CN115119631A - 一种智能农业机器人的机械落锁式装载机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能农业机器人的机械落锁式装载机构，涉及农业机械技术领域，升降机构用于连接底盘总成和行走机构，实现底盘总成的升降，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，包括叉臂、动作机构、勾臂安装座、空框勾臂和满框勾臂，叉臂和勾臂安装座均安装于底盘总成上，叉臂的两端伸出底盘总成的上端，并分别用于伸入空的装载框和已满的装载框下方，空框勾臂、满框勾臂和动作机构均安装于勾臂安装座上，且空框勾臂和满框勾臂的延伸方向分别与叉臂两端的延伸方向平行，动作机构能够在已满的装载框的推动下使满框勾臂移动至勾住已满的装载框。本发明能够实现农产品的自动装载运输，结构简单。

Description

一种智能农业机器人的机械落锁式装载机构

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机械落锁式装载机构。

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管收运全过程较易实现机械化。目前市面上已有技术成熟的叶菜收割机，可实现收获过程的机械化作业，但仍然需要人工搬运与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。

而现有的几种载运模块的装载框牵引机构复杂且电子元器件较多，导致系统故障率的升高。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能农业机器人的机械落锁式装载机构，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，同时结构简单。

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机械落锁式装载机构，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叉臂、动作机构、勾臂安装座、空框勾臂和满框勾臂，所述叉臂和所述勾臂安装座均安装于所述底盘总成上，所述叉臂的两端伸出所述底盘总成的上端，并分别用于伸入空的装载框和已满的装载框下方，所述空框勾臂、所述满框勾臂和所述动作机构均安装于所述勾臂安装座上，且所述空框勾臂和所述满框勾臂的延伸方向分别与所述叉臂两端的延伸方向平行，所述空框勾臂用于勾住空的装载框，所述动作机构能够在已满的装载框的推动下使所述满框勾臂移动至勾住已满的装载框。

优选地，所述叉臂为两个，且两个所述叉臂平行固定于所述勾臂安装座的两侧。

优选地，所述底盘总成的上端面对应两个所述叉臂的位置各开设有一长条槽，所述叉臂安装于所述长条槽内。

优选地，所述勾臂安装座包括底座和滑动座，所述滑动座的下端伸入所述底座内并与所述底座的内壁滑动连接，所述空框勾臂和所述满框勾臂均靠近所述滑动座的上端安装，所述动作机构能够在已满的装载框的推动下动作，并使所述滑动座带动所述空框勾臂和所述满框勾臂下降。

优选地，所述动作机构包括顶杆、转动杆和角度限位器，所述转动杆通过轴承转动安装于所述底座内，且位于所述滑动座外壁与所述底座内壁之间，自然状态下，所述转动杆的上端能够顶住所述滑动座的外壁并阻止所述滑动座下降，所述角度限位器靠近所述转动杆的上端安装于所述底座的内侧壁上，且所述角度限位器能够限制所述转动杆的转动范围，所述顶杆滑动安装于所述底座上，且所述顶杆的一端伸入所述底座内并能够接触所述转动杆下端的内壁，所述顶杆的另一端位于所述底座外部并用于接触已满的装载框；所述顶杆能够在已满的装载框的挤压下向靠近所述底座内的方向推动所述转动杆的下端，并使所述转动杆转动至所述转动杆上端不接触所述滑动座的外壁，实现所述滑动座的下降，向上提所述滑动座，所述转动杆能够在不受所述顶杆的推力时转动至恢复自然状态。

