CN113303196A - 一种履带式割胶机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种履带式割胶机器人，包括割胶模块、移动底盘模块以及设置在移动底盘模块上的位姿调节模块和控制模块，割胶模块固定安装在位姿调节模块的顶部末端，割胶模块用于切割天然橡胶树树皮；移动底盘模块用于调整机器人的方位；位姿调节模块用于调整割胶模块的位置；控制模块用于提供所述履带式割胶机器人工作所需的电气管理及程序支持。本发明提供一种履带式割胶机器人，能够减少割胶作业中对专业技术胶工的依赖，从而有利于提高割胶效率，减轻割胶工作的劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于智能农业装备领域，尤其涉及一种履带式割胶机器人。
背景技术
天然橡胶作为四大基础工业原料之一，主要通过切割橡胶树树皮来获得。由于橡胶树割胶过程中对环境中的温度、湿度以及光照等条件要求严苛，为保证橡胶树的产量，必须在凌晨时候开展割胶作业，在黎明前完成割胶，工作的条件艰苦，劳动强度大，且割胶技术的好坏也直接影响天然橡胶的产量，属于高技术性的纯手工作业。目前，青年一代已很少愿意从事割胶工作，各大胶园面临的胶工短缺的问题愈加凸显，严重制约着天然橡胶产业的发展。
综上所述，如何减轻胶工的劳动强度，提升割胶的效率，已经成为亟待解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种履带式割胶机器人，其特征在于，包括割胶模块10、移动底盘模块以及设置在所述移动底盘模块上的位姿调节模块和控制模块，所述割胶模块10固定安装在位姿调节模块的顶部末端，其中，所述割胶模块10用于切割天然橡胶树树皮；所述移动底盘模块用于调整机器人的方位；所述位姿调节模块用于调整割胶模块10的位置；所述控制模块用于提供所述履带式割胶机器人工作所需的电气管理及程序支持。
优选的，所述控制模块包括工控机4、连接线以及激光雷达11，所述工控机4与所述激光雷均通过安装支架3固定到所述移动底盘模块上，所述激光雷达11与所述工控机4电连接。
优选的，所述割胶模块10包括减速电机1001、仿割胶轨迹轨道1002、仿割胶轨迹齿条1003、割胶机构、齿轮轴1006和割胶机构安装架1007，所述仿割胶轨迹轨道1002与仿割胶轨迹齿条1003连接，所述齿轮轴1006与仿割胶轨迹齿条1003啮合，所述割胶机构设置于所述割胶机构安装架1007上方，所述减速电机1001设置于所述割胶机构安装架1007下方并与所述控制模块电连接；减速电机1001接收工控机4的指令工作，通过齿轮轴1006与仿割胶轨迹齿条1003啮合传动，带动割胶机构安装架1007沿着仿割胶轨迹轨道1002运动。
优选的，所述割胶机构包括进给舵机1004与割胶刀1005，所述进给舵机1004用于控制割胶刀1005与橡胶树树干中心轴线间的距离，所述割胶刀1005沿橡胶树树干径向移动，用于切割树皮，所述进给舵机1004与所述割胶刀1005均与所述控制模块电连接；割胶机构开始工作时，进给舵机1004接收工控机4的指令工作，使割胶刀1005沿天然橡胶树树干径向移动以贴紧树干，然后割胶刀1005接收控制模块的工作指令启动开始割胶。
优选的，所述移动底盘模块包括履带式底盘1、电池组2和电机13，移动底盘模块以履带式底盘1为主体，所述电池组2固定安装于所述履带式底盘1内部后方，为所述履带式割胶机器人提供电力支持，所述电机13与所述电池组2以及所述控制模块均为电连接，所述安装支架3安装于所述履带式底盘1上方。
优选的，所述电机13设有两个，分别固定安装于所述履带式底盘1前进方向的左侧壁与右侧壁。
优选的，所述位姿调节模块包括机械臂5、机械臂固定板12、法兰盘6、摄像头支架7以及固定安装于所述摄像头支架7上的深度相机8和补光灯9，所述机械臂固定板12固定设置于机械臂5底部，用于将所述机械臂5与所述安装支架3机械连接，所述激光雷达11位于所述机械臂5前，所述法兰盘6固定设置于所述机械臂5的顶部末端，法兰盘6与所述机械臂5的非接触面用于机械连接所述割胶模块10，法兰盘6与所述机械臂5的接触面和所述摄像头支架7固定连接；所述深度相机8和所述补光灯9均与所述控制模块电连接；深度相机8收集橡胶树树体及周围环境信息并传输至工控机4中，辅助机械臂5移动至割胶起始位置以完成割胶。
