CN113080074A - 一种板下清粪机 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种板下清粪机，包括：设置于板下清粪机本体上，用于获取板下清粪机位置信息的激光雷达；设置于板下清粪机本体上，用于获取板下清粪机位姿信息的陀螺仪；设置于板下清粪机本体上，用于驱动板下清粪机行走的驱动装置；与激光雷达、陀螺仪和驱动装置均相连，用于根据位置信息和位姿信息构建板下清粪机的位置地图，并基于位置地图对目标清粪任务规划目标路径，以及根据目标路径控制驱动装置驱动板下清粪机完成目标清粪任务的主控芯片。由于该板下清粪机不需要人工手动操控清粪机就可以对养殖场中的粪便进行清理，所以，利用该板下清粪机就可以显著提高养殖场的清粪效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域，特别涉及一种板下清粪机。
背景技术
随着人们对肉类需求量的不断增加，在很多地方都会建立猪、马、牛、羊的养殖场，而清粪则是规模化养殖场中不可缺少的重要组成部分。因为养殖场中的粪便如果不及时清理就会产生氨气、硫化氢等有害物质，这样不仅会影响养殖场中养殖动物的健康生长，而且，也容易引发养殖动物出现疾病与疫情。
在现有技术中，为了对养殖场中的粪便进行清理，通常需要将养殖场的地板改造成漏粪地板并悬空，然后，再在漏粪地板的下方铺设刮粪装置和机械传送带。当养殖动物的粪便通过漏粪地板掉入到刮粪装置和机械传送带时，就需要人工驾驶清粪机进入到刮粪装置和机械传送带所在区域对养殖动物所产生的粪便进行清理。显然，由于此种清粪方法需要人工驾驶清粪机才能对养殖动物的粪便进行清理，这样就会严重制约养殖场中粪便的清理效率。同时，由于机械传送带在使用过程中会产生很大的噪声，这样也会影响养殖动物的健康生长。目前，针对上述技术问题，还没有较为有效的解决办法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种板下清粪机，以在提高板下清粪机清粪效率的同时，也可以降低板下清粪机所产生的噪声。其具体方案如下：
一种板下清粪机，包括：
设置于板下清粪机本体上，用于获取板下清粪机位置信息的激光雷达；
设置于所述板下清粪机本体上，用于获取所述板下清粪机位姿信息的陀螺仪；
设置于所述板下清粪机本体上，用于驱动所述板下清粪机行走的驱动装置；
与所述激光雷达、所述陀螺仪和所述驱动装置均相连，用于根据所述位置信息和所述位姿信息构建所述板下清粪机的位置地图，并基于所述位置地图对目标清粪任务规划目标路径，以及根据所述目标路径控制所述驱动装置驱动所述板下清粪机完成所述目标清粪任务的主控芯片。
优选的，所述主控芯片具体为具有六核处理器的CPU。
优选的，还包括：
与所述主控芯片相连，用于对所述板下清粪机进行供电的供电装置。
优选的，所述供电装置包括：
用于存储能量的锂电池；
用于对所述锂电池进行充电的充电片；
用于对所述锂电池输出电压进行调压的DC-DC变换器。
优选的，还包括：
与所述主控芯片相连，用于当所述供电装置的电量不满足预设条件时，提示预警信息的报警器。
优选的，还包括：
设置于所述主控芯片上，用于将所述锂电池和所述主控芯片建立通信连接的RS485接口或CAN接口。
优选的，还包括：
与所述主控芯片相连，用于对所述板下清粪机进行照明的鹰眼灯。
优选的，还包括：
与所述主控芯片相连，用于将所述激光雷达和/或所述陀螺仪和/或所述驱动装置与所述主控芯片建立通信连接的路由器。
优选的，还包括：
与所述主控芯片相连，用于对所述板下清粪机进行操控的遥控器。
优选的，还包括：
与所述主控芯片相连，用于采集所述板下清粪机在运行过程中的环境信息，并将所述环境信息发送至所述主控芯片，以使所述主控芯片根据所述环境信息控制所述板下清粪机规避障碍物的图像采集器。
