可降低土壤压实效果的机器人行走足，它包括装设于机器人本体1上两个结构完全相同的单侧复合足，驱动单侧复合足前进的电机5。

参见图1和图2，单侧复合足包括升降前进足、松土前进足和动力驱动装置，固定装设于机器人本体1正中底部左右两侧的两个固定块41，两端转动装设于两个固定块41上的主轴6，电机5固定装设于其中一个固定块41上且电机5的输出轴与主轴6相连。

参见图1和图4，升降前进足包括固定装设于机器人本体1上的前腿杆21，滑动装设于前腿杆21上的升降套筒23，装设于前腿杆21上且上下两端分别与机器人本体1和升降套筒23相连的升降螺旋弹簧22，转动装设于前腿杆21下端的滚轮24，与滚轮24同轴装设且同步转动的同步齿轮A27，沿铅垂方向开设于升降套筒23上的滑槽231，垂直穿过滑槽231转动装设于前腿杆21上的转轴211，固定装设于转轴211上的同步齿轮C210，采用单向轴承212单向转装设于转轴211上的同步齿轮B29，位于滚轮24前后两侧且装设于升降套筒23底部呈八字型的稳定脚趾A25和稳定脚趾B26；同步齿轮B29与同步齿轮A27之间采用链条A28连接传动。

参见图1和图3，松土前进足包括可沿机器人前进方向滑动装设于机器人本体1上的滑块31，两端分别与滑块31和与滑块31位于机器人本体1同一侧的固定块41相连的松土螺旋弹簧35，沿铅垂方向装设于滑块31上的后腿杆32，固定装设于后腿杆32上的脚趾板33，倾斜装设于脚趾板33上用于松土的呈矩形阵列型的一组松土脚趾34。

参见图1，动力驱动装置包括固定装设于主轴6上的主动齿轮42和绕线轮43，两端分别与滑块31和绕线轮43相连的牵引绳A44，两端分别与升降套筒23和绕线轮43相连的牵引绳B45，连接主动齿轮42和同步齿轮C210的链条B46，安装于机器人本体1上用于引导牵引绳B45沿铅垂方向拉伸升降套筒23运动的导向轮47。

作为优选地，电机5顺时针方向转动时，绕线轮43缠绕牵引绳A44，且同时释放牵引绳B45；电机5逆时针方向转动时，绕线轮43释放牵引绳A44，且同时缠绕牵引绳B45。

作为优选地，稳定脚趾A25包括位于滚轮24左右两侧的第一稳定脚趾A251和第二稳定脚趾A252，稳定脚趾B26包括位于滚轮24左右两侧的第一稳定脚趾B261和第二稳定脚趾B262。

作为优选地，升降螺旋弹簧22为抗压螺旋弹簧，且始终处于压缩变形状态；松土螺旋弹簧35为抗压螺旋弹簧。

作为优选地，绕线轮43缠绕牵引绳B45时，单向轴承212处于止动状态，电机5转动带动滚轮24向前滚动；绕线轮43释放牵引绳B45时，单向轴承212处于允动状态，滚轮24停止转动。

本发明的工作原理如下：绕线轮43释放牵引绳B45，升降套筒23在升降螺旋弹簧22的弹簧力作用下相对于前腿杆21向下滑动，从而使得稳定脚趾A25和稳定脚趾B26深深地插入到土壤中，整个机器人本体1的重力的二分之一主要由升降螺旋弹簧22承担，滚轮24离开地面，从而使得升降前进足牢牢地固定在土壤中；由于升降前进足牢牢地固定在土壤中，绕线轮43缠绕牵引绳A44从而拉动滑块31相对于机器人本体1向前滑动，进而带动呈阵列型的一组松土脚趾34相对于土壤向前滑动，实施对滚轮24刚刚压过的土壤松土；单向轴承212处于止动状态时，电机5转动，主动齿轮42通过链条B46带动同步齿轮C210和转轴211转动，转轴211通过单向轴承212带动同步齿轮B29转动，再借助链条A28带动同步齿轮A27和滚轮24转动，从而实现滚动24的向前滚动；单向轴承212处于允动状态时，虽然同步齿轮C210带动转轴211转动，但却不会带动同步齿轮B29转动，即此时转轴211相对于同步齿轮B29自由转动，因此滚轮24和同步齿轮A27不会发生转动。

本发明的工作过程如下：

电机5顺时针方向转动，绕线轮43缠绕牵引绳A44的同时释放牵引绳B45，升降螺旋弹簧22驱动两个单侧复合足中的升降前进足向下运动，进而使得稳定脚趾A25和稳定脚趾B26形成双八字型插入土壤中；与此同时，牵引绳A44拉动滑块31和松土前进足向前滑动，从而使得松土脚趾34对滚轮24压过的土壤实施松土效果；

