CN115152641A - 一种自动清扫牛场牛粪机器人及其清扫方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种自动清扫牛场牛粪机器人及其清扫方法，属于养殖用机械设备技术领域。解决了现有的清扫机器人自动化程度低不能够实现对牛粪的自动清扫与收集问题。它包括车体底盘、收集机构、螺旋提升机构和翻斗机构，螺旋提升机构安装在车体底盘前端的支撑板上，翻斗机构安装在车体底盘上，螺旋提升机构和收集机构通过升降机构带动同步升降，收集机构为螺旋提升机构聚集牛粪，聚集的牛粪经螺旋提升机构输送到翻斗机构中，收集牛粪时，上收集仓处于水平状态，双连杆机构遮盖住上收集仓的后端开口处，倾倒牛粪时，上收集仓处于倾斜状态，双连杆机构运动，未遮盖上收集仓的后端开口处。本发明适用于对牛粪进行自动清扫倾倒。

Description

一种自动清扫牛场牛粪机器人及其清扫方法

技术领域

本发明创造属于养殖用机械设备技术领域，尤其是涉及一种自动清扫牛场牛粪机器人及其清扫方法。

背景技术

随着我国牛养殖业的规模、产能的增大，养殖肉牛、奶牛的养殖户增多，养殖工作中对于养殖场牛粪的清理已成为饲养人员最大的工作负担。人工清理牛粪的工作方式简单方便，但是养殖人员的工作量较大，清理效率不高，不能及时清理牛粪。随着养殖人工成本的不断增长，人工清理牛粪这种劳动量大的工作方式已经被新的清理方案替代。目前我国牛粪清理正处于由机械化清理向智能化、自动化清理的过渡阶段。现阶段我国牛场最广泛的清理方式是机械清粪。

机械清粪即使用牵引刮板、机动铲车等大型情节机械设备进入牛场完成清洁任务。相比于人工清粪，机械清粪提高了牛粪清理效率，但其自动化程度较低，需要人工加速与人力装车，因此有必要设计一款自动清扫设备，使该清扫机器人能够实现对牛粪的自动清扫与收集。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种自动清扫牛场牛粪机器人，该机器人能实现对牛场牛粪的自动清理、收集并运输到指定地点的功能；从而降低工作人员劳动力，提高清粪效率。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种自动清扫牛场牛粪机器人，包括车体底盘(4)、收集机构(1)、螺旋提升机构(2)和翻斗机构(3)，所述螺旋提升机构(2)安装在车体底盘(4)前端的支撑板(25)上，所述翻斗机构(3)安装在车体底盘(4)上，所述收集机构(1)设置在螺旋提升机构(2)的前侧或底部，所述螺旋提升机构(2)和收集机构(1)通过升降机构带动同步升降，所述收集机构(1)为螺旋提升机构(2)聚集牛粪，聚集的牛粪经螺旋提升机构(2)输送到翻斗机构(3)中，所述翻斗机构(3)包括上收集仓(13)、电动推杆(16)、电动推杆电机(17)、轴(15)、双连杆机构(14)和下机身壳体(12)，下机身壳体(12)安装在车体底盘(4)上，上收集仓(13)设置在下机身壳体(12)的上方，上收集仓(13)通过双连杆机构(14)与下机身壳体(12)相连，在下机身壳体(12)的后端设有一根轴(15)，在上收集仓(13)的底部设有安装轴(15)的支座，电动推杆(16)的推杆端与上收集仓(13)的底部铰接，电动推杆(16)与车体底盘(4)上的支座连接，电动推杆(16)由电动推杆电机(17)驱动，电动推杆电机(17)带动电动推杆(16)推动上收集仓(13)绕轴(15)转动，收集牛粪时，上收集仓(13)处于水平状态，双连杆机构(14)遮盖住上收集仓(13)的后端开口处，倾倒牛粪时，上收集仓(13)处于倾斜状态，双连杆机构(14)运动，未遮盖上收集仓(13)的后端开口处。

更进一步的，所述升降机构包括丝杠螺母电机(20)、丝杠螺母组件(21)和滑台(22)，丝杠螺母组件(21)安装在支撑板(25)上，所述丝杠螺母电机(20)带动丝杠螺母组件的丝杠旋转，丝杠螺母组件(21)的螺母与安装板(26)连接，安装板(26)与滑台(22)的滑块连接，滑台(22)的滑轨固定在下机身壳体(12)上。

