CN113826560A - 一种自走推料机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自走推料机器人；涉及畜牧设备领域，针对目前推料机器人推动力不足、无法适应轻质饲料推动导致重复推料的问题，通过设置旋转壳作为接触饲料的推料结构，利用旋转壳的主动回转辅助饲料的推动堆积，提高机器人的推料能力，减少重复推料过程造成的饲料碾压浪费；包括自走平台、旋转壳、导向盘和驱动轮，旋转壳为筒状并套设于自走平台外部，旋转壳内壁设有环形导轨，导向盘通过升降机构安装于自走平台，导向盘连接有至少三个槽轮，所有槽轮依次配合环形导轨并支撑旋转壳，驱动轮连接自走平台，驱动轮外圈内切于旋转壳内壁，以驱动旋转壳绕轴线自转。

Description

一种自走推料机器人

技术领域

本发明涉及畜牧设备领域，特别涉及一种自走推料机器人。

背景技术

畜牧场在进行饲喂时，常把牧草等饲料放置于圈养围栏外，牲畜从围栏间隙探头进食；受到牲畜进食方式的影响，在进食过程中，部分饲料被推动散落逐渐远离围栏位置，为了满足进食需求，需要将饲料重新推回靠近围栏位置，方便牲畜进食。

由于畜牧场的饲料是全天供应，随着饲料的散落远离，采用人工推料的方式存在较大弊端，操作人员的走动影响牲畜进食，对于大型畜牧场，人员的走动可能会污染饲料；目前采用推料机器人，利用侧壁与饲料接触，从而将散落饲料从原位置推动至靠近围栏的位置，使饲料逐渐向围栏方向堆积，方便牲畜进食；但是，对于一些较厚位置的饲料推动阻力较大，推料机器人驱动能力有限，只能通过多次推动的方式来进行推动，效率较低；对于一些质地疏松的牧草类饲料，推料机器人侧壁在推动后饲料会重新散落，需要重复多次才能推动饲料至需求位置，在重复推料过程中还会造成饲料的碾压，无法达到所需推料效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种自走推料机器人，通过设置旋转壳作为接触饲料的推料结构，利用旋转壳的主动回转辅助饲料的推动堆积，提高机器人的推料能力，减少重复推料过程造成的饲料碾压浪费。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种自走推料机器人，包括自走平台、旋转壳、导向盘和驱动轮，旋转壳为筒状并套设于自走平台外部，旋转壳内壁设有环形导轨，导向盘通过升降机构安装于自走平台，导向盘连接有至少三个槽轮，所有槽轮依次配合环形导轨并支撑旋转壳，驱动轮连接自走平台，驱动轮外圈内切于旋转壳内壁，以驱动旋转壳绕轴线自转。

进一步地，所述驱动轮通过伸缩机构连接于自走平台，伸缩机构固定端连接自走平台，伸缩端通过转动副连接驱动轮，以调整驱动轮与旋转壳内壁间距。

进一步地，所述驱动轮外圈包覆有摩擦层，旋转壳内壁对应接触驱动轮的位置设有环形摩擦部。

进一步地，所述导向盘沿环向设有至少三个支臂，每个支臂远离导向盘轴向的一端连接有至少一个槽轮。

进一步地，所述导向盘与旋转壳同轴布置，所有支臂沿导向盘环向均匀布置，支臂沿导向盘径向向外延伸。

进一步地，所述升降机构包括升降杆和驱动元件，升降杆通过移动副连接自走平台，驱动元件包括固定端和移动端，驱动元件的固定端连接自走平台，驱动元件的移动端连接升降杆，驱动元件通过升降杆带动导向盘运动，以改变导向盘与自走平台间距。

进一步地，所述升降杆轴线两侧分别连接有导向机构，导向机构运动轨迹与升降杆运动轨迹平行。

进一步地，所述自走平台包括机架、配重块和自走轮，自走轮和配重块分别安装于机架。

进一步地，所述旋转壳内部设有多条环形导轨，多条环形导轨沿旋转壳轴向依次间隔布置，所有环形导轨与旋转壳同轴布置。

进一步地，所述自走平台上安装有支架，支架沿旋转壳轴向延伸至旋转壳外。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

（1）针对目前推料机器人推动力不足、无法适应轻质饲料推动导致重复推料的问题，通过设置旋转壳作为接触饲料的推料结构，利用旋转壳的主动回转辅助饲料的推动堆积，提高机器人的推料能力，减少重复推料过程造成的饲料碾压浪费。