优选地，所述滑动座在靠近所述转动杆的外侧壁上开设有限位槽，所述顶杆的上端能够卡住所述限位槽的上端面。

优选地，所述空框勾臂低于所述满框勾臂，且所述空框勾臂的勾头朝上，所述满框勾臂的勾头朝下。

优选地，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。

优选地，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机械落锁式装载机构，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已满的装载框对齐，便于实现已满的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已满的装载框的转运，装载机构安装于底盘总成上端，且装载机构包括叉臂、动作机构、勾臂安装座、空框勾臂和满框勾臂，叉臂和勾臂安装座均安装于底盘总成上，进而随着行走机构带动底盘总成移动，能够实现叉臂和勾臂安装座向靠近或远离收割机的方向移动，叉臂的两端伸出底盘总成的上端，并分别用于伸入空的装载框和已满的装载框下方，实现对两种装载框的支撑和转运，空框勾臂、满框勾臂和动作机构均安装于勾臂安装座上，且空框勾臂和满框勾臂的延伸方向分别与叉臂两端的延伸方向平行，空框勾臂用于勾住空的装载框，动作机构能够在已满的装载框的推动下使满框勾臂移动至勾住已满的装载框，进而实现两种装载框和空框勾臂与满框勾臂的连接，同时配合叉臂的两端分别支撑空的装载框和已满的装载框，能够实现两种装载框的稳定转运，即，将收割机上的已满的装载框运出，并将空的装载框替换至收割机上，实现自动换框，不需要人工搬运已满的装载框，降低人力成本，提高效率，且整体结构简单。

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机械落锁式装载机构的结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是本发明仅装载空的装载框时的示意图；

图4是本发明带动空的装载框向靠近收割机的方向移动时的示意图；

图5是本发明中叉臂与已满的装载框接触时的示意图；

图6是图5的侧视图；

图7是本发明中满框勾臂与已满的装载框连接时的示意图；

图8是本发明带动已满的装载框脱离收割机时的示意图；

图9是本发明带动空的装载框向靠近收割机的方向移动时的示意图；

图10是本发明带动空的装载框移动至收割机上端时的示意图；

图11是本发明将空的装载框放置于收割机上端后的示意图；

图中：100-智能农业机器人的机械落锁式装载机构，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-叉臂，3-勾臂安装座，301-底座，302-滑动座，4-空框勾臂，5-满框勾臂，6-顶杆，7-升降机构，8-行走机构，801-电机，802-车轮，9-装载框，901-勾环901，10-收割机，11-转动杆，12-角度限位器。

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机械落锁式装载机构，以解决现有的收割机在收割完成后，需要人工搬运已满的装载框，耗费人力，且现有的载运模块结构复杂的技术问题。

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11所示，本发明提供一种智能农业机器人的机械落锁式装载机构100，包括底盘总成1、行走机构8、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8，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10上端的装载框9对齐，便于实现已满的装载框9的自动拾取与转运，通过行走机构8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9的转运，装载机构安装于底盘总成1上端，且装载机构包括叉臂2、动作机构、勾臂安装座3、空框勾臂4和满框勾臂5，叉臂2和勾臂安装座3均安装于底盘总成1上，进而随着行走机构8带动底盘总成1移动，能够实现叉臂2和勾臂安装座3向靠近或远离收割机10的方向移动，叉臂2的两端伸出底盘总成1的上端，并分别用于伸入空的装载框9和已满的装载框9下方，实现对两种装载框9的支撑和转运，空框勾臂4、满框勾臂5和动作机构均安装于勾臂安装座3上，且空框勾臂4和满框勾臂5的延伸方向分别与叉臂2两端的延伸方向平行，空框勾臂4用于勾住空的装载框9，动作机构能够在已满的装载框9的推动下使满框勾臂5移动至勾住已满的装载框9，进而实现两种装载框9和空框勾臂4与满框勾臂5的连接，同时配合叉臂2的两端分别支撑空的装载框9和已满的装载框9，能够实现两种装载框9的稳定转运，即，将收割机10上的已满的装载框9运出，并将空的装载框9替换至收割机10上，实现自动换框，不需要人工搬运已满的装载框9，降低人力成本，提高效率，且整体结构简单。

具体地，叉臂2为两个，且两个叉臂2平行固定于勾臂安装座3的两侧，进而在对两种装载框9支撑的过程中，通过对两种装载框9底部的两侧支撑，提高支撑效果，避免装载框9发生倾覆，影响转运效率。

底盘总成1的上端面对应两个叉臂2的位置各开设有一长条槽，叉臂2安装于长条槽内，且叉臂2的两端能够经长条槽的长度方向上的两端伸出，进而通过长条槽对叉臂2进行限位，提高叉臂2支撑稳定性。