更进一步的，所述螺旋提升机构(2)包括螺旋提升机(18)和螺旋提升电机(19)，螺旋提升电机(19)安装在螺旋提升机(18)的上端，螺旋提升机(18)安装在安装板(26)上且螺旋提升机(18)的下端穿过支撑板(25)布置，工作状态下，螺旋提升机(18)通过丝杠螺母组件(21)下降至与地面接触，牛粪由收集机构(1)聚集，通过螺旋提升机(18)提升抛送至后部翻斗机构(3)；非工作状态下，螺旋提升机(18)通过丝杠螺母组件(21)抬起。

更进一步的，所述车体底盘(4)采用四轮机构，车体底盘包括车底(11)和四个轮(10)，四个轮(10)设置在车体底盘(4)的四周，且四个轮(10)采用电机驱动。

更进一步的，车体底盘(4)上的支座设置在车底(11)上。

更进一步的，当所述收集机构(1)设置在螺旋提升机构(2)的前侧时，所述收集机构(1)包括螺旋搅龙(5)、中间刮板(7)、搅龙电机(8)、搅龙外壳(6)和链传动组件(9)，螺旋搅龙(5)安装在搅龙外壳(6)内，搅龙电机(8)设置在搅龙外壳(6)的上部，搅龙外壳(6)安装在安装板(26)上。

更进一步的，所述螺旋搅龙(5)包括左螺旋部、右螺旋部和中间刮板(7)，所述中间刮板(7)设置在左螺旋部和右螺旋部之间，，搅龙电机(8)通过链传动组件(9)驱动螺旋搅龙(5)运动，牛粪由螺旋搅龙(5)收集并通过中间刮板(7)把牛粪送至螺旋提升机构(2)的入口处。

更进一步的，当所述收集机构(1)设置在螺旋提升机构(2)的底部时，所述收集机构(1)包括扇叶(23)和连接轴(15)，所述连接轴(15)固定在扇叶(23)的上端，扇叶(23)通过连接轴(15)与螺旋提升机(18)的螺旋底端相连，工作时通过螺旋提升电机(19)驱动扇叶(23)旋转把牛粪聚集到中间并卷送至螺旋提升机(18)内。

更进一步的，所述双连杆机构(14)包括第一连杆、第二连杆和后盖，所述第一连杆和第二连杆均设置两个，对称布置在上收集仓(13)的左右两侧，第一连杆的一端与下机身壳体(12)的相应侧转动连接，第一连杆的另一端与同侧的第二连杆的一端转动连接，两个第二连杆的另一端均与后盖一体设置，所述后盖与上收集仓(13)的两侧壁转动连接。

本发明创造的另一目的在于提出一种自动清扫牛场牛粪机器人的清扫方法，包括

执行清扫工作时，螺旋提升机构通过升降机构下降至与地面平行，翻斗机构的上收集仓与地面水平，车体前进通过收集机构把收集到的牛粪聚集到螺旋提升机构的入口，牛粪通过螺旋提升机构被输送到翻斗机构中；

执行运输任务时，螺旋提升机构通过升降机构上升至与车底平齐；

执行倾倒任务时，翻斗机构的电动推杆推动上收集仓上升转动，上收集仓的后端与双连杆机构形成一定角度开口倾倒牛粪。

与现有技术相比，本发明创造所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人的有益效果是：

(1)根据国家的有关资料可以看出，在一些养殖的地方牛粪的污染己经比工业污染更加严重。根据有关调査，每头牛每日排出牛粪约15kg，超过每头猪的每日排粪量5倍多，远超鸡鸭类家禽的每日排泄量。牛粪多，脏，臭，不仅容易滋生病毒和细菌，同时对工作人员的身体健康和身心健康造成了极大的破坏；

本发明创造所述的自动清扫牛场牛粪机器人集清扫、运输、收集为一体，同时具有使用方便、自动化程度高等优点，使用本机器人不仅其缩短作业时间，还减轻了操作人员的工作量，使步骤简单，清粪效率得到提高。

(2)本发明创造所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人，所述的翻斗机构由下机身壳体、上收集仓、双连杆机构、轴、电动推杆、电动推杆电机等组成，上收集仓通过双连杆机构与下机身壳体相连，上收集仓与下机身壳体后部存在一根转动轴，电动推杆由电动推杆电机驱动，可推动上收集仓绕转动轴旋转从而实现倾倒动作；工作时，双连杆机构可以充当上收集仓后盖，防止收集上的牛粪重新掉落到地面上；倾倒牛粪时，双连杆机构旋转使后盖前倾，方便牛粪倾倒。

