CN115119557A - 一种智能农业机器人的隐藏式装载机构 - Google Patents

一种智能农业机器人的隐藏式装载机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能农业机器人的隐藏式装载机构，涉及农业机械技术领域，包括底盘总成、行走机构、升降机构和装载机构，升降机构用于连接底盘总成和行走机构，并实现底盘总成的举升或降低，以及通过行走机构带动底盘总成移动，装载机构安装于底盘总成上端，且装载机构包括驱动件、空框勾臂和满框勾臂，空框勾臂和满框勾臂对称安装于驱动件上，驱动件嵌入底盘总成的上端并能够带动空框勾臂和满框勾臂向靠近或远离收割机的方向移动，并使满框勾臂勾住收割机上的已满装载框，以实现叶菜转运，或使空框勾臂勾住空的装载框，并将空的装载框运至收割机上。该智能农业机器人的隐藏式装载机构能够实现农产品的自动装载运输，提高效率，降低人力成本。

Description

一种智能农业机器人的隐藏式装载机构
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，具体是涉及一种智能农业机器人的隐藏式装载机构。
背景技术
叶菜类蔬菜的物理结构简单，栽培农艺要求低，其在温室设施内的耕种和收运全过程较易实现机械化。目前市面上已有技术成熟的收割机，可实现收获过程的机械化作业，但仍然需要人工搬运或装载并操作运输车将收获的叶菜运出温室设施。尚无智能装载运输设备打通收获与装载运输环节，以配合收割机实现采收运全程无人化作业，导致效率低下，浪费劳动力。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能农业机器人的隐藏式装载机构，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现农产品的自动装载运输，提高效率，降低人力成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种智能农业机器人的隐藏式装载机构，包括底盘总成、行走机构、升降机构和装载机构，所述升降机构用于连接所述底盘总成和所述行走机构，并实现所述底盘总成的举升或降低，以及通过所述行走机构带动所述底盘总成移动，所述装载机构安装于所述底盘总成上端，且所述装载机构包括驱动件、空框勾臂和满框勾臂，所述空框勾臂和所述满框勾臂对称安装于所述驱动件上，所述驱动件嵌入所述底盘总成的上端并能够带动所述空框勾臂和所述满框勾臂向靠近或远离收割机的方向移动，并使所述满框勾臂勾住收割机上的已满装载框，以实现叶菜转运，或使所述空框勾臂勾住空的装载框，并将空的装载框运至收割机上。
优选的，所述底盘总成上端面的中部开设有长凹槽，所述长凹槽的延伸方向与装载框的移动方向一致，所述驱动件安装于所述长凹槽内，且所述驱动件能够带动所述空框勾臂和所述满框勾臂沿所述长凹槽的长度方向往复移动。
优选的，所述底盘总成上还滑动连接两个导向件，两个所述导向件分别位于所述长凹槽的两侧，且均与所述长凹槽平行，所述导向件与所述驱动件连接，并能够在所述驱动件的带动下同步向靠近或远离收割机的方向往复移动，以伸出所述底盘总成上端并对装载框进行支撑，或带动装载框缩回至所述底盘总成上端。
优选的，所述底盘总成上端面对应所述导向件的位置还开设有导向槽，所述导向槽与所述长凹槽平行；所述导向件包括滑轨、两个滑块和多个滚轮，所述滑轨嵌入所述导向槽内，且多个所述滚轮转动安装于所述滑轨上并沿所述滑轨的长度方向均匀排列，两个所述滑块间隔设置且均安装于所述滑轨上端，所述驱动件上安装有连动杆，所述连动杆的两端分别延伸至同一所述滑轨上的两个所述滑块之间，且所述驱动件带动所述连动杆移动至接触所述滑块时，能够通过作用于所述滑块带动所述滑轨伸出所述底盘总成的上端面，并使所述滑轨的一端伸入装载框底部。