勾臂安装座3包括底座301和滑动座302，滑动座302的下端伸入底座301内并与底座301的内壁滑动连接，进而能够实现滑动座302的升降，空框勾臂4和满框勾臂5均靠近滑动座302的上端安装，动作机构能够在已满的装载框9的推动下动作，并使滑动座302带动空框勾臂4和满框勾臂5下降，实现稳定连接与转运。

动作机构包括顶杆6、转动杆11和角度限位器12，转动杆11通过轴承转动安装于底座301内，且位于滑动座302外壁与底座301内壁之间，进而使得转动杆11仅能在滑动座302外壁和底座301内壁之间转动，自然状态下，转动杆11的上端能够顶住滑动座302的外壁并阻止滑动座302下降，此时满框勾臂5位于已满的装载框9的上方，角度限位器12靠近转动杆11的上端安装于底座301的内侧壁上，且角度限位器12能够限制转动杆11的转动范围，使转动杆11只能在滑动座302外壁和角度限位器12之间转动，避免由于转动杆11转动范围过大，造成无法回位，顶杆6滑动安装于底座301上，且顶杆6的一端伸入底座301内并能够接触转动杆11下端的内壁，顶杆6的另一端位于底座301外部并用于接触已满的装载框9，进而能够通过顶杆6的移动带动转动杆11转动；顶杆6能够在已满的装载框9的挤压下向靠近底座301内的方向推动转动杆11的下端，并使转动杆11绕轴承转动至转动杆11上端不接触滑动座302的外壁，进而不再对滑动座302侧壁支撑，滑动座302在自身重力的作用下下降，并带动满框勾臂5和空框勾臂4下降，使满框勾臂5勾住已满的装载框9，使用行走机构8对底盘总成1换向，以将空的装载框9替换至收割机10上，替换完成后，使行走机构8带动底盘总成1远离收割机10，能够实现蔬菜的转运，在转运至目的地后，向上提滑动座302，满框勾臂5脱离已满的装载框9，将已满的装载框9取下，同时顶杆6不再受已满的装载框9的推力，也不再作用于转动杆11，转动杆11转动至恢复自然状态，并卡住滑动座302的外壁，以便于下一次转运和两种装载框9替换。同时，由于转动杆11的转动范围有限，仅能在滑动座302外壁和角度限位器12所限定的区域内转动，进而能够因自身重力与角度范围的共同作用下实现自动归位，使转动杆11在自然状态下保持支撑滑动座302的外壁的状态。

滑动座302在靠近转动杆11的外侧壁上开设有限位槽，顶杆6的上端能够卡住限位槽的上端面，进而能够实现稳定卡接。

空框勾臂4低于满框勾臂5，且空框勾臂4的勾头朝上，满框勾臂5的勾头朝下，进而在初始状态，利用空框勾臂4勾住空的装载框9的上端勾环901，且叉臂2的一端对空的装载框9进行支撑，使行走机构8带动底盘总成1向靠近收割机10的方向移动，利用升降机构7降低底盘总成1，当底盘总成1移动至靠近收割机10，使叉臂2的另一端伸入收割机10上的已满的装载框9下端，同时已满的装载框9接触并挤压顶杆6，顶杆6作用于转动杆11下端，使转动杆11转动至上端脱离限位槽，滑动座302下降，同时满框勾臂5下降至勾住已满的装载框9，空框勾臂4下降至脱离空的装载框9，使升降机构7举升底盘总成1，以使用叉臂2将已满的装载框9托起，随着行走机构8带动底盘总成1移动，使已满的装载框9脱离收割机10，并换向后将空的装载框9转移至收割机10上(在此过程中，使用升降机构7降低底盘总成1，将空的装载框9放在收割机10上，并通过移动底盘总成1时叉臂2脱离空的装载框9)，在将已满的装载框9转运至目的地后，将空的装载框9放在叉臂2的一端，手提滑动座302，使满载勾臂脱离已满的装载框9，同时，空框勾臂4勾住空的装载框9，以便于下一次转运和替换。

