CN114019979A - 农业机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种农业机器人，农业机器人包括行走机构和作业机构。行走机构用于行走于地表。作业机构包括均与行走机构连接的第一机械臂组件和第二机械臂组件，第一机械臂组件用于刨土并栽种植株，第二机械臂组件用于灌溉完成栽种的植株。自动化程度高，功能齐全，能够独立完成栽种作业，解放劳动力，降低生产成本，效率高。

Description

农业机器人

技术领域

本发明涉及农具领域，具体而言，涉及一种农业机器人。

背景技术

随着科学技术的进步，机器人发展出了种类繁多的型号，被广泛应用到生产生活当中。农业机器人是属于机器人范畴，可以进行采摘、翻土、灌溉等作业，推动了农业向自动化、机械化方向发展。随着经济的发展和城镇化的不断推进，可用耕地面积和劳动力资源不足的问题也开始显现出来。将机器人应用到农业中能够大大提高作业效率和精准度。使用机器人代替人类进行重复性的繁重作业将大大缓解劳动力资源不足带来的问题，降低人工劳动强度和危险性。另外，机器人作业比人工作业更加精准，可以更加合理的利用有限的耕地面积来产出更多的粮食，提高工作效率。机械化和自动化将会是农业发展的趋势和方向。

目前存在的农业机器人功能比较单一，作业方式比较粗糙，结构也比较复杂，成本高，使用场地也比较有限。另外，无法实现精准作业，往往在机器人作业之后还需要人工去完善，给生产方面带来了诸多不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种农业机器人，其能够实现精细化作业，减少人工干预，提高作业效率，提高作业质量。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供一种农业机器人，包括：

行走机构，行走机构用于行走于地表；

以及作业机构，作业机构包括均与行走机构连接的第一机械臂组件和第二机械臂组件，第一机械臂组件用于刨土并栽种植株，第二机械臂组件用于灌溉完成栽种的植株。

在可选的实施方式中，行走机构包括机架以及均与机架连接的行走轮组、水箱和储放室；水箱上设有管道，管道与第二机械臂组件连接，管道具有出水口，第二机械臂用于带动管道运动，以调节出水口的位置；储放室用于收纳植株，第一机械臂组件用于拾取并栽种储放室内的植株。

在可选的实施方式中，储放室内设有层叠排布的多个输送带，每个输送带均用于输送植株，相邻输送带的输送方向相反，且位于下层的输送带用于承接与其相邻的上层的输送带上的植株；储放室的底部设有出料口，位于最下层的输送带用于将植株输送至出料口，以使植株从出料口落下并被第一机械臂组件拾取。

在可选的实施方式中，储放室内设有引导板，引导板与输送带具有锐角，引导板用于与植株的叶片或茎秆抵持，以使位于最下层的输送带上的植株在进入出料口之前倾斜。

在可选的实施方式中，第一机械臂组件包括第一多轴机械关节、夹爪以及限位板，第一多轴机械关节与机架连接，夹爪与第一多轴机械关节连接，夹爪具有可调大小的用于容纳植株的夹持空间；限位板与第一多轴机械关节可转动地连接，且限位板能转动至夹持空间的底部，以承接从出料口落下的植株。

在可选的实施方式中，第一机械臂组件还包括刨土件，第一多轴机械关节的端部设置有电机，电机的输出轴上安装有连接件，夹爪、限位板以及刨土件均与连接件连接，电机用于带动连接件转动，以调节夹爪和刨土件的相对位置。

在可选的实施方式中，第二机械臂组件包括第二多轴机械关节和筒体，筒体与第二多轴机械关节活动连接，筒体设有喷嘴，出水口与喷嘴连通。

在可选的实施方式中，行走轮组包括驱动电机和车轮本体，驱动电机与机架连接，车轮本体与驱动电机的输出轴连接，驱动电机用于带动车轮本体转动。

在可选的实施方式中，农业机器人还包括太阳能电池板，太阳能电池板安装于行走机构上；太阳能电池板同时与行走机构和作业机构电连接。

在可选的实施方式中，农业机器人还包括定位模块，定位模块设于行走机构上。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的农业机器人，将待种植的植株置于行走机构上，行走机构行走于地表，例如行走机构能沿着田垄行走。在行走机构行走过程中，第一机械臂组件先对田地进行刨土作业，然后拾取位于行走机构上的植株并将植株种植于田地中，然后，再进行覆土从而利用土层将植株的根覆盖，也即第一机械臂组件同时具有刨土、种植和覆土等多种功能，功能多样化，作业效率高。当植株完成种植后，利用第二机械臂组件对植株进行灌溉。如此，农业机器人在田地间行走的过程中，能够完成植株的种植和灌溉，从而完成植株的栽种作业，不需要人工进行完善，自动化程度高，降低劳动强度，提高作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的农业机器人的立体结构示意图；