优选的，所述底盘总成上还设有限位传感器，所述限位传感器靠近所述导向槽的两端设置，并用于在所述滑块移动至所述导向槽端部时控制所述驱动件停止动作。
优选的，所述驱动件包括电机、链轮组和链条带，所述链条带嵌入所述长凹槽内，且所述链条带与所述链轮组啮合，所述链轮组通过所述电机驱动，并实现所述链条带的正转和反转，所述空框勾臂和所述满框勾臂安装于所述链条带的上端，且所述链条带能够带动所述空框勾臂和所述满框勾臂往复移动。
优选的，所述空框勾臂和所述满框勾臂之间通过勾臂滑块连接，且所述空框勾臂和所述满框勾臂对称安装于所述勾臂滑块的两侧，所述勾臂滑块固定在所述驱动件上。
优选的，所述满框勾臂上均通过弹性件转动安装有一转动勾，所述转动勾与所述底盘总成的上端面垂直并向上延伸，所述底盘总成移动至靠近已满装载框时，所述满框勾臂上的所述转动勾上端能够在已满装载框下端拖拽机构的推动下向靠近所述勾臂滑块的方向旋转，已满装载框下端拖拽机构移动至不接触所述满框勾臂上的所述转动勾时，所述转动勾在所述弹性件的弹性恢复力的作用下恢复竖直状态并卡住已满装载框下端拖拽机构，且所述转动勾在竖直状态无法向远离所述勾臂滑块的方向转动。
优选的，所述行走机构包括四组轮组，且一组所述轮组对应连接一个所述升降机构，所述升降机构安装于所述底盘总成的侧壁上；所述轮组包括电机和车轮，所述电机用于驱动所述车轮转动，且所述电机能够正转或反转。
优选的，所述底盘总成在用于靠近收割机的一侧设有超声波雷达、机械视觉图像采集设备和激光雷达，所述机械视觉图像采集设备用于采集收割机前车定位标识、装载框定位标识与装载框拖拽机构定位标识的图像信息，并控制所述升降机构调整所述底盘总成的高度，使所述底盘总成与收割机前车处于同一水平线上，所述超声波雷达和所述激光雷达用于采集收割机前车信号信息，并控制所述底盘总成向靠近收割机前车的方向移动。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的智能农业机器人的隐藏式装载机构，升降机构用于连接底盘总成和行走机构，并实现底盘总成的举升或降低，进而适应农田中地面高低起伏的情况，以使底盘总成的上端与收割机上端的装载框对齐，便于实现已满装载框的自动拾取与转运，通过行走机构带动底盘总成移动，以调整底盘总成的位置，以及通过移动底盘总成的位置实现装载框的转运，装载机构安装于底盘总成上端，且装载机构包括驱动件、空框勾臂和满框勾臂，空框勾臂和满框勾臂对称安装于驱动件上，驱动件嵌入底盘总成的上端，进而在竖直方向上不突出于车体，降低对作业空间的要求，驱动件能够带动空框勾臂和满框勾臂向靠近或远离收割机的方向移动，并使满框勾臂勾住收割机上的已满装载框，并通过驱动件带动已满装载框移动至位于底盘总成的上端面，以实现叶菜的稳定转运，或使空框勾臂勾住空的装载框，并将空的装载框运至收割机上，以重新装载叶菜，便于实现下一次已满装载框的转运，不需要人工搬运已满装载框，实现自动装载运输，降低人力成本，同时也提高效率。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的智能农业机器人的隐藏式装载机构的结构示意图；
图2是本发明装载空的装载框时的示意图；
图3是本发明中滑轨伸出且未装载已满装载框时的示意图；
图4是本发明中满框勾臂与已满装载框连接时的示意图；