可见，在本发明中，当激光雷达和陀螺仪分别获取得到板下清粪机的位置信息和位姿信息时，激光雷达和陀螺仪就会将板下清粪机的位置信息和位姿信息发送至主控芯片；当主控芯片接收到板下清粪机的位置信息和位姿信息时，就会根据板下清粪机的位置信息和位姿信息构建板下清粪机所处环境的位置地图，并会基于板下清粪机的位置地图对目标清粪任务规划目标路径，当主控芯片规划好了板下清粪机完成目标清粪任务的目标路径时，主控芯片就会根据目标路径控制驱动装置驱动板下清粪机完成目标清粪任务。显然，相较于现有技术中清粪机需要人工操控才能执行清粪操作而言，由于该板下清粪机不需要人工手动操控清粪机就可以对养殖场中的粪便进行清理，所以，利用该板下清粪机就可以显著提高养殖场的清粪效率。并且，由于该板下清粪机只需要使用普通的驱动装置就可以驱动板下清粪机进行清粪，相比于现有技术中配套使用的机械传送带而言，通过此种设置方式就会显著降低在对养殖场中粪便进行清理时所产生的噪声，并由此避免对养殖动物生长所产生的影响。
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，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种板下清粪机的结构图；
图2为本发明实施例所提供的另一种板下清粪机的结构图；
图3为本发明实施例所提供的板下清粪机的开发示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参见图1，图1为本发明实施例所提供的一种板下清粪机的结构图，该板下清粪机包括：
设置于板下清粪机本体上，用于获取板下清粪机位置信息的激光雷达11；
设置于板下清粪机本体上，用于获取板下清粪机位姿信息的陀螺仪12；
设置于板下清粪机本体上，用于驱动板下清粪机行走的驱动装置13；
与激光雷达11、陀螺仪12和驱动装置13均相连，用于根据位置信息和位姿信息构建板下清粪机的位置地图，并基于位置地图对目标清粪任务规划目标路径，以及根据目标路径控制驱动装置13驱动板下清粪机完成目标清粪任务的主控芯片14。
在本实施例中，是提供了一种新型的板下清粪机，通过该板下清粪机不仅可以显著提高板下清粪机的清粪效率，而且，也可以降低在对养殖场中粪便进行清理时所产生的噪声。具体的，在该板下清粪机中是设置有激光雷达11、陀螺仪12、驱动装置13和主控芯片14。
其中，激光雷达11用于获取板下清粪机的位置信息，并将板下清粪机的位置信息发送至主控芯片14；陀螺仪12用于获取板下清粪机的位姿信息，并将板下清粪机的位姿信息发送至主控芯片14；驱动装置13用于驱动板下清粪机进行移动行走。需要说明的是，在本实施例中，板下清粪机的位置信息是指板下清粪机在世界坐标系中的二维坐标信息，板下清粪机的位姿信息是指板下清粪机在世界坐标系中的三维坐标信息。
当主控芯片14接收到激光雷达11所发送的板下清粪机的位置信息，以及陀螺仪12所发送的板下清粪机的位姿信息时，主控芯片14会根据预先存储在主控芯片14中的SLAM(Simultaneous Localization and Mapping，即时定位与地图构建)算法根据板下清粪机的位置信息和位姿信息构建板下清粪机的位置地图，并基于板下清粪机所处的位置地图来对板下清粪机所接收到的目标清粪任务规划与之相对应的目标路径；当主控芯片14规划好了板下清粪机完成目标清粪任务的目标路径时，主控芯片14就会控制驱动装置13驱动板下清粪机去完成目标清粪任务。
需要说明的是，在本实施例所提供的板下清粪机中，以主控芯片14为设计主体，通过软件控制代替硬件组件，硬件结构相对简单、减少了许多中间不必要的环节，板下清粪机中所有的外围设备均由主控芯片14直接进行管控，整个系统采用多线程异步管理的方式，这样不仅可以使得板下清粪机的系统架构更加简单、紧凑，而且，还可以提高板下清粪机的整体执行效率。并且，在该板下清粪机中，即使养殖场中出现断网的情况，板下清粪机依然可以根据目标清粪任务进行自主导航与定位，实现自动清粪的效果。
相较于现有技术而言，在本实施例所提供的板下清粪机中，由于不需要人工手动操作清粪机就可以完成目标清粪任务，这样不仅可以极大的节省对于人工劳动力的消耗，而且，也可以显著提高养殖场的清粪效率。并且，由于该板下清粪机只需要使用普通的驱动装置13就可以驱动板下清粪机对养殖场中的粪便进行清理，相较于机械传送带而言，利用普通的驱动装置13就可以显著降低在对养殖场中粪便进行清理时所产生的噪声，并避免对养殖动物所产生的影响。