图2为本发明实施例的农业机器人的作业示意图；

图3为本发明实施例的农二机器人的侧向结构示意图；

图4为本发明实施例的储放室的结构示意图；

图5为本发明实施例的第一机械臂组件的部分结构示意图。

图标：

001-田垄；002-植株；100-控制系统；200-行走机构；210-机架；211-承载框架；212-支腿；220-行走轮组；221-车轮本体；222-驱动电机；223-传动结构；230-水箱；240-储放室；241-第一侧壁；242-第二侧壁；243-出料口；250-管道；260-第一输送带；261-第一落料通道；270-第二输送带；271-第二落料通道；280-第三输送带；281-第三落料通道；290-引导板；300-作业机构；310-第一机械臂组件；311-第一多轴机械关节；312-夹爪；313-限位板；314-刨土件；320-第二机械臂组件；321-第二多轴机械关节；323-筒体；324-喷嘴；400-太阳能电池板；500-定位模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、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清楚、完整地描述，显然，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前，为了改善单纯人工进行植株002种植劳动强度大，效率的现象，在农业领域也迎来了自动化改革，大量的农业机器人能够辅助进行农作物的栽种。现有的农业机器人作业过程中，功能较为单一，需要配合人工才能够完成栽种作业，效率不高。

鉴于此，设计者设计了一种农业机器人，自动化程度高，功能齐全，能够独立完成栽种作业，解放劳动力，降低生产成本，效率高。

请参阅图1和图3，本实施例中，农业机器人包括控制系统100以及均与控制系统100通信连接的行走机构200和作业机构300。行走机构200用于行走于地表。作业机构300包括均与行走机构200连接的第一机械臂组件310和第二机械臂组件320，第一机械臂组件310用于刨土并栽种植株002，第二机械臂组件320用于灌溉完成栽种的植株002。

本实施例提供的农业机器人的作业流程如下：

请结合图1和图2，将待种植的植株002置于行走机构200上，行走机构200行走于地表，例如行走机构200能沿着田垄001行走。在行走机构200行走过程中，第一机械臂组件310先对田地进行刨土作业，然后拾取位于行走机构200上的植株002并将植株002种植于田地中，然后，再进行覆土从而利用土层将植株002的根覆盖，也即第一机械臂组件310同时具有刨土、种植和覆土等多种功能，功能多样化，作业效率高。当植株002完成种植后，利用第二机械臂组件320对植株002进行灌溉。如此，农业机器人在田地间行走的过程中，能够完成植株002的种植和灌溉，从而完成植株002的栽种作业，不需要人工进行完善，自动化程度高，降低劳动强度，提高作业效率。

请参阅图3，本实施例中，可选的，行走机构200包括机架210、行走轮组220、水箱230和储放室240，行走轮组220、水箱230和储放室240均与机架210连接，行走轮组220和控制系统100通信连接。