（2）采用驱动轮从旋转壳内部进行摩擦力驱动，一方面能够减少外部饲料对其传动的影响，提高传动效率和平稳性，另一方面驱动轮能够适应旋转壳在外部阻力较大时的停转，避免旋转壳停转时卡死驱动轮导致的驱动系统损坏，满足较厚位置饲料的推料需求。

（3）通过驱动轮带动旋转壳主动转动，能够对散落的饲料施加主动的推力，使得处于自走推料机器人前方的饲料能够在旋转壳的转动下推动至自走推料机器人侧面，从而使饲料朝向围栏方向逐渐堆积，相较于传统依靠接触饲料摩擦力被动转动的推料设备，能够提高对饲料的推动能力，避免因外部摩擦力不足导致旋转壳停转无法有效推料的问题。

（4）旋转壳能够在驱动轮作用下回转，对于较厚的饲料，能够通过转动逐渐对前方饲料进行逐渐扫动，利用转动过程中与饲料的摩擦力，从饲料顶部到底部逐渐刮动饲料至设备侧面进行堆料，相较于被动转动的旋转壳，能够实现饲料的有效推动，提高其对堆积较厚饲料的推动能力。

（5）旋转壳能够绕其轴线自转，对于质地较轻的牧草类饲料，可以通过降低整个机器人的移动速度，在推料过程中旋转壳能够将处于侧面堆积的饲料进行多次擀动，提高堆积饲料的密实度，从而避免其二次散落，减少饲料散落后被碾压浪费的问题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例1中自走推料机器人旋转壳的示意图；

图2是本发明实施例1中槽轮配合环形导轨的示意图；

图3是本发明实施例1中导向盘连接自走平台的示意图；

图4是本发明实施例1中导向盘、支臂和槽轮的示意图。

图中，1.旋转壳;2.导向盘;3.环形导轨;4.驱动轮;5.槽轮;6.支臂;7.伸缩机构；8.支架；9.机架；10.配重块；11.升降杆；12.驱动元件；13.导向机构。

具体实施方式

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图4所示，提出了一种自走推料机器人。

针对目前推料机器人推动力不足、无法适应轻质饲料推动导致重复推料的问题，提供一种自走推料机器人，其通过设置旋转壳1作为接触饲料的推料结构，利用旋转壳1的主动回转对饲料进行推动堆积，替代传统通过外部摩擦力驱动旋转壳1转动，从而提高机器人的推料能力，减少重复推料过程造成的饲料碾压浪费。

对于自走推料机器人，主要包括自走平台、旋转壳1、导向盘2、驱动轮4和升降机构，自走平台作为整体的承载结构，能够带动其他安装于自走平台上的元件运动，沿靠近围栏位置移动，利用推料功能对应的元件对散落的饲料进行推动。

导向盘2通过升降机构安装在自走平台上，导向盘2连接有槽轮5，旋转壳1整体套设在自走平台外部形成对自走平台侧面的环形遮挡，旋转壳1与自走平台之间留有间隙，避免其发生碰撞，旋转壳1内壁设有环形导轨3，导轨与槽轮5配合，形成传动结构，至少三个槽轮5配合同一个环形导轨3。

如图2所示，槽轮5的槽结构能够形成对环形导轨3竖直方向的位置约束，多个槽轮5固定位置，利用多点定圆原理形成对环形导轨3水平方向的位置约束，从而使得旋转壳1相对于导向盘2只有环向转动一个自由度。

升降机构带动导向盘2进行上升和下降时，由于槽轮5与环形导轨3的配合结构，旋转壳1随导向盘2的升降动作而升降，改变旋转壳1下端面与地面的间隙。

在减小旋转壳1下端面的离地间隙时，能够使得处于低位置的散落饲料也能够与旋转壳1侧壁接触，保证饲料推动的能力，减少饲料在地面的残留；当增大旋转壳1下端面的离地间隙时，能够减少旋转壳1与外部结构的干涉，提高整个自走推料机器人的机动性。

具体的，参见图1、图2，旋转壳1为筒状并套设于自走平台外部，旋转壳1内壁设有环形导轨3，导向盘2通过升降机构安装于自走平台，导向盘2连接有至少三个槽轮5，所有槽轮5依次配合环形导轨3并支撑旋转壳1。