图5是本发明中滑轨伸出且装载已满装载框时的示意图；
图6是本发明同时装载满框装载框和空的装载框时的示意图；
图7是本发明将空的装载框送至收割机时的示意图；
图8是本发明中滑轨与空的装载框分离后的示意图；
图9是收割机上各定位标识的位置示意图；
图中：100-智能农业机器人的隐藏式装载机构，1-底盘总成，101-激光雷达，102-机械视觉图像采集设备，103-超声波雷达，2-链条带，3-导向件，301-滑轨，302-上滚轮，303-滑块，304-下滚轮，4-空框勾臂，5-满框勾臂，6-行走机构，601-电机，602-车轮，7-升降机构，8-连动杆，9-限位传感器，10-装载框，11-收割机前车定位标识，12-装载框定位标识，13-拖拽机构，14-收割机，15-装载框拖拽机构定位标识。
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。
本发明的目的是提供一种智能农业机器人的隐藏式装载机构，以解决现有的收割机在收割完成后，需要人工搬运已满装载框，耗费较多人力，且效率低的技术问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图9所示，本发明提供一种智能农业机器人的隐藏式装载机构100，包括底盘总成1、行走机构6、升降机构7和装载机构，升降机构7用于连接底盘总成1和行走机构6，并实现底盘总成1的举升或降低，进而适应农田中地面高低起伏的情况，以使底盘总成1的上端与收割机14上端的装载框10对齐，便于实现已满装载框10的自动拾取与转运，通过行走机构6带动底盘总成1移动，以调整底盘总成1的位置，以及通过移动底盘总成1的位置实现装载框10的转运，装载机构安装于底盘总成1上端，且装载机构包括驱动件、空框勾臂4和满框勾臂5，空框勾臂4和满框勾臂5对称安装于驱动件上，驱动件嵌入底盘总成1的上端，进而在竖直方向上不突出于车体，降低对作业空间的要求，驱动件能够带动空框勾臂4和满框勾臂5向靠近或远离收割机14的方向移动，并使满框勾臂5勾住收割机14上的已满装载框10，并通过驱动件带动已满装载框10移动至位于底盘总成1的上端面，以实现叶菜的稳定转运，或使空框勾臂4勾住空的装载框10，并将空的装载框10运至收割机14上，以重新装载叶菜，便于实现下一次已满装载框10的转运，不需要人工搬运已满装载框10，实现自动装载运输，降低人力成本，同时也提高效率。
具体地，底盘总成1上端面的中部开设有长凹槽，长凹槽的延伸方向与装载框10的移动方向一致，驱动件安装于长凹槽内，嵌入式安装能够使驱动件在竖直方向上不突出于车体，驱动件能够带动空框勾臂4和满框勾臂5沿长凹槽的长度方向往复移动，进而实现对已满装载框10和空的装载框10的转运。
底盘总成1上还滑动连接两个导向件3，两个导向件3分别位于长凹槽的两侧，且均与长凹槽平行，导向件3与驱动件连接，并能够在驱动件的带动下同步向靠近或远离收割机14的方向往复移动，以伸出底盘总成1上端并对装载框10进行支撑，或带动装载框10缩回至底盘总成1上端，通过两个导向件3对装载框10的下端提供稳定支撑，避免在拾取已满装载框10时，由于下端缺少支撑导致已满装载框10发生倾覆，影响效率。