可选的，机架210包括承载框架211和四根支腿212，承载框架211的外轮廓大致为矩形，四根支腿212均与承载框架211连接且位于承载框架211的四个角处。行走轮组220包括四个车轮本体221、驱动电机222和传动结构223，四个车轮本体221分别与四根支腿212可转动地连接，驱动电机222与承载框架211连接，驱动电机222与控制系统100通信连接，且驱动电机222通过传动结构223与四个车轮本体221中的至少一个连接，用于驱动车轮本体221转动。需要说明的是，车轮本体221设置为轮毂较大，胎厚较小的结构，在凹凸不平的地表上行走更加稳定，且占用地表的面积小，为植株002腾出更多的栽种空间。此外，可以设置四个驱动电机222，每个驱动电机222独立控制一个车轮本体221。水箱230设置在承载框架211的上部，水箱230设置有补水口和排水口，补水口处设置有能够打开或关闭补水口的盖体。排水口处连接有一根管道250，管道250为软管或波纹管。管道250远离排水口的一端为出水口，水箱230中的水通过管道250输送。需要说明的是，水箱230中设置有水泵，利用水泵将水抽至管道250，且管道250上设置有阀门，阀门的开度可控，从而调节水流大小。水泵和阀门均与控制系统100连接，便于调控。储放室240具有腔室，储放室240的顶部设置有敞口，底部设置有出料口243。请结合图4，储放室240内布设有多个输送带，多个输送带在储放室240的高度方向上层叠布设，储放室240的高度方向即为农业机器人正常作业时的高度方向，也即竖向方向。每个输送带均在预设轴线上延伸，也即输送带能沿与预设轴线平行的方向输送植株002。同时，在预设轴线上，储放室240具有相对的第一侧壁241和第二侧壁242，多个输送带交错排布，也即相邻输送带中的一个输送带与第一侧壁241具有间距且与第二侧壁242基本贴合时，另一输送带与第二侧壁242具有间距且与第一侧壁241基本贴合，输送带与第一侧壁241或第二侧壁242之间形成的区域即为落料通道。在实际运行过程中，多个输送带配合作用实现植株002的输送，相邻输送带的输送方向相反，且位于最底层的输送带将植株002输送至出料口243处，使得植株002能从出料口243落下。例如，本实施例中，输送带设置有三个，从上至下依次为第一输送带260、第二输送带270和第三输送带280，第一输送带260和第三输送带280均与第一侧壁241具有间距且与第二侧壁242基本接触，第二输送带270与第二侧壁242具有间距且与第一侧壁241基本接触，第一输送带260与第一侧壁241形之间形成第一落料通道261，第二输送带270与第二侧壁242形之间形成第二落料通道271，第三输送带280与第一侧壁241形之间形成第三落料通道281。第一输送带260沿第一方向输送植株002，且植株002从第一落料通道261落入第二输送带270上，第二输送带270沿与第一方向相反的第二方向输送植株002，植株002从第二落料通道271掉落在第三输送带280上，第三输送带280沿第一方向输送植株002，且植株002从第三落料通道281进入出料口243，从出料口243输出。

进一步的，第一侧壁241上设置有引导板290，引导板290与输送带具有锐角，引导板290用于与植株002的叶片或茎秆抵持，以使位于第三输送带280上的植株002在进入出料口243之前倾斜，应当理解，植株002需要通过第三落料通道281进出出料口243，因此，可以理解为引导板290能够在植株002进入第三落料通道281之前先保持倾斜姿态。实际输送过程中，输送带的边缘基本为圆弧面，在输送带上植株002能够保持呈竖向状态，当输送至输送带边缘时，由于植株002底部与输送带接触面的改变，如果植株002未先调整至向输送带清洗的姿态，植株002在接触到输送带边缘的圆弧面时易向远离输送带的方向倾斜，从而易出现植株002卡在落料通道的情况，不利于植株002的输送。而在植株002进入落料通道之前就保持朝向输送带倾斜的姿态，植株002不会向外倾斜，易于进入落料通道，且进入落料通道后保持竖向姿态，能直接进入出料口243。

本实施例中，通过多层输送带配合进行植株002的输送，合理利用纵向空间，节省空间资源，能够储备更多的植株002。应当理解，输送带与控制系统100连接，从而控制输送带的输送速度和启停，例如，可以实现输送带间断式启动，也即在一个植株002从出料口243落下时，输送带停止输送，从而为植株002种植提供足够的时间。并且，由于引导板290的阻挡作用，植株002也不易自动从输送带上进入到落料通道。

请结合图3和图5，本实施例中，可选的，第一机械臂组件310包括第一多轴机械关节311、夹爪312、限位板313和刨土件314，第一多轴机械关节311与机架210连接，第一多轴机械关节311的端部设有电机，电机的输出轴上安装有连接件，夹爪312和限位板313均与连接件连接，夹爪312具有可调大小的用于容纳植株002的夹持空间；限位板313与连接件可转动地配合，且限位板313能转动至夹持空间的底部，以承接从出料口243落下的植株002。在进行植株002种植作业前，先利用电机驱动连接件转动，使刨土件314转动至底部，进行刨土作业，刨土完成后，电机启动，调整第一多轴机械关节311使夹爪312位于出料口243下方，并且限位板313位于夹持空间的底部，输送带将一个植株002输送至出料口243且落下时，植株002能进入夹持空间并落在限位板313上，被限位板313承载。然后，夹爪312启动，夹持空间减小，夹持住植株002，同时，限位板313转动离开夹持空间的底部，再次利用第一多轴机械关节311带动植株002运动，并将植株002插入土地中，夹爪312松开植株002，夹爪312从田地拔出，再次利用刨土件314进行覆土作业，完成栽种。

需要说明的是，第一多轴机械关节311和夹爪312均与控制系统100通信连接。第一多轴机械关节311可以为六轴机械关节，且相邻机械关节垂直设置。夹爪312可以为五指爪，模拟人工手掌。