目前的推料机器人存在推料能力不足的问题，针对此问题，在本实施例中，将自走推料机器人用于推料的旋转壳1配置为主动转动结构；驱动轮4连接自走平台，驱动轮4外圈内切于旋转壳1内壁，以驱动旋转壳1绕轴线自转。

通过驱动轮4带动旋转壳1主动转动，能够对散落的饲料施加主动的推力，使得处于自走推料机器人前方的饲料能够在旋转壳1的转动下，推动至自走推料机器人侧面，从而使饲料朝向围栏方向逐渐堆积。

传统推料机器人虽然也能够实现接触饲料的旋转壳的转动，但其转动依赖于接触饲料时的摩擦力作用，其推料效果直接受到饲料与旋转壳摩擦力大小、稳定性等因素的影响，而本实施例中，通过主动驱动旋转壳1的转动，能够提高对饲料的推动能力，避免因外部摩擦力不足导致旋转壳1停转无法有效推料的问题。

对于驱动轮4对应的结构，驱动轮4通过伸缩机构7连接于自走平台，伸缩机构7的固定端连接自走平台，伸缩端通过转动副连接驱动轮4，以调整驱动轮4与旋转壳1内壁间距。

所述的伸缩机构7为直线往复机构，可以采用现有的气缸、电缸、油缸等单一直线动作元件，也可以选用丝杠滑块、齿轮齿条等组合直线动作元件；在本实施例中，为了方便整体能源的供应，采用电缸作为伸缩机构7，带动驱动轮4相对于自走平台的位置变化。

所述驱动轮4外圈包覆有摩擦层，旋转壳1内壁对应接触驱动轮4的位置设有环形摩擦部。摩擦层的材质和环形摩擦部的材质可以根据摩擦力需求进行配置。

所述驱动轮4为摩擦轮配合对应摩擦驱动元件的结构，摩擦轮外外部包覆有摩擦层的轮体，摩擦层摩擦系数较高，从而提高其与外部接触时的摩擦力，进而提高驱动力；摩擦驱动元件可以选用电动机，比如步进电机、伺服电机等，驱动轮4的轮轴通过轴承等转动副连接在伸缩机构7一端，摩擦驱动元件带动驱动轮4转动。

伸缩机构7带动驱动轮4改变位置，改变驱动轮4与旋转壳1内壁的接触状态，在旋转壳1无需转动时，驱动轮4与旋转壳1内壁相离，在旋转壳1需要转动时，驱动轮4与旋转壳1内壁相切，形成摩擦传动。

需要指出的是，采用驱动轮4从旋转壳1内部进行摩擦力驱动，一方面能够减少外部饲料对其传动的影响，提高传动效率和平稳性，另一方面驱动轮4能够适应旋转壳1在外部阻力较大时的停转，避免旋转壳1停转时卡死驱动轮4导致的驱动系统损坏，满足较厚位置饲料的推料需求。

对于导向盘2与旋转壳1的配合关系，导向盘2沿环向设有至少三个支臂6，每个支臂6远离导向盘2轴向的一端连接有至少一个槽轮5。

可以理解的是，在旋转壳1质量较大或稳定性不佳时，可以通过增加支臂6和对应槽轮5的数目来实现，也可以在同一个支臂6上安装多个槽轮5，提高其承载能力。

每个导向盘2对应与一个环形导轨3配合，也可以通过增加导向盘2数目和环形导轨3数目的方式来实现，旋转壳1内部设有多条环形导轨3，多条环形导轨3沿旋转壳1轴向依次间隔布置，所有环形导轨3与旋转壳1同轴布置；并设置多个导向盘2对应多条环形导轨3，将导向盘2同轴间隔布置，每个导向盘2均设置支臂6和对应的槽轮5，从多个位置实现对旋转壳1的支撑。

所述导向盘2与旋转壳1同轴布置，所有支臂6沿导向盘2环向均匀布置，支臂6沿导向盘2径向向外延伸。

旋转壳1能够在驱动轮4作用下回转，对于较厚的饲料，能够通过转动逐渐对前方饲料进行逐渐扫动，利用转动过程中与饲料的摩擦力，从饲料顶部到底部逐渐刮动饲料至设备侧面进行堆料，相较于被动转动的旋转壳1，能够实现饲料的有效推动，提高其对堆积较厚饲料的推动能力。