此外，利用本实施例所提供的板下清粪机因为可以代替人工手动或其它机械类清粪工具对养殖场中粪便进行清理，这样不但可以提高工作人员的工作效率，而且，也减少了工作人员之间的参与，降低了工作人员的微生物感染风险。同时，对养殖场中的粪便进行定期清理，不仅能够有效降低病原微生物的浓度，降低养殖动物感染病原微生物的概率与发病机会，而且，也可以相对降低养殖动物所需要的养殖成本。
可见，在本实施例中，当激光雷达和陀螺仪分别获取得到板下清粪机的位置信息和位姿信息时，激光雷达和陀螺仪就会将板下清粪机的位置信息和位姿信息发送至主控芯片；当主控芯片接收到板下清粪机的位置信息和位姿信息时，就会根据板下清粪机的位置信息和位姿信息构建板下清粪机所处环境的位置地图，并会基于板下清粪机的位置地图对目标清粪任务规划目标路径，当主控芯片规划好了板下清粪机完成目标清粪任务的目标路径时，主控芯片就会根据目标路径控制驱动装置驱动板下清粪机完成目标清粪任务。显然，相较于现有技术中清粪机需要人工操控才能执行清粪操作而言，由于该板下清粪机不需要人工手动操控清粪机就可以对养殖场中的粪便进行清理，所以，利用该板下清粪机就可以显著提高养殖场的清粪效率。并且，由于该板下清粪机只需要使用普通的驱动装置就可以驱动板下清粪机进行清粪，相比于现有技术中配套使用的机械传送带而言，通过此种设置方式就会显著降低在对养殖场中粪便进行清理时所产生的噪声，并由此避免对养殖动物生长所产生的影响。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，主控芯片14具体为具有六核处理器的CPU。
具体的，在实际应用中可以将主控芯片14设置为具有六核处理器的CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)，因为具有六核处理器的CPU相较于其它类型的逻辑芯片而言，不仅占地空间更小，而且，还具有更为快速的数据处理速度，所以，当将主控芯片14设置为具有六核处理器的CPU时，就可以使得板下清粪机具有更为快速的数据处理能力。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种板下清粪机的结构图。作为一种优选的实施方式，上述板下清粪机还包括：
与主控芯片14相连，用于对板下清粪机进行供电的供电装置。
在本实施例中，为了保证板下清粪机具有稳定、可靠的续航清粪能力，还在该板下清粪机中设置了用于对板下清粪机进行供电的供电装置。能够想到的是，由于板下清粪机的作业环境相对比较复杂，板下清粪机在作业过程中不方便进行充电。
因此，当在板下清粪机中设置了供电装置之后，就可以利用供电装置对板下清粪机提供能量来源，从而避免板下清粪机只能在插电情况下才能对养殖场中的粪便进行清理的情况。显然，通过此种设置方式，就可以进一步提高人们在使用该板下清粪机时的便捷度。
作为一种优选的实施方式，供电装置包括：
用于存储能量的锂电池101；
用于对锂电池101进行充电的充电片102；
用于对锂电池101输出电压进行调压的DC-DC变换器103。
具体的，在该板下清粪机的供电装置中是设置有锂电池101、充电片102和DC-DC变换器103，其中，锂电池101用于存储能量，充电片102用于对锂电池101进行充电，DC-DC变换器103用于对锂电池101所输出的输出电压进行调压。
可以理解的是，因为板下清粪机中不同功能组件所需要的供电电压会有所差别，所以，当将供电装置设置为此种结构形式时，就可以使得供电装置为板下清粪机中不同的功能组件进行供电，从而保证供电装置功能形式的多样性与完整性。
作为一种优选的实施方式，上述板下清粪机还包括：
与主控芯片14相连，用于当供电装置的电量不满足预设条件时，提示预警信息的报警器。
在本实施例中，还可以在板下清粪机中设置用于当供电装置不满足预设条件时，提示预警信息的报警器。其中，预设条件是指供电装置能够满足板下清粪机进行正常工作时的最小电量值。