此外，限位板313可以通过电动机驱动，电动机与控制系统100通信连接。

本实施例中，可选的，第二机械臂组件320包括第二多轴机械关节321和筒体323，筒体323与第二多轴机械关节321活动连接，筒体323设有喷嘴324，管道250的出水口与喷嘴324连通。具体的，管道250的出水口与筒体323上的快接插头连接，从而通过筒体323与喷嘴324连通。利用喷嘴324进行灌溉作业，作业效率高。也即，利用第一机械臂组件310完成植株002栽种后，通过控制第二机械臂组件320，使喷嘴324喷水对植株002进行灌溉作业，配合紧密，植株002栽种完成度高，不需要进行人工完善，降低劳动强度，提高作业效率。

本实施例中，可选的，农业机器人还包括太阳能电池板400和定位模块500，太阳能电池板400安装于行走机构200上；太阳能电池板400同时与行走机构200和作业机构300电连接，为农业机器人的动作提供电力。定位模块500用于定位农业机器人的位置。显然，农业机器人可以包括电池模块，电池模块与太阳能电池板400配合为农业机器人作业提供电力。

需要说明的是，植株002可以是但不限于是秧苗。

本实施例提供的农业机器人，结构简单合理，能够独立完成刨土、栽种、覆土和灌溉的作业，功能强大，减少人工干预，作业效率高。

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)

1.一种农业机器人，其特征在于，包括：

行走机构，所述行走机构用于行走于地表；

以及作业机构，所述作业机构包括均与所述行走机构连接的第一机械臂组件和第二机械臂组件，所述第一机械臂组件用于刨土并栽种植株，所述第二机械臂组件用于灌溉完成栽种的植株。

2.根据权利要求1所述的农业机器人，其特征在于：

所述行走机构包括机架以及均与所述机架连接的行走轮组、水箱和储放室；所述水箱上设有管道，所述管道与所述第二机械臂组件连接，所述管道具有出水口，所述第二机械臂用于带动所述管道运动，以调节所述出水口的位置；所述储放室用于收纳植株，所述第一机械臂组件用于拾取并栽种所述储放室内的植株。

3.根据权利要求2所述的农业机器人，其特征在于：

所述储放室内设有层叠排布的多个输送带，每个所述输送带均用于输送植株，相邻所述输送带的输送方向相反，且位于下层的所述输送带用于承接与其相邻的上层的所述输送带上的植株；所述储放室的底部设有出料口，位于最下层的所述输送带用于将植株输送至所述出料口，以使所述植株从所述出料口落下并被所述第一机械臂组件拾取。

4.根据权利要求3所述的农业机器人，其特征在于：

所述储放室内设有引导板，所述引导板与所述输送带具有锐角，所述引导板用于与所述植株的叶片或茎秆抵持，以使位于最下层的所述输送带上的植株在进入所述出料口之前倾斜。

5.根据权利要求4所述的农业机器人，其特征在于：

所述第一机械臂组件包括第一多轴机械关节、夹爪以及限位板，所述第一多轴机械关节与所述机架连接，所述夹爪与所述第一多轴机械关节连接，所述夹爪具有可调大小的用于容纳植株的夹持空间；所述限位板与所述第一多轴机械关节可转动地连接，且所述限位板能转动至所述夹持空间的底部，以承接从所述出料口落下的植株。

6.根据权利要求5所述的农业机器人，其特征在于：

所述第一机械臂组件还包括刨土件，所述第一多轴机械关节的端部设置有电机，所述电机的输出轴上安装有连接件，所述夹爪、所述限位板以及所述刨土件均与所述连接件连接，所述电机用于带动所述连接件转动，以调节所述夹爪和所述刨土件的相对位置。

7.根据权利要求2所述的农业机器人，其特征在于：

所述第二机械臂组件包括第二多轴机械关节和筒体，所述筒体与所述第二多轴机械关节活动连接，所述筒体设有喷嘴，所述出水口与所述喷嘴连通。

8.根据权利要求2所述的农业机器人，其特征在于：

所述行走轮组包括驱动电机和车轮本体，所述驱动电机与所述机架连接，所述车轮本体与所述驱动电机的输出轴连接，所述驱动电机用于带动所述车轮本体转动。

9.根据权利要求1所述的农业机器人，其特征在于：

所述农业机器人还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板安装于所述行走机构上；所述太阳能电池板同时与所述行走机构和作业机构电连接。

10.根据权利要求1所述的农业机器人，其特征在于：

所述农业机器人还包括定位模块，所述定位模块设于所述行走机构上。

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