如图3、图4所示，对于升降机构，升降机构包括升降杆11和驱动元件12，升降杆11通过移动副连接自走平台，驱动元件12固定端连接自走平台，移动端连接升降杆11，驱动元件12通过升降杆11带动导向盘2运动，以改变导向盘2与自走平台间距。

所述升降杆11轴线两侧分别连接有导向机构13，导向机构13运动轨迹与升降杆11运动轨迹平行。

所述驱动元件12可以选用丝杠滑块机构配合伺服电机，伺服电机输出转矩，从而通过丝杠滑块机构转化为平动，从而推动升降杆11的上下动作。

所述的导向机构13可以选用导向杆配合导向滑块的结构，导向滑块上设置有导向孔，导向杆穿过导向孔，导向杆安装于自走平台上，导向滑块连接升降杆11，对升降杆11的上下动作进行导向。

需要特别指出的是，在升降机构配合驱动轮4共同动作时，能够通过升降动作配合主动转动，使得旋转壳1边上升边转动，将处于边缘下方的饲料斜向上带动，推动饲料堆料。

旋转壳1能够绕其轴线自转，对于质地较轻的牧草类饲料，可以通过降低整个机器人的移动速度，在推料过程中旋转壳1能够将处于侧面堆积的饲料进行多次擀动，提高堆积饲料的密实度，从而避免其二次散落，减少饲料散落后被碾压浪费的问题。

对于自走平台的结构，包括机架9、配重块10和自走轮，自走轮和配重块10分别安装于机架9；自走平台上安装有支架8，支架8沿旋转壳1轴向延伸至旋转壳1外，用于安装其他附属结构。

所述自走轮可以采用伺服电机配合轮体的结构，如图2所示，机架9上安装有一对自走轮，后端安装有一个万向轮，通过两个自走轮的差速转动实现转弯；可以理解的是，也可以布置两对自走轮，同样通过差速实现转弯。

所述机架9为框架式结构，其上预留有其他元件对接的连接结构，方便与其他元件进行对接安装。配重块10用于降低重心，以保持整体的稳定性。

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 (10)

1.一种自走推料机器人，其特征在于，包括自走平台、旋转壳、导向盘和驱动轮，旋转壳为筒状并套设于自走平台外部，旋转壳内壁设有环形导轨，导向盘通过升降机构安装于自走平台，导向盘连接有至少三个槽轮，所有槽轮依次配合环形导轨并支撑旋转壳，驱动轮连接自走平台，驱动轮外圈内切于旋转壳内壁，以驱动旋转壳绕轴线自转。

2.如权利要求1所述的自走推料机器人，其特征在于，所述驱动轮通过伸缩机构连接于自走平台，伸缩机构固定端连接自走平台，伸缩端通过转动副连接驱动轮，以调整驱动轮与旋转壳内壁间距。

3.如权利要求1或2所述的自走推料机器人，其特征在于，所述驱动轮外圈包覆有摩擦层，旋转壳内壁对应接触驱动轮的位置设有环形摩擦部。

4.如权利要求1所述的自走推料机器人，其特征在于，所述导向盘沿环向设有至少三个支臂，每个支臂远离导向盘轴向的一端连接有至少一个槽轮。

5.如权利要求4所述的自走推料机器人，其特征在于，所述导向盘与旋转壳同轴布置，所有支臂沿导向盘环向均匀布置，支臂沿导向盘径向向外延伸。

6.如权利要求1所述的自走推料机器人，其特征在于，所述升降机构包括升降杆和驱动元件，升降杆通过移动副连接自走平台，驱动元件包括固定端和移动端，驱动元件的固定端连接自走平台，驱动元件的移动端连接升降杆，驱动元件通过升降杆带动导向盘运动，以改变导向盘与自走平台间距。

7.如权利要求6所述的自走推料机器人，其特征在于，所述升降杆轴线两侧分别连接有导向机构，导向机构运动轨迹与升降杆运动轨迹平行。

8.如权利要求1所述的自走推料机器人，其特征在于，所述自走平台包括机架、配重块和自走轮，自走轮和配重块分别安装于机架。

9.如权利要求1所述的自走推料机器人，其特征在于，所述旋转壳内部设有多条环形导轨，多条环形导轨沿旋转壳轴向依次间隔布置，所有环形导轨与旋转壳同轴布置。

10.如权利要求1所述的自走推料机器人，其特征在于，所述自走平台上安装有支架，支架沿旋转壳轴向延伸至旋转壳外。

Images