底盘总成1上端面对应导向件3的位置还开设有导向槽，导向槽与长凹槽平行，导向槽内安装导向件3，进而能够对导向件3导向，限定导向件3的移动方向；导向件3包括滑轨301、两个滑块303和多个滚轮，滑轨301嵌入导向槽内，能够保证滑轨301的移动方向是沿导向槽的长度方向，多个滚轮转动安装于滑轨301上并沿滑轨301的长度方向均匀排列，滚轮分为上滚轮302和下滚轮304，上滚轮302用于接触装载框10的下端面，以辅助装载框10移动，下滚轮304用于接触导向槽的内底面，进而在驱动件带动两个滑轨301移动时，下滚轮304能够辅助滑轨301移动，降低移动阻力，两个滑块303间隔设置且均安装于滑轨301上端，且两个滑块303沿滑轨301的长度方向排列，驱动件上安装有连动杆8，优选的，连动杆8安装于满框勾臂5和空框勾臂4之间，连动杆8的两端分别延伸至同一滑轨301上的两个滑块303之间，且驱动件带动连动杆8移动至接触滑块303时，能够通过作用于滑块303(即通过滑块303对连动杆8的限位实现连动杆8带动滑块303移动)带动滑轨301伸出底盘总成1的上端面，升降机构7对底盘总成1降低，使滑轨301的一端伸入装载框10底部，在需要带回已满装载框10时，通过升降机构7举升底盘总成1，使滑轨301向上托举已满装载框10，实现已满装载框10与收割机14的分离。在实际使用时，将空的装载框10放在空框勾臂4处，当需要勾取收割机14上的已满装载框10，通过升降机构7降低底盘总成1，通过驱动件带动满框勾臂5、空框勾臂4和连动杆8向靠近收割机14的方向移动，在此过程中，空的装载框10也在空框勾臂4的带动下移动，当连动杆8移动至接触滑块303(此滑块303为靠近收割机14一侧的滑块303)，驱动件继续动作，使连动杆8带动滑块303、滑轨301向靠近收割机14的方向伸出底盘总成1上端，且滑轨301伸入至已满装载框10底部(装载框10的下端面设有大凹槽，滑轨301能够伸入至大凹槽内实现对装载框10的支撑)，同时已满装载框10被满框勾臂5勾住，通过升降机构7举升底盘总成1并使已满装载框10脱离收割机14，同时驱动件反转，并通过满框勾臂5将已满装载框10沿滑轨301带至底盘总成1的上端面，在此过程中，当驱动件带动连动杆8移动至接触另一个滑块303时，能够将滑轨301拉回，同时由于有两个滑轨301对已满装载框10支撑，因此在已满装载框10脱离收割机14后，到达底盘总成1的上端之前，能够避免已满装载框10倾覆，在将已满装载框10勾至底盘总成1的过程中，空的装载框10回位，然后通过行走机构6调整底盘总成1的朝向，使空的装载框10处于靠近收割机14的一侧，用同样的方法将空的装载框10送至收割机14上，实现回收已满装载框10，以及替换空的装载框10。
底盘总成1上还设有限位传感器9，限位传感器9靠近导向槽的两端设置，并用于在滑块303移动至导向槽端部时控制驱动件停止动作，避免移动距离过长，影响对装载框10的勾取和替换。优选的，限位传感器9可以设置四个，四个限位传感器9沿同一方向依次排列，其中两个限位传感器9靠近导向槽的两端设置，另外两个限位传感器9靠近处于自然状态下(即滑轨301不伸出时)的两个滑块303的位置设置，在连动杆8移动至位于中间的限位传感器9处时，连动杆8接触滑块303并即将带动滑轨301伸出。
驱动件包括电机601、链轮组和链条带2，链条带2嵌入长凹槽内，实现链条带2的隐藏，且链条带2与链轮组啮合，链轮组通过电机601驱动，并实现链条带2的正转和反转，空框勾臂4和满框勾臂5安装于链条带2的上端，进而通过链条带2的正转和反转带动空框勾臂4和满框勾臂5往复移动，以实现回收已满装载框10和替换空的装载框10。对于驱动件的具体结构，此处仅给出了一种实施例，还可以选用其它常规传动方式，只要能够实现上述技术效果即可。
空框勾臂4和满框勾臂5之间通过勾臂滑块303连接，且空框勾臂4和满框勾臂5对称安装于勾臂滑块303的两侧，勾臂滑块303固定在驱动件上，进而能够实现驱动件带动空框勾臂4和满框勾臂5往复移动，且通过限位传感器9能够对勾臂滑块303的位置进行识别。