附图说明

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

图1为本发明创造实施例所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人(搅龙式)的非工作状态下的结构示意图；

图2为本发明创造实施例所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人(搅龙式)的倾倒状态下的结构示意图；

图3为第一种形式收集机构的结构示意图；

图4为车底底盘的结构示意图；

图5为翻斗机构外部的结构示意图；

图6为翻斗机构内部的结构示意图；

图7为螺旋提升机构的结构示意图；

图8为一种自动清扫牛场牛粪机器人(刮板式)的非工作状态下的结构示意图；

图9为一种自动清扫牛场牛粪机器人(刮板式)的倾倒状态下的结构示意图；

图10为第二种形式收集机构的结构示意图。

附图标记说明：

1、收集机构；2、螺旋提升机构；3、翻斗机构；4、车体地盘；5、螺旋搅龙；6、搅龙外壳；7、中间刮板；8、搅龙电机；9、链传动组件；10、轮；11、车底；12、下机身壳体；13、上收集仓；14、双连杆机构；15、轴；16、电动推杆；17、电动推杆电机；18、螺旋提升机；19、螺旋提升电机；20、丝杠螺母电机；21、丝杠螺母组件；22、滑台；23、扇叶；24、连接轴；25、支撑板；26、安装板；27、第一连杆；28、第二连杆；29、后盖；30、轴承座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明创造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创造一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造中的实施例，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，都属于本发明创造保护的范围。

在本发明创造的描述中，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，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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创造中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明创造不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1-图10所示，一种自动清扫牛场牛粪机器人，包括车体底盘4、收集机构1、螺旋提升机构2和翻斗机构3，所述螺旋提升机构2安装在车体底盘4前端的支撑板25上，所述翻斗机构3安装在车体底盘4上，所述收集机构1设置在螺旋提升机构2的前侧或底部，所述螺旋提升机构2和收集机构1通过升降机构带动同步升降，所述收集机构1为螺旋提升机构2聚集牛粪，聚集的牛粪经螺旋提升机构2输送到翻斗机构3中，所述翻斗机构3包括上收集仓13、电动推杆16、电动推杆电机17、轴15、双连杆机构14和下机身壳体12，下机身壳体12安装在车体底盘4上，上收集仓13设置在下机身壳体12的上方，上收集仓13通过双连杆机构14与下机身壳体12相连，在下机身壳体12的后端设有一根轴15，在上收集仓13的底部设有安装轴15的支座，电动推杆16的推杆端与上收集仓13的底部铰接，电动推杆16与车体底盘4上的支座连接，电动推杆16由电动推杆电机17驱动，电动推杆电机17带动电动推杆16推动上收集仓13绕轴15转动，收集牛粪时，上收集仓13处于水平状态，双连杆机构14遮盖住上收集仓13的后端开口处，双连杆机构可以充当上收集仓后盖，防止收集上的牛粪重新掉落到地面上；倾倒牛粪时，上收集仓13处于倾斜状态，双连杆机构14运动，未遮盖上收集仓13的后端开口处，方便牛粪倾倒。

所述升降机构包括丝杠螺母电机20、丝杠螺母组件21和滑台22，丝杠螺母组件21安装在支撑板25上，所述丝杠螺母电机20带动丝杠螺母组件的丝杠旋转，丝杠螺母组件21的螺母与安装板26连接，安装板26与滑台22的滑块连接，滑台22的滑轨固定在下机身壳体12上。丝杠螺母组件的丝杠的上下两端均有轴承，轴承安装在对应的轴承座30内。

所述螺旋提升机构2包括螺旋提升机18和螺旋提升电机19，螺旋提升电机19安装在螺旋提升机18的上端，螺旋提升机18安装在安装板26上且螺旋提升机18的下端穿过支撑板25布置，工作状态下，螺旋提升机18通过丝杠螺母组件21下降至与地面接触，牛粪由收集机构1聚集，通过螺旋提升机18提升抛送至后部翻斗机构3；非工作状态下，螺旋提升机18通过丝杠螺母组件21抬起。

