CN113892471B - 一种智能农业机器人及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能农业机器人及其使用方法，其装置包括行车机器人，所述行车机器人设置有机械臂底座、连接机构、行走机构、摄像头、机械臂和太阳能电池板。本发明采用太阳能为能源，将摄像头采集的视频流处理，利用深度学习模型进行图像识别及分割，配合GPRS进行路径规划并控制行走机构沿着行车导轨行进，以及通过计算机处理器进行分析处理实现定点除草或喷药，并将检测和分析数据上传至云平台供工作人员查看。

Description

一种智能农业机器人及其使用方法
技术领域
本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种智能农业机器人及其使用方法。
背景技术
农业是利用动植物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的，农业的劳动对象是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身，农业种植的过程中，需要根据植物的生长状态进行对应的处理作业。
随着机械技术地发展，现今常会利用一些机械设备取代传统的手动作业，但是在植物种植尤其是针对幼苗种植培育的过程中，仍然需要劳动人民观察植物的生长情况才能选择使用设备，仍然需要人工或操作机械进行大面积处理，技术效率低且实际的处理效果也差。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种智能农业机器人及其使用方法。
本发明提出的一种智能农业机器人，包括行车机器人，所述行车机器人设置有：
机械臂底座，设置于中间位置，用于固定各个机构，内部安装有GPRS、计算机处理器和蓄电池组；
连接机构，固定于于机械臂底座外侧，可水平或竖直伸缩；
行走机构，固定于连接机构下方，内设有伺服轮毂用于驱动行车机器人 在行车导轨上行走；
摄像头，竖直固定于机械臂底座下方的行进前端，并与计算机处理器连接；
机械臂，固定于机械臂底座下方的中间位置，用于固定刀头、激光头和喷头；
太阳能电池板，固定于机械臂底座的上方位置。
进一步的，所述连接机构设置有位于机械臂底座两侧的车架纵梁，两个车架纵梁之间的两端位置均铰接转动有四个摆臂，四个摆臂分别设置成两个位于上方的上摆臂和两个位于下方的下摆臂，上摆臂和下摆臂与机械臂底座之间设置成铰接转动，相邻上摆臂和下摆臂之间铰接转动有弹簧连杆，上摆臂和下摆臂远离车架纵梁的位置连接有驱动机构。
进一步的，所述驱动机构设置有转动连接于机械臂底座两端之间的多个连杆，且连杆通过联轴器与摆臂连接，连杆通过联轴器与驱动电机连接，机械臂底座的中间位置固定有多个固定板，固定板开设有与连杆相适配的固定孔。
进一步的，所述机械臂底座的两侧均固定有固定架，且固定架设置有两个分别位于两端的固定环，两个固定环之间套接固定有喷药箱，喷药箱与喷头连接。
进一步的，所述行走机构设置有固定于四角位置的折弯架，且折弯架的底端设置有车轮，折弯架的底端向远离行车机器人中间位置的一端弯折，连接机构与折弯架之间连接有竖直设置的减震器。
进一步的，所述机械臂底座和连接机构构成底盘采用钣金车架。
进一步的，还包括有行车导轨，所述行车导轨等距离分布铺设，植物铺设种植于相邻两个行车导轨之间的位置，行车机器人行走于相邻两个行车导轨上，行车导轨设置有处于中间位置的导轨部以及位于导轨部两侧的支撑部，导轨部的中间向下凹陷，导轨部的两侧设置成向外侧倾斜向上的倾斜面，支撑部竖直设置，支撑部的底部固定有多个第一固定杆，导轨部的底部固定有多个第二固定杆，支撑部的底部外壁位于导轨部底部外壁的下方位置，导轨部顶部外壁的中间位置开设有朝向端部等距离分布的导流槽，导流槽的两侧穿透设置。
进一步的，所述导轨部的底部固定有朝着端部方向等距离分布的辅助件，且辅助件的截面设置成X型结构，辅助件两侧之间的长度大于辅助件两端之间的长度，第二固定杆固定于辅助件的底部，辅助件的两侧均转动连接有缓冲环。