显然，当在板下清粪机中设置了报警器之后，就可以使得工作人员能够及时知悉到板下清粪机的供电状态，由此就可以进一步保证人们在使用该板下清粪机时的整体可靠性。
作为一种优选的实施方式，上述板下清粪机还包括：
设置于主控芯片14上，用于将锂电池101和主控芯片14建立通信连接的RS485接口或CAN接口。
具体的，在实际应用中，可以通过主控芯片14上所设置的RS485接口将锂电池101与主控芯片14建立通信连接，因为RS485总线不仅具有稳定的数据传输性能，而且，还具有良好的抗噪声干扰能力，所以，当利用RS485总线将锂电池101与主控芯片14建立通信连接时，就可以相对保证锂电池101在与主控芯片14进行通信时的稳定性。
或者，还可以通过主控芯片14上所设置的CAN(Controller Area Network)接口将锂电池101与主控芯片14建立通信连接，因为CAN不仅具有较为稳定的数据传输能力，而且，数据传输速度非常快，所以，当利用CAN将锂电池101与主控芯片14建立通信连接时，就可以相对提高锂电池101与主控芯片14之间的通信速率。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种板下清粪机的结构图。作为一种优选的实施方式，上述板下清粪机还包括：
与主控芯片14相连，用于对板下清粪机进行照明的鹰眼灯15。
可以理解的是，因为板下清粪机的作业环境通常会较为昏暗与复杂，所以，在本实施例中，还在该板下清粪机中设置了用于对板下清粪机提供照明的鹰眼灯15。此外，由于鹰眼灯15相较于其它照明装置而言，具有更高的照明亮度，所以，当在板下清粪机中设置了鹰眼灯15之后，就可以进一步提高板下清粪机在养殖场中的清粪效率。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种板下清粪机的结构图。作为一种优选的实施方式，上述板下清粪机还包括：
与主控芯片14相连，用于将激光雷达11和/或陀螺仪12和/或驱动装置13与主控芯片14建立通信连接的路由器16。
具体的，在本实施例所提供的板下清粪机中，是利用路由器16将激光雷达11和/或陀螺仪12和/或驱动装置13与主控芯片14建立通信连接，也即，利用路由器16将板下清粪机中的无线AP(Wireless Access Point，无线访问接入点)与底层设备建立通信连接，负责板下清粪机中整个网络的指令下发、数据上报、通信数据的互联互通等等。
此外，由于路由器16不仅具有较高的安全通信能力，而且，路由器16还能合理、智能地选择数据传输的最佳路径，降低主控芯片14的负担，所以，当利用路由器16将激光雷达11和/或陀螺仪12和/或驱动装置13与主控芯片14建立通信连接时，就可以相对提高主控芯片14在与激光雷达11和/或陀螺仪12和/或驱动装置13进行数据交互时的通信效率。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种板下清粪机的结构图。作为一种优选的实施方式，上述板下清粪机还包括：
与主控芯片14相连，用于对板下清粪机进行操控的遥控器17。
在该板下清粪机中还可以设置用于对板下清粪机进行操控的遥控器17。能够想到的是，当在板下清粪机中设置了遥控器17之后，工作人员就可以利用遥控器17在远端对板下清粪机进行操作与控制，也即，利用遥控器17控制板下清粪机在漏粪地板下前进与后退完成目标清粪任务等等。
显然，通过这样的设置方式就可以避免工作人员需要去作业现场才能对板下清粪机进行操控的繁琐步骤，由此就可以进一步提高人们在使用该板下清粪机时的用户体验。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种板下清粪机的结构图。作为一种优选的实施方式，上述板下清粪机还包括：
与主控芯片14相连，用于采集板下清粪机在运行过程中的环境信息，并将环境信息发送至主控芯片14，以使主控芯片14根据环境信息控制板下清粪机规避障碍物的图像采集器18。