所述车体底盘4采用四轮机构，车体底盘包括车底11和四个轮10，车体底盘4上的支座设置在车底11上，四个轮10设置在车体底盘4的四周，且四个轮10采用电机驱动，电机为交流伺服电机，含减速器、编码器、制动器。

当所述收集机构1设置在螺旋提升机构2的前侧时，所述收集机构1为搅龙式收集机构，包括螺旋搅龙5、中间刮板7、搅龙电机8、搅龙外壳6和链传动组件9，螺旋搅龙5安装在搅龙外壳6内，搅龙电机8设置在搅龙外壳6的上部，搅龙外壳6安装在安装板26上。搅龙外壳6为框架类结构，并不影响中间刮板7收集的物料传送至螺旋提升机构2的入口处；

所述螺旋搅龙5包括左螺旋部、右螺旋部和中间刮板7，所述中间刮板7设置在左螺旋部和右螺旋部之间，搅龙电机8通过链传动组件9驱动螺旋搅龙5运动，牛粪由螺旋搅龙5收集并通过中间刮板7把牛粪送至螺旋提升机构2的入口处。

当所述收集机构1设置在螺旋提升机构2的底部时，所述收集机构1为刮板式收集机构，包括扇叶23和连接轴15，所述连接轴15固定在扇叶23的上端，扇叶23通过连接轴15与螺旋提升机18的螺旋底端相连，工作时通过螺旋提升电机19驱动扇叶23旋转把牛粪聚集到中间并卷送至螺旋提升机18内。

所述双连杆机构14包括第一连杆27、第二连杆28和后盖29，所述第一连杆27和第二连杆28均设置两个，对称布置在上收集仓13的左右两侧，第一连杆27的一端与下机身壳体12的相应侧转动连接，第一连杆27的另一端与同侧的第二连杆28的一端转动连接，两个第二连杆28的另一端均与后盖29一体设置，所述后盖29与上收集仓13的两侧壁转动连接。工作时，双连杆机构可以充当上收集仓后盖，防止收集上的牛粪重新掉落到地面上；倾倒牛粪时，双连杆机构旋转使后盖前倾，方便牛粪倾倒。

一种自动清扫牛场牛粪机器人的清扫方法，包括

执行清扫工作时，螺旋提升机构2通过升降机构下降至与地面平行，翻斗机构3的上收集仓13与地面水平，车体前进通过收集机构1把收集到的牛粪聚集到螺旋提升机构2的入口，牛粪通过螺旋提升机构2被输送到翻斗机构3中；

执行运输任务时，螺旋提升机构2通过升降机构上升至与车底11平齐；

执行倾倒任务时，翻斗机构3的电动推杆16推动上收集仓13上升转动，上收集仓13的后端与双连杆机构14形成一定角度开口倾倒牛粪。

本申请主要用于养殖牛场下对牛粪进行自动清扫倾倒。

以上公开的本发明创造实施例只是用于帮助阐述本发明创造。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明创造仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明创造的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明创造。

Claims (10)

1.一种自动清扫牛场牛粪机器人，其特征在于：包括车体底盘(4)、收集机构(1)、螺旋提升机构(2)和翻斗机构(3)，所述螺旋提升机构(2)安装在车体底盘(4)前端的支撑板(25)上，所述翻斗机构(3)安装在车体底盘(4)上，所述收集机构(1)设置在螺旋提升机构(2)的前侧或底部，所述螺旋提升机构(2)和收集机构(1)通过升降机构带动同步升降，所述收集机构(1)为螺旋提升机构(2)聚集牛粪，聚集的牛粪经螺旋提升机构(2)输送到翻斗机构(3)中，所述翻斗机构(3)包括上收集仓(13)、电动推杆(16)、电动推杆电机(17)、轴(15)、双连杆机构(14)和下机身壳体(12)，下机身壳体(12)安装在车体底盘(4)上，上收集仓(13)设置在下机身壳体(12)的上方，上收集仓(13)通过双连杆机构(14)与下机身壳体(12)相连，在下机身壳体(12)的后端设有一根轴(15)，在上收集仓(13)的底部设有安装轴(15)的支座，电动推杆(16)的推杆端与上收集仓(13)的底部铰接，电动推杆(16)与车体底盘(4)上的支座连接，电动推杆(16)由电动推杆电机(17)驱动，电动推杆电机(17)带动电动推杆(16)推动上收集仓(13)绕轴(15)转动，收集牛粪时，上收集仓(13)处于水平状态，双连杆机构(14)遮盖住上收集仓(13)的后端开口处，倾倒牛粪时，上收集仓(13)处于倾斜状态，双连杆机构(14)运动，未遮盖上收集仓(13)的后端开口处。