优选的，所述机械臂5为六自由度机械臂5，与所述工控机4电连接。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明提供一种履带式割胶机器人，能够减少割胶作业中对专业技术胶工的依赖，从而有利于提高割胶效率，减轻割胶工作的劳动强度。
附图说明
图1为本发明的一种履带式割胶机器人的轴测图；
图2为本发明的一种履带式割胶机器人中割胶模块的轴测图。
图中附图标记：
1-履带式底盘，2-电池组，3-安装支架，4-工控机，5-机械臂，6-法兰盘，7-摄像头支架，8-深度相机，9-补光灯，10-割胶模块，11-激光雷达，12-机械臂固定板，13-电机，1001-减速电机，1002-仿割胶轨迹轨道，1003-仿割胶轨迹齿条，1004-进给舵机，1005-割胶刀，1006-齿轮轴，1007-割胶机构安装架。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。
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。
下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的一个宽泛实施例中，一种履带式割胶机器人，其特征在于，包括割胶模块10、移动底盘模块以及设置在所述移动底盘模块上的位姿调节模块和控制模块，所述割胶模块10固定安装在位姿调节模块的顶部末端，其中，所述割胶模块10用于切割天然橡胶树树皮；所述移动底盘模块用于调整机器人的方位；所述位姿调节模块用于调整割胶模块10的位置；所述控制模块用于提供所述履带式割胶机器人工作所需的电气管理及程序支持。
优选的，所述控制模块包括工控机4、连接线以及激光雷达11，所述工控机4与所述激光雷均通过安装支架3固定到所述移动底盘模块上，所述激光雷达11与所述工控机4电连接。
优选的，所述割胶模块10包括减速电机1001、仿割胶轨迹轨道1002、仿割胶轨迹齿条1003、割胶机构、齿轮轴1006和割胶机构安装架1007，所述仿割胶轨迹轨道1002与仿割胶轨迹齿条1003连接，所述齿轮轴1006与仿割胶轨迹齿条1003啮合，所述割胶机构设置于所述割胶机构安装架1007上方，所述减速电机1001设置于所述割胶机构安装架1007下方并与所述控制模块电连接；减速电机1001接收工控机4的指令工作，通过齿轮轴1006与仿割胶轨迹齿条1003啮合传动，带动割胶机构安装架1007沿着仿割胶轨迹轨道1002运动。
优选的，所述割胶机构包括进给舵机1004与割胶刀1005，所述进给舵机1004用于控制割胶刀1005与橡胶树树干中心轴线间的距离，所述割胶刀1005沿橡胶树树干径向移动，用于切割树皮，所述进给舵机1004与所述割胶刀1005均与所述控制模块电连接；割胶机构开始工作时，进给舵机1004接收工控机4的指令工作，使割胶刀1005沿天然橡胶树树干径向移动以贴紧树干，然后割胶刀1005接收控制模块的工作指令启动开始割胶。
优选的，所述移动底盘模块包括履带式底盘1、电池组2和电机13，移动底盘模块以履带式底盘1为主体，所述电池组2固定安装于所述履带式底盘1内部后方，为所述履带式割胶机器人提供电力支持，所述电机13与所述电池组2以及所述控制模块均为电连接，所述安装支架3安装于所述履带式底盘1上方。
优选的，所述电机13设有两个，分别固定安装于所述履带式底盘1前进方向的左侧壁与右侧壁。