本发明提出的一种智能农业机器人的使用方法，应用上述的一种智能农业机器人，包括以下步骤：采用太阳能为能源，将摄像头采集的视频流处理，利用深度学习模型进行图像识别及分割，配合GPRS进行路径规划并控制行走机构沿着行车导轨行进，以及通过计算机处理器进行分析处理实现定点除草或喷药，并将检测和分析数据上传至云平台供工作人员查看，考虑农田田垄的行距不同以及农作物的生长周期内高度不同，车架采用双四杆机构可以调整中间底盘离地高度，同时可以保证底盘水平，铺设行车导轨使行车机器人在行车导轨上行进。
本发明中的有益效果为：
实际使用时，采用太阳能为能源，将摄像头采集的视频流处理，利用深度学习模型进行图像识别及分割，配合GPRS进行路径规划并控制行走机构沿着行车导轨行进，以及通过计算机处理器进行分析处理实现定点除草或喷药，并将检测和分析数据上传至云平台供工作人员查看，从而利用行车机器人实现对植物尤其是幼苗的针对性处理而提高实际的处理效果，减少人力劳动，实现高度智能化的农业种植，从而提高实际农业种植的工作效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种智能农业机器人的整体结构示意图；
图2为本发明提出的一种智能农业机器人的使用模块结构示意图；
图3为本发明提出的一种智能农业机器人的行车机器人结构示意图；
图4为本发明提出的一种智能农业机器人的行车机器人变形结构示意图；
图5为本发明提出的一种智能农业机器人的右侧结构示意图；
图6为本发明提出的一种智能农业机器人的正面结构示意图；
图7为本发明提出的一种智能农业机器人的俯视结构示意图；
图8为本发明提出的一种智能农业机器人的机械臂底座结构示意图；
图9为本发明提出的一种智能农业机器人的连接机构结构示意图；
图10为本发明提出的一种智能农业机器人的摆臂结构示意图；
图11为本发明提出的一种智能农业机器人的行车导轨顶部结构示意图；
图12为本发明提出的一种智能农业机器人的行车导轨底部结构示意图。
图中：1行车机器人、2行车导轨、3机械臂底座、301固定板、302固定孔、303固定架、4摄像头、5机械臂、6连接机构、601车架纵梁、602摆臂、603弹簧连杆、7行走机构、701折弯架、702车轮、703减震器、8太阳能电池板、9喷药箱、10连杆、11导轨部、1101导流槽、12支撑部、13第一固定杆、14第二固定杆、15辅助件、16缓冲环。
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。
实施例1
参照图1-图4，一种智能农业机器人，包括行车机器人1，行车机器人1设置有：
机械臂底座3，设置于中间位置，用于固定各个机构，内部安装有GPRS、计算机处理器和蓄电池组；
连接机构6，固定于于机械臂底座3外侧，可水平或竖直伸缩；
行走机构7，固定于连接机构6下方，内设有伺服轮毂用于驱动行车机器人 1在行车导轨2上行走；
摄像头4，竖直固定于机械臂底座3下方的行进前端，并与计算机处理器连接；
机械臂5，固定于机械臂底座3下方的中间位置，用于固定刀头、激光头和喷头；
太阳能电池板8，固定于机械臂底座3的上方位置；
实际使用时，采用太阳能为能源，将摄像头采集的视频流处理，利用深度学习模型进行图像识别及分割，配合GPRS进行路径规划并控制行走机构7沿着行车导轨2行进，以及通过计算机处理器进行分析处理实现定点除草或喷药，并将检测和分析数据上传至云平台供工作人员查看，从而利用行车机器人1实现对植物尤其是幼苗的针对性处理而提高实际的处理效果，减少人力劳动，实现高度智能化的农业种植，从而提高实际农业种植的工作效率。