2.根据权利要求1所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人，其特征在于：所述升降机构包括丝杠螺母电机(20)、丝杠螺母组件(21)和滑台(22)，丝杠螺母组件(21)安装在支撑板(25)上，所述丝杠螺母电机(20)带动丝杠螺母组件的丝杠旋转，丝杠螺母组件(21)的螺母与安装板(26)连接，安装板(26)与滑台(22)的滑块连接，滑台(22)的滑轨固定在下机身壳体(12)上。

3.根据权利要求2所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人，其特征在于：所述螺旋提升机构(2)包括螺旋提升机(18)和螺旋提升电机(19)，螺旋提升电机(19)安装在螺旋提升机(18)的上端，螺旋提升机(18)安装在安装板(26)上且螺旋提升机(18)的下端穿过支撑板(25)布置，工作状态下，螺旋提升机(18)通过丝杠螺母组件(21)下降至与地面接触，牛粪由收集机构(1)聚集，通过螺旋提升机(18)提升抛送至后部翻斗机构(3)；非工作状态下，螺旋提升机(18)通过丝杠螺母组件(21)抬起。

4.根据权利要求1所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人，其特征在于：所述车体底盘(4)采用四轮机构，车体底盘包括车底(11)和四个轮(10)，四个轮(10)设置在车体底盘(4)的四周，且四个轮(10)采用电机驱动。

5.根据权利要求4所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人，其特征在于：车体底盘(4)上支座设置在车底(11)上。

6.根据权利要求2所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人，其特征在于：当所述收集机构(1)设置在螺旋提升机构(2)的前侧时，所述收集机构(1)包括螺旋搅龙(5)、中间刮板(7)、搅龙电机(8)、搅龙外壳(6)和链传动组件(9)，螺旋搅龙(5)安装在搅龙外壳(6)内，搅龙电机(8)设置在搅龙外壳(6)的上部，搅龙外壳(6)安装在安装板(26)上。

7.根据权利要求6所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人，其特征在于：所述螺旋搅龙(5)包括左螺旋部、右螺旋部和中间刮板(7)，所述中间刮板(7)设置在左螺旋部和右螺旋部之间，搅龙电机(8)通过链传动组件(9)驱动螺旋搅龙(5)运动，牛粪由螺旋搅龙(5)收集并通过中间刮板(7)把牛粪送至螺旋提升机构(2)的入口处。

8.根据权利要求3所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人，其特征在于：当所述收集机构(1)设置在螺旋提升机构(2)的底部时，所述收集机构(1)包括扇叶(23)和连接轴(15)，所述连接轴(15)固定在扇叶(23)的上端，扇叶(23)通过连接轴(15)与螺旋提升机(18)的螺旋底端相连，工作时通过螺旋提升电机(19)驱动扇叶(23)旋转把牛粪聚集到中间并卷送至螺旋提升机(18)内。

9.根据权利要求1所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人，其特征在于：所述双连杆机构(14)包括第一连杆、第二连杆和后盖，所述第一连杆和第二连杆均设置两个，对称布置在上收集仓(13)的左右两侧，第一连杆的一端与下机身壳体(12)的相应侧转动连接，第一连杆的另一端与同侧的第二连杆的一端转动连接，两个第二连杆的另一端均与后盖一体设置，所述后盖与上收集仓(13)的两侧壁转动连接。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种自动清扫牛场牛粪机器人的清扫方法，其特征在于：包括

执行清扫工作时，螺旋提升机构(2)通过升降机构下降至与地面平行，翻斗机构(3)的上收集仓(13)与地面水平，车体前进通过收集机构(1)把收集到的牛粪聚集到螺旋提升机构(2)的入口，牛粪通过螺旋提升机构(2)被输送到翻斗机构(3)中；

执行运输任务时，螺旋提升机构(2)通过升降机构上升至与车底(11)平齐；

执行倾倒任务时，翻斗机构(3)的电动推杆(16)推动上收集仓(13)上升转动，上收集仓(13)的后端与双连杆机构(14)形成一定角度开口倾倒牛粪。

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