优选的，所述位姿调节模块包括机械臂5、机械臂固定板12、法兰盘6、摄像头支架7以及固定安装于所述摄像头支架7上的深度相机8和补光灯9，所述机械臂固定板12固定设置于机械臂5底部，用于将所述机械臂5与所述安装支架3机械连接，所述激光雷达11位于所述机械臂5前，所述法兰盘6固定设置于所述机械臂5的顶部末端，法兰盘6与所述机械臂5的非接触面用于机械连接所述割胶模块10，法兰盘6与所述机械臂5的接触面和所述摄像头支架7固定连接；所述深度相机8和所述补光灯9均与所述控制模块电连接；深度相机8收集橡胶树树体及周围环境信息并传输至工控机4中，辅助机械臂5移动至割胶起始位置以完成割胶。
优选的，所述机械臂5为六自由度机械臂5，与所述工控机4电连接。
下面结合附图，列举本发明的优选实施例，对本发明作进一步的详细说明。
参阅图1～图2，本发明公开了一种履带式割胶机器人，包括割胶模块10、移动底盘模块以及设置在移动底盘模块上的位姿调节模块和控制模块。割胶模块10用于以特定的方式切割天然橡胶树树皮，固定安装在位姿调节模块的顶部末端，移动底盘模块用于调整机器人的方位，位姿调节模块用于调整割胶模块10的位置，控制模块用于提供履带式割胶机器人工作所需的电气管理及程序支持。
割胶模块10包括减速电机1001、仿割胶轨迹轨道1002及仿割胶轨迹齿条1003、割胶机构和割胶机构安装架1007，仿割胶轨迹轨道1002与仿割胶轨迹齿条1003通过螺栓机械连接，齿轮轴1006与仿割胶轨迹齿条1003啮合，割胶机构设置于割胶机构安装架1007上方，减速电机1001固定设置于割胶机构安装架1007下方，与控制模块中的工控机4电连接，工控机4能够发送指令至减速电机1001，使得减速电机1001工作，通过齿轮轴1006与仿割胶轨迹齿条1003啮合传动，带动割胶机构安装架1007沿着仿割胶轨迹轨道1002运动。
割胶机构包括进给舵机1004与割胶刀1005，进给舵机1004固定安装，用于控制割胶刀1005与橡胶树树干中心轴线间的距离，割胶刀1005能够沿树干径向移动，用于切割树皮，进给舵机1004与割胶刀1005皆与工控机4电连接。在割胶机构开始工作时，工控机4先发送指令至进给舵机1004，进给舵机1004工作使割胶刀1005沿天然橡胶树树干径向移动以贴紧树干，然后工控机4发送指令至割胶刀1005，割胶刀1005启动开始割胶。
移动底盘模块包括履带式底盘1、电池组2、电机13、以及安装支架3。移动底盘模块以履带式底盘1为主体，电池组2固定安装于履带式底盘1内部后方，为整机提供电力支持，电机13共有两个，分别固定安装于履带式底盘1前进方向的左侧壁与右侧壁，与工控机4电连接，安装支架3固定安装于履带式底盘1上方。移动底盘模块能够适应橡胶林复杂的行走环境。
位姿调节模块包括机械臂5、机械臂固定板12、法兰盘6、摄像头支架7以及固定安装于摄像头支架7上的深度相机8和补光灯9，机械臂固定板12固定设置于机械臂5底部，用于将机械臂5与履带式底盘1上的安装支架3机械连接，法兰盘6固定设置于机械臂5的顶部末端，其与机械臂5的非接触面用于连接割胶模块10，接触面与摄像头支架7固定连接；深度相机8与补光灯9与工控机4电连接，深度相机8收集橡胶树树体及周围环境信息并传输至工控机4中，辅助机械臂5移动至割胶起始位置以完成割胶。
控制模块包括工控机4、连接线以及激光雷达11，工控机4与激光雷达11均固定设置在所述安装支架3上，激光雷达11位于机械臂5前方，激光雷达11与工控机4电连接，在机器人前进时，激光雷达11收集机器人周边的环境信息并传输至工控机4中，工控机4根据所收集的信息构建橡胶园的点云地图，辅助履带式割胶机器人行走。
机械臂5为六自由度机械臂5，与工控机4电连接。
本发明适用于天然橡胶主产区的割胶作业中。
工作原理：启动电源，履带式底盘1能够自主行走，激光雷达11在行走过程中收集机器人的周边环境信息，并将所收集的信息传输至工控机4中，工控机4通过接受的信息构建点云地图，辅助履带式底盘1移动至天然橡胶树旁，位于机械臂5顶端的深度相机8识别天然橡胶树以及割胶轨迹，机械臂5辅助割胶模块10移动至割胶起始点，减速电机1001启动，齿轮轴1006与仿割胶轨迹齿条1003啮合传动，带动割胶刀1005沿仿割胶轨迹轨道1002行走，从而实现履带式割胶机器人的自动割胶，从而降低了割胶工作的劳动强度，减少了割胶工作对专业胶工的依赖，有利于割胶工作的顺利开展，有利于提高天然橡胶的产量。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种履带式割胶机器人，其特征在于，包括割胶模块(10)、移动底盘模块以及设置在所述移动底盘模块上的位姿调节模块和控制模块，所述割胶模块(10)固定安装在位姿调节模块的顶部末端，其中，所述割胶模块(10)用于切割天然橡胶树树皮；所述移动底盘模块用于调整机器人的方位；所述位姿调节模块用于调整割胶模块(10)的位置；所述控制模块用于提供所述履带式割胶机器人工作所需的电气管理及程序支持。