电机5逆时针方向转动，绕线轮43缠绕牵引绳B45，同时释放牵引绳A44，升降前进足向上运动，使得滚轮24最低端低于稳定脚趾A25和稳定脚趾B26的最低端；主动齿轮42逆时针转动，通过链条B46和链条A28带动滚轮24向前滚动；由于脚趾板33上的松土脚趾34有一部分进入到土壤中，从而使得机器人两侧的两个松土前进足相对于地面静止，机器人本体1在松土螺旋弹簧35弹力和滚轮24滚动力矩的作用下向前移动。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应该属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可降低土壤压实效果的机器人行走足，包括装设于机器人本体(1)上两个结构完全相同的单侧复合足，驱动所述单侧复合足前进的电机(5)；其特征在于：

所述单侧复合足包括升降前进足、松土前进足和动力驱动装置，固定装设于所述机器人本体(1)正中底部左右两侧的两个固定块(41)，两端转动装设于两个所述固定块(41)上的主轴(6)，电机(5)固定装设于其中一个所述固定块(41)上且输出轴与所述主轴(6)相连；

所述升降前进足包括固定装设于所述机器人本体(1)上的前腿杆(21)，滑动装设于所述前腿杆(21)上的升降套筒(23)，装设于所述前腿杆(21)上且上下两端分别与所述机器人本体(1)和所述升降套筒(23)相连的升降螺旋弹簧(22)，转动装设于所述前腿杆(21)下端的滚轮(24)，与所述滚轮(24)同轴装设且同步转动的同步齿轮A(27)，沿铅垂方向开设于所述升降套筒(23)上的滑槽(231)，垂直穿过所述滑槽(231)转动装设于所述前腿杆(21)上的转轴(211)，固定装设于所述转轴(211)上的同步齿轮C(210)，采用单向轴承(212)单向转装设于所述转轴(211)上的同步齿轮B(29)，位于所述滚轮(24)前后两侧且装设于所述升降套筒(23)底部呈八字型的稳定脚趾A(25)和稳定脚趾B(26)；所述同步齿轮B(29)与所述同步齿轮A(27)之间采用链条A(28)连接传动；

所述松土前进足包括可沿机器人前进方向滑动装设于所述机器人本体(1)上的滑块(31)，两端分别与所述滑块(31)和同侧的所述固定块(41)相连的松土螺旋弹簧(35)，沿铅垂方向装设于所述滑块(31)上的后腿杆(32)，固定装设于所述后腿杆(32)上的脚趾板(33)，倾斜装设于所述脚趾板(33)上用于松土的呈阵列型的一组松土脚趾(34)；

所述动力驱动装置包括固定装设于所述主轴(6)上的主动齿轮(42)和绕线轮(43)，两端分别与所述滑块(31)和所述绕线轮(43)相连的牵引绳A(44)，两端分别与所述升降套筒(23)和所述绕线轮(43)相连的牵引绳B(45)，连接所述主动齿轮(42)和所述同步齿轮C(210)的链条B(46)，安装于机器人本体(1)上用于引导所述牵引绳B(45)沿铅垂方向拉伸所述升降套筒(23)运动的导向轮(47)。

2.根据权利要求1所述的一种可降低土壤压实效果的机器人行走足，其特征在于：所述电机(5)顺时针方向转动时，所述绕线轮(43)缠绕所述牵引绳A(44)，且同时释放所述牵引绳B(45)；所述电机(5)逆时针方向转动时，所述绕线轮(43)释放所述牵引绳A(44)，且同时缠绕所述牵引绳B(45)。

3.根据权利要求1所述的一种可降低土壤压实效果的机器人行走足，其特征在于：所述稳定脚趾A(25)包括位于所述滚轮(24)左右两侧的第一稳定脚趾A(251)和第二稳定脚趾A(252)，所述稳定脚趾B(26)包括位于所述滚轮(24)左右两侧的第一稳定脚趾B(261)和第二稳定脚趾B(262)。

4.根据权利要求1所述的一种可降低土壤压实效果的机器人行走足，其特征在于：所述升降螺旋弹簧(22)为抗压螺旋弹簧，且始终处于压缩变形状态；所述松土螺旋弹簧(35)为抗压螺旋弹簧。

5.根据权利要求1所述的一种可降低土壤压实效果的机器人行走足，其特征在于：所述绕线轮(43)缠绕所述牵引绳B(45)时，所述单向轴承(212)处于止动状态，所述电机(5)转动带动所述滚轮(24)向前滚动；所述绕线轮(43)释放所述牵引绳B(45)时，所述单向轴承(212)处于允动状态，所述滚轮(24)停止转动。

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