行走机构8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801和车轮802，电机801用于驱动车轮802转动，且电机801能够正转或反转，通过控制各电机801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8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10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、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10前车处于同一水平线上，以便于对已满的装载框9的回收，以及空的装载框9的替换，超声波雷达103和激光雷达101用于采集收割机前车信号信息，并控制底盘总成1缓慢向靠近收割机前车的方向移动，实现满框勾臂5(或空框勾臂4)与已满的装载框9(或空的装载框9)的结合或分离。

利用本实施例中的智能农业机器人的机械落锁式装载机构100实现自动回收收割机10上已满的装载框9，替换空的装载框9，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，且所用机械零部件结构简单，能够有效降低成本。

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 (9)

1.一种智能农业机器人的机械落锁式装载机构，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叉臂、动作机构、勾臂安装座、空框勾臂和满框勾臂，所述叉臂和所述勾臂安装座均安装于所述底盘总成上，所述叉臂的两端伸出所述底盘总成的上端，并分别用于伸入空的装载框和已满的装载框下方，所述空框勾臂、所述满框勾臂和所述动作机构均安装于所述勾臂安装座上，且所述空框勾臂和所述满框勾臂的延伸方向分别与所述叉臂两端的延伸方向平行，所述空框勾臂用于勾住空的装载框，所述动作机构能够在已满的装载框的推动下使所述满框勾臂移动至勾住已满的装载框。

2.根据权利要求1所述的智能农业机器人的机械落锁式装载机构，其特征在于：所述叉臂为两个，且两个所述叉臂平行固定于所述勾臂安装座的两侧。

3.根据权利要求2所述的智能农业机器人的机械落锁式装载机构，其特征在于：所述底盘总成的上端面对应两个所述叉臂的位置各开设有一长条槽，所述叉臂安装于所述长条槽内。

4.根据权利要求1所述的智能农业机器人的机械落锁式装载机构，其特征在于：所述勾臂安装座包括底座和滑动座，所述滑动座的下端伸入所述底座内并与所述底座的内壁滑动连接，所述空框勾臂和所述满框勾臂均靠近所述滑动座的上端安装，所述动作机构能够在已满的装载框的推动下动作，并使所述滑动座带动所述空框勾臂和所述满框勾臂下降。

5.根据权利要求4所述的智能农业机器人的机械落锁式装载机构，其特征在于：所述动作机构包括顶杆、转动杆和角度限位器，所述转动杆通过轴承转动安装于所述底座内，且位于所述滑动座外壁与所述底座内壁之间，自然状态下，所述转动杆的上端能够顶住所述滑动座的外壁并阻止所述滑动座下降，所述角度限位器靠近所述转动杆的上端安装于所述底座的内侧壁上，且所述角度限位器能够限制所述转动杆的转动范围，所述顶杆滑动安装于所述底座上，且所述顶杆的一端伸入所述底座内并能够接触所述转动杆下端的内壁，所述顶杆的另一端位于所述底座外部并用于接触已满的装载框；所述顶杆能够在已满的装载框的挤压下向靠近所述底座内的方向推动所述转动杆的下端，并使所述转动杆转动至所述转动杆上端不接触所述滑动座的外壁，实现所述滑动座的下降，向上提所述滑动座，所述转动杆能够在不受所述顶杆的推力时转动至恢复自然状态。

6.根据权利要求5所述的智能农业机器人的机械落锁式装载机构，其特征在于：所述滑动座在靠近所述转动杆的外侧壁上开设有限位槽，所述顶杆的上端能够卡住所述限位槽的上端面。

7.根据权利要求4所述的智能农业机器人的机械落锁式装载机构，其特征在于：所述空框勾臂低于所述满框勾臂，且所述空框勾臂的勾头朝上，所述满框勾臂的勾头朝下。

8.根据权利要求1所述的智能农业机器人的机械落锁式装载机构，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。

9.根据权利要求1所述的智能农业机器人的机械落锁式装载机构，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。

Images