满框勾臂5上均通过弹性件(弹性件可以为扭簧)转动安装有一转动勾，转动勾与底盘总成1的上端面垂直并向上延伸，底盘总成1移动至靠近已满装载框10时，满框勾臂5上的转动勾上端能够在已满装载框10下端拖拽机构13(可以设置一推块用于与勾臂滑块303配合)的推动下向靠近勾臂滑块303的方向旋转，已满装载框10下端拖拽机构13移动至不接触满框勾臂5上的转动勾时，拖拽机构13不再对转动勾施力，转动勾在弹性件的弹性恢复力的作用下恢复竖直状态并卡住已满装载框10下端拖拽机构13的一侧，转动勾在竖直状态无法向远离勾臂滑块303的方向转动，即转动勾的转动范围为0-90°(此处可以通过在转动勾上远离勾臂滑块303的一侧设置限位件，以防止转动勾在竖直状态向远离勾臂滑块303的方向转动来实现)，进而实现转动勾能够勾住已满装载框10，并带动已满装载框10移动至位于底盘总成1上端。
行走机构6包括四组轮组，在底盘总成1上相对的两侧壁上各设有两组轮组，且各轮组分别靠近底盘总成1的各角部设置，一组轮组对应连接一个升降机构7，升降机构7安装于底盘总成1的侧壁上，进而通过升降机构7实现底盘总成1的举升和下降；轮组包括电机601和车轮602，电机601用于驱动车轮602转动，且电机601能够正转或反转，通过控制各电机601的转向，能够实现底盘总成1的换向，以满足使用需要。优选的，升降机构7的具体结构可以选用液压缸升降、电磁悬架等，只要能够实现稳定升降，且不影响行走机构6的正常使用即可。
底盘总成1具备农业机器人底盘的原有基本功能，有效简化、减少了作业机械结构，底盘总成1在用于靠近收割机14的一侧设有超声波雷达103、机械视觉图像采集设备102和激光雷达101，机械视觉图像采集设备102用于采集收割机前车定位标识11、装载框定位标识12与装载框拖拽机构定位标识15的图像信息，并控制升降机构7调整底盘总成1的高度，使底盘总成1与收割机14前车处于同一水平线上，以便于对已满装载框10的回收，以及空的装载框10的替换，超声波雷达103和激光雷达101用于采集收割机14前车信号信息，并控制底盘总成1缓慢向靠近收割机14前车的方向移动，实现满框勾臂5(或空框勾臂4)与已满装载框10(或空的装载框10)的结合或分离。
利用本实施例中地智能农业机器人的隐藏式装载机构实现自动回收收割机14上已满装载框10，替换空的装载框10，并自主前往目的地，实现了采收与装载运输环节的全程无人化作业，填补了该领域的空白，且所用机械零部件的技术成熟，因此故障率很低。
本说明书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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种智能农业机器人的隐藏式装载机构，其特征在于：包括底盘总成、行走机构、升降机构和装载机构，所述升降机构用于连接所述底盘总成和所述行走机构，并实现所述底盘总成的举升或降低，以及通过所述行走机构带动所述底盘总成移动，所述装载机构安装于所述底盘总成上端，且所述装载机构包括驱动件、空框勾臂和满框勾臂，所述空框勾臂和所述满框勾臂对称安装于所述驱动件上，所述驱动件嵌入所述底盘总成的上端并能够带动所述空框勾臂和所述满框勾臂向靠近或远离收割机的方向移动，并使所述满框勾臂勾住收割机上的已满装载框，以实现叶菜转运，或使所述空框勾臂勾住空的装载框，并将空的装载框运至收割机上。