参照图5-图7和图9，本发明中，连接机构6设置有位于机械臂底座3两侧的车架纵梁601，两个车架纵梁601之间的两端位置均铰接转动有四个摆臂602，四个摆臂602分别设置成两个位于上方的上摆臂和两个位于下方的下摆臂，上摆臂和下摆臂与机械臂底座3之间设置成铰接转动，相邻上摆臂和下摆臂之间铰接转动有弹簧连杆603，上摆臂和下摆臂远离车架纵梁601的位置连接有驱动机构，从而利用驱动机构转动摆臂602的一端，而使分别位于两侧的摆臂602向中间弯折，以实现中间位置机械臂底座3的升降作业，而调节摄像头4和机械臂5的高度位置来针对不同高度植物进行处理作业，并且实现两侧车架纵梁601和行走机构7的宽度调节，而适应实际的宽度范围，车架采用双四杆机构可以调整中间底盘离地高度。同时可以保证底盘水平。
参照图9和图10，本发明中，驱动机构设置有转动连接于机械臂底座3两端之间的多个连杆10，且连杆10通过联轴器与摆臂602连接，连杆10通过联轴器与驱动电机连接，机械臂底座3的中间位置固定有多个固定板301，固定板301开设有与连杆10相适配的固定孔302，从而利用驱动电机转动连杆10而实现摆臂602的转动时间升降和宽度调节。
参照图8，本发明中，机械臂底座3的两侧均固定有固定架303，且固定架303设置有两个分别位于两端的固定环，两个固定环之间套接固定有喷药箱9，喷药箱9与喷头连接，以将喷药箱9固定于机械臂底座3的两侧位置进行喷药处理，且将机器人中心处于中间位置，而保证机器人使用的安全性和有效性，以及保证在调整高度和宽度时喷药箱9的平稳性。
参照图9，本发明中，行走机构7设置有固定于四角位置的折弯架701，且折弯架701的底端设置有车轮702，折弯架701的底端向远离行车机器人1中间位置的一端弯折，连接机构6与折弯架701之间连接有竖直设置的减震器703，车轮采用伺服轮毂和万向轮配合，进行差速转向，实现行车机器人的行走作业，以及降低车体内设备的震动作业，而维持机器人长久有效的使用效果。
本发明中，机械臂底座3和连接机构6构成底盘采用钣金车架。
实施例2
参照图1和图11，一种智能农业机器人，还包括有行车导轨，行车导轨2等距离分布铺设，植物铺设种植于相邻两个行车导轨2之间的位置，行车机器人1行走于相邻两个行车导轨2上，行车导轨2设置有处于中间位置的导轨部11以及位于导轨部11两侧的支撑部12，导轨部11的中间向下凹陷，导轨部11的两侧设置成向外侧倾斜向上的倾斜面，支撑部12竖直设置，支撑部12的底部固定有多个第一固定杆13，导轨部11的底部固定有多个第二固定杆14，支撑部12的底部外壁位于导轨部11底部外壁的下方位置，导轨部11顶部外壁的中间位置开设有朝向端部等距离分布的导流槽1101，导流槽1101的两侧穿透设置，从而实际使用时，利用第一固定杆13和第二固定杆14将行车导轨2铺设于地下，行车机器人1行走于行车导轨2上，利用导轨部11和支撑部12的高度差使导轨部2上积留的水从两侧流出，配合导流槽1101使部分积水于导流槽1101内，而避免因为积水导致行车机器人1打滑而影响其拍摄时与作业时位置产生差异，从而避免影响实际的智能化作业效果，且利用行车导轨2两侧的支撑部12隔离外壁的尘土，以及使少量陈尘土随着行车机器人1的行走而震落于导流槽1101内，从而避免尘土飞扬影响正常行驶以及减震器703的正常作业，从而提高实际智能农业机器人的实际使用效果。
参照图12，本发明中，导轨部11的底部固定有朝着端部方向等距离分布的辅助件15，且辅助件15的截面设置成X型结构，辅助件15两侧之间的长度大于辅助件15两端之间的长度，第二固定杆14固定于辅助件15的底部，辅助件15的两侧均转动连接有缓冲环16，在实际使用过程中，利用向两侧延伸呈X型结构的辅助件15而对行车机器人1朝着前进方向对行车导轨2的摩擦进行缓冲，配合转动连接的缓冲环16而对与前进方向垂直的方向摩擦进行缓冲，从而避免行车机器人1在行走的过程中导致行车导轨2发生偏移影响使的作业效果，以进一步增强实际智能农业机器人长久有效的使用效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能农业机器人，包括行车机器人（1），其特征在于，所述行车机器人（1）设置有：
机械臂底座（3），设置于中间位置，用于固定各个机构，内部安装有GPRS、计算机处理器和蓄电池组；