2.根据权利要求1所述的一种履带式割胶机器人，其特征在于，所述控制模块包括工控机(4)、连接线以及激光雷达(11)，所述工控机(4)与所述激光雷均通过安装支架(3)固定到所述移动底盘模块上，所述激光雷达(11)与所述工控机(4)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种履带式割胶机器人，其特征在于，所述割胶模块(10)包括减速电机(1001)、仿割胶轨迹轨道(1002)、仿割胶轨迹齿条(1003)、割胶机构、齿轮轴(1006)和割胶机构安装架(1007)，所述仿割胶轨迹轨道(1002)与仿割胶轨迹齿条(1003)连接，所述齿轮轴(1006)与仿割胶轨迹齿条(1003)啮合，所述割胶机构设置于所述割胶机构安装架(1007)上方，所述减速电机(1001)设置于所述割胶机构安装架(1007)下方并与所述控制模块电连接；减速电机(1001)接收工控机(4)的指令工作，通过齿轮轴(1006)与仿割胶轨迹齿条(1003)啮合传动，带动割胶机构安装架(1007)沿着仿割胶轨迹轨道(1002)运动。
4.根据权利要求3所述的一种履带式割胶机器人，其特征在于，所述割胶机构包括进给舵机(1004)与割胶刀(1005)，所述进给舵机(1004)用于控制割胶刀(1005)与橡胶树树干中心轴线间的距离，所述割胶刀(1005)沿橡胶树树干径向移动，用于切割树皮，所述进给舵机(1004)与所述割胶刀(1005)均与所述控制模块电连接；割胶机构开始工作时，进给舵机(1004)接收工控机(4)的指令工作，使割胶刀(1005)沿天然橡胶树树干径向移动以贴紧树干，然后割胶刀(1005)接收控制模块的工作指令启动开始割胶。
5.根据权利要求2所述的一种履带式割胶机器人，其特征在于，所述移动底盘模块包括履带式底盘(1)、电池组(2)和电机(13)，移动底盘模块以履带式底盘(1)为主体，所述电池组(2)固定安装于所述履带式底盘(1)内部后方，为所述履带式割胶机器人提供电力支持，所述电机(13)与所述电池组(2)以及所述控制模块均为电连接，所述安装支架(3)安装于所述履带式底盘(1)上方。
6.根据权利要求5所述的一种履带式割胶机器人，其特征在于，所述电机(13)设有两个，分别固定安装于所述履带式底盘(1)前进方向的左侧壁与右侧壁。
7.根据权利要求2所述的一种履带式割胶机器人，其特征在于，所述位姿调节模块包括机械臂(5)、机械臂固定板(12)、法兰盘(6)、摄像头支架(7)以及固定安装于所述摄像头支架(7)上的深度相机(8)和补光灯(9)，所述机械臂固定板(12)固定设置于机械臂(5)底部，用于将所述机械臂(5)与所述安装支架(3)机械连接，所述激光雷达(11)位于所述机械臂(5)前，所述法兰盘(6)固定设置于所述机械臂(5)的顶部末端，法兰盘(6)与所述机械臂(5)的非接触面用于机械连接所述割胶模块(10)，法兰盘(6)与所述机械臂(5)的接触面和所述摄像头支架(7)固定连接；所述深度相机(8)和所述补光灯(9)均与所述控制模块电连接；深度相机(8)收集橡胶树树体及周围环境信息并传输至工控机(4)中，辅助机械臂(5)移动至割胶起始位置以完成割胶。
8.根据权利要求7所述的一种履带式割胶机器人，其特征在于，所述机械臂(5)为六自由度机械臂(5)，与所述工控机(4)电连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210827 |