2.根据权利要求1所述的智能农业机器人的隐藏式装载机构，其特征在于：所述底盘总成上端面的中部开设有长凹槽，所述长凹槽的延伸方向与装载框的移动方向一致，所述驱动件安装于所述长凹槽内，且所述驱动件能够带动所述空框勾臂和所述满框勾臂沿所述长凹槽的长度方向往复移动。
3.根据权利要求2所述的智能农业机器人的隐藏式装载机构，其特征在于：所述底盘总成上还滑动连接两个导向件，两个所述导向件分别位于所述长凹槽的两侧，且均与所述长凹槽平行，所述导向件与所述驱动件连接，并能够在所述驱动件的带动下同步向靠近或远离收割机的方向往复移动，以伸出所述底盘总成上端并对装载框进行支撑，或带动装载框缩回至所述底盘总成上端。
4.根据权利要求3所述的智能农业机器人的隐藏式装载机构，其特征在于：所述底盘总成上端面对应所述导向件的位置还开设有导向槽，所述导向槽与所述长凹槽平行；所述导向件包括滑轨、两个滑块和多个滚轮，所述滑轨嵌入所述导向槽内，且多个所述滚轮转动安装于所述滑轨上并沿所述滑轨的长度方向均匀排列，两个所述滑块间隔设置且均安装于所述滑轨上端，所述驱动件上安装有连动杆，所述连动杆的两端分别延伸至同一所述滑轨上的两个所述滑块之间，且所述驱动件带动所述连动杆移动至接触所述滑块时，能够通过作用于所述滑块带动所述滑轨伸出所述底盘总成的上端面，并使所述滑轨的一端伸入装载框底部。
5.根据权利要求4所述的智能农业机器人的隐藏式装载机构，其特征在于：所述底盘总成上还设有限位传感器，所述限位传感器靠近所述导向槽的两端设置，并用于在所述滑块移动至所述导向槽端部时控制所述驱动件停止动作。
6.根据权利要求2所述的智能农业机器人的隐藏式装载机构，其特征在于：所述驱动件包括电机、链轮组和链条带，所述链条带嵌入所述长凹槽内，且所述链条带与所述链轮组啮合，所述链轮组通过所述电机驱动，并实现所述链条带的正转和反转，所述空框勾臂和所述满框勾臂安装于所述链条带的上端，且所述链条带能够带动所述空框勾臂和所述满框勾臂往复移动。
7.根据权利要求1所述的智能农业机器人的隐藏式装载机构，其特征在于：所述空框勾臂和所述满框勾臂之间通过勾臂滑块连接，且所述空框勾臂和所述满框勾臂对称安装于所述勾臂滑块的两侧，所述勾臂滑块固定在所述驱动件上。
8.根据权利要求7所述的智能农业机器人的隐藏式装载机构，其特征在于：所述满框勾臂上均通过弹性件转动安装有一转动勾，所述转动勾与所述底盘总成的上端面垂直并向上延伸，所述底盘总成移动至靠近已满装载框时，所述满框勾臂上的所述转动勾上端能够在已满装载框下端拖拽机构的推动下向靠近所述勾臂滑块的方向旋转，已满装载框下端拖拽机构移动至不接触所述满框勾臂上的所述转动勾时，所述转动勾在所述弹性件的弹性恢复力的作用下恢复竖直状态并卡住已满装载框下端拖拽机构，且所述转动勾在竖直状态无法向远离所述勾臂滑块的方向转动。
9.根据权利要求1所述的智能农业机器人的隐藏式装载机构，其特征在于：所述行走机构包括四组轮组，且一组所述轮组对应连接一个所述升降机构，所述升降机构安装于所述底盘总成的侧壁上；所述轮组包括电机和车轮，所述电机用于驱动所述车轮转动，且所述电机能够正转或反转。
10.根据权利要求1所述的智能农业机器人的隐藏式装载机构，其特征在于：所述底盘总成在用于靠近收割机的一侧设有超声波雷达、机械视觉图像采集设备和激光雷达，所述机械视觉图像采集设备用于采集收割机前车定位标识、装载框定位标识与装载框拖拽机构定位标识的图像信息，并控制所述升降机构调整所述底盘总成的高度，使所述底盘总成与收割机前车处于同一水平线上，所述超声波雷达和所述激光雷达用于采集收割机前车信号信息，并控制所述底盘总成向靠近收割机前车的方向移动。
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