可以理解的是，养殖场的漏粪地板下方除了有养殖动物的粪便之外，还会设置有其它的一些辅助设备或物品，因此，为了板下清粪机在作业过程可以规避障碍物，还在该板下清粪机中设置了图像采集器18。其中，图像采集器18用于采集板下清粪机在运行过程中的环境信息，并且，图像采集器18在采集得到板下清粪机在运行过程中的环境信息时，会将板下清粪机在运行过程中的环境信息发送至主控芯片14。
当主控芯片14接收到图像采集器18所采集到的环境信息时，会根据自身当中所存储的导航避障算法以及环境信息来对板下清粪机执行目标清粪任务的目标路径进行调整，从而使得板下清粪机可以规避掉目标路径上的障碍物。
需要说明的是，主控芯片14中所存储的导航避障算法包括但不限于基于遗传算法的机器人避障算法、基于神经网络算法的机器人避障算法以及基于模糊控制的机器人避障算法等等。
显然，通过本实施例所提供的技术方案，就可以进一步保证板下清粪机在运行过程中的安全性与可靠性。
请参见图3，图3为本发明实施例所提供的板下清粪机的开发示意图。在实际应用中，在对板下清粪机进行开发的过程中，可以大致将板下清粪机的开发过程分为机械结构开发部分、嵌入式软硬件开发部分以及算法开发部分。其中，机械结构开发部分包括板下清粪机的履带、车轮和车体等部分的开发与修改；嵌入式软件开发部分包括主控芯片的逻辑控制过程、驱动装置的开发、传感器(激光雷达、陀螺仪)测试以及供电装置的调试等等；算法开发部分包括主控芯片中导航算法包的开发、位置地图的创建以及导航任务的发送接收等等。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种板下清粪机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种板下清粪机，其特征在于，包括：
设置于板下清粪机本体上，用于获取板下清粪机位置信息的激光雷达；
设置于所述板下清粪机本体上，用于获取所述板下清粪机位姿信息的陀螺仪；
设置于所述板下清粪机本体上，用于驱动所述板下清粪机行走的驱动装置；
与所述激光雷达、所述陀螺仪和所述驱动装置均相连，用于根据所述位置信息和所述位姿信息构建所述板下清粪机的位置地图，并基于所述位置地图对目标清粪任务规划目标路径，以及根据所述目标路径控制所述驱动装置驱动所述板下清粪机完成所述目标清粪任务的主控芯片。
2.根据权利要求1所述的一种板下清粪机，其特征在于，所述主控芯片具体为具有六核处理器的CPU。
3.根据权利要求1所述的一种板下清粪机，其特征在于，还包括：
与所述主控芯片相连，用于对所述板下清粪机进行供电的供电装置。
4.根据权利要求3所述的一种板下清粪机，其特征在于，所述供电装置包括：
用于存储能量的锂电池；
用于对所述锂电池进行充电的充电片；
用于对所述锂电池输出电压进行调压的DC-DC变换器。
5.根据权利要求3所述的一种板下清粪机，其特征在于，还包括：
与所述主控芯片相连，用于当所述供电装置的电量不满足预设条件时，提示预警信息的报警器。
6.根据权利要求4所述的一种板下清粪机，其特征在于，还包括：
设置于所述主控芯片上，用于将所述锂电池和所述主控芯片建立通信连接的RS485接口或CAN接口。
7.根据权利要求1所述的一种板下清粪机，其特征在于，还包括：
与所述主控芯片相连，用于对所述板下清粪机进行照明的鹰眼灯。
8.根据权利要求1所述的一种板下清粪机，其特征在于，还包括：
与所述主控芯片相连，用于将所述激光雷达和/或所述陀螺仪和/或所述驱动装置与所述主控芯片建立通信连接的路由器。
9.根据权利要求1所述的一种板下清粪机，其特征在于，还包括：
与所述主控芯片相连，用于对所述板下清粪机进行操控的遥控器。
10.根据权利要求1至9任一项所述的一种板下清粪机，其特征在于，还包括：
与所述主控芯片相连，用于采集所述板下清粪机在运行过程中的环境信息，并将所述环境信息发送至所述主控芯片，以使所述主控芯片根据所述环境信息控制所述板下清粪机规避障碍物的图像采集器。
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|---|---|---|---|
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