连接机构（6），固定于机械臂底座（3）外侧，可水平或竖直伸缩；
行走机构（7），固定于连接机构（6）下方，内设有伺服轮毂用于驱动行车机器人（1）在行车导轨（2）上行走；
摄像头（4），竖直固定于机械臂底座（3）下方的行进前端，并与计算机处理器连接；
机械臂（5），固定于机械臂底座（3）下方的中间位置，用于固定刀头、激光头和喷头；
太阳能电池板（8），固定于机械臂底座（3）的上方位置；
行车导轨（2），所述行车导轨（2）等距离分布铺设，植物铺设种植于相邻两个行车导轨（2）之间的位置，行车机器人（1）行走于相邻两个行车导轨（2）上，行车导轨（2）设置有处于中间位置的导轨部（11）以及位于导轨部（11）两侧的支撑部（12），导轨部（11）的中间向下凹陷，导轨部（11）的两侧设置成向外侧倾斜向上的倾斜面，支撑部（12）竖直设置，支撑部（12）的底部固定有多个第一固定杆（13），导轨部（11）的底部固定有多个第二固定杆（14），支撑部（12）的底部外壁位于导轨部（11）底部外壁的下方位置，导轨部（11）顶部外壁的中间位置开设有朝向端部等距离分布的导流槽（1101），导流槽（1101）的两侧穿透设置，所述导轨部（11）的底部固定有朝着端部方向等距离分布的辅助件（15），且辅助件（15）的截面设置成X型结构，辅助件（15）两侧之间的长度大于辅助件（15）两端之间的长度，第二固定杆（14）固定于辅助件（15）的底部，辅助件（15）的两侧均转动连接有缓冲环（16），利用导轨部（11）和支撑部（12）的高度差使导轨部（11 ）上积留的水从两侧流出。
2.根据权利要求1所述的一种智能农业机器人，其特征在于，所述连接机构（6）设置有位于机械臂底座（3）两侧的车架纵梁（601），两个车架纵梁（601）之间的两端位置均铰接转动有四个摆臂（602），四个摆臂（602）分别设置成两个位于上方的上摆臂和两个位于下方的下摆臂，上摆臂和下摆臂与机械臂底座（3）之间设置成铰接转动，相邻上摆臂和下摆臂之间铰接转动有弹簧连杆（603），上摆臂和下摆臂远离车架纵梁（601）的位置连接有驱动机构。
3.根据权利要求2所述的一种智能农业机器人，其特征在于，所述驱动机构设置有转动连接于机械臂底座（3）两端之间的多个连杆（10），且连杆（10）通过联轴器与摆臂（602）连接，连杆（10）通过联轴器与驱动电机连接，机械臂底座（3）的中间位置固定有多个固定板（301），固定板（301）开设有与连杆（10）相适配的固定孔（302）。
4.根据权利要求1所述的一种智能农业机器人，其特征在于，所述机械臂底座（3）的两侧均固定有固定架（303），且固定架（303）设置有两个分别位于两端的固定环，两个固定环之间套接固定有喷药箱（9），喷药箱（9）与喷头连接。
5.根据权利要求1所述的一种智能农业机器人，其特征在于，所述行走机构（7）设置有固定于四角位置的折弯架（701），且折弯架（701）的底端设置有车轮（702），折弯架（701）的底端向远离行车机器人（1）中间位置的一端弯折，连接机构（6）与折弯架（701）之间连接有竖直设置的减震器（703）。
6.根据权利要求1所述的一种智能农业机器人，其特征在于，所述机械臂底座（3）和连接机构（6）构成底盘采用钣金车架。
7.一种智能农业机器人的使用方法，根据权利要求1至6中任意一项所述的一种智能农业机器人，其特征在于，包括以下步骤：采用太阳能为能源，将摄像头采集的视频流处理，利用深度学习模型进行图像识别及分割，配合GPRS进行路径规划并控制行走机构（7）沿着行车导轨（2）行进，以及通过计算机处理器进行分析处理实现定点除草或喷药，并将检测和分析数据上传至云平台供工作人员查看，考虑农田田垄的行距不同以及农作物的生长周期内高度不同，车架采用双四杆机构可以调整中间底盘离地高度，同时可以保证底盘水平，铺设行车导轨（2）使行车机器人（1）在行车导轨（2）上行进。
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