CN115338884A - 一种羊舍巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种羊舍巡检机器人，属于农业智能装置技术领域。解决了饲养人员巡视距离远、费时费力，巡视的视频数据无法得到有效的统计和记录，无法评估环境空气微生物粒子个数，无法评估空气消毒效果的问题。本发明的机器人本体底部固定有驱动总成，机器人本体上安装有摄像头旋转升降装置，摄像头旋转升降装置控制摄像头系统的旋转和升降，机器人本体上安装有气体环境检测装置，导航控制器件用于对机器人本体进行导航。本发明按事先布置好的导航路线，自动行走，检测空气中生物粒子个数；且利用网络摄像头采集视频数据，将视频数据存储到工控机，视频数据可从工控机中导出，进而观察进食状态，活动状态，可远程观察羊舍内羊的体貌特征。

Description

一种羊舍巡检机器人

技术领域

本发明属于农业智能装置技术领域，特别是涉及一种羊舍巡检机器人。

背景技术

随着农牧业现代化的发展，越来越多的自动化生产设备应用于大型养殖场，辅助饲养员做饲养工作。由于大型养殖场面积较大，饲养人员的巡视距离、巡视面积较大，费时费力；巡检的视频数据无法得到有效的统计和记录，也无法评估环境空气质量，尤其是空间生物粒子个数。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种羊舍巡检机器人，以解决饲养人员巡视距离远、费时费力，巡视的视频数据无法得到有效的统计和记录，无法评估环境空气微生物粒子个数，无法评估空气消毒效果的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种羊舍巡检机器人，包括机器人本体、全向轮驱动总成、摄像头旋转升降装置、气体环境检测装置、导航控制器件和工控机，所述机器人本体底部固定有驱动总成，所述机器人本体上安装有摄像头旋转升降装置，所述摄像头旋转升降装置控制摄像头系统的旋转和升降，所述机器人本体上安装有气体环境检测装置，用于对周围气体进行检测，所述导航控制器件用于对机器人本体进行导航。

更进一步的，所述摄像头旋转升降装置包括小齿轮驱动电机、小齿轮传动轴、减速器、减速器固定板、过线架、滑台驱动电机、外齿轴承、滑台支撑座、限位块、微动开关、开关支架、转台小齿轮、外齿轴承、滑台丝杆、滑台滑块、摄像头支撑杆、摄像头固定板、摄像头支撑槽、摄像头、缓冲柱、拖链限位板和电缆拖链，

减速器固定在底板上，小齿轮驱动电机通过减速器和小齿轮传动轴驱动转台小齿轮，转台小齿轮驱动外齿轴承的齿圈，外齿轴承的内圈固定在底板上，滑台支撑座固定在外齿轴承的齿圈上，实现小齿轮驱动电机间接驱动滑台支撑座绕外齿轴承的圆心旋转，进而驱动摄像头绕外齿轴承的圆心旋转，旋转范围为±90°，通过微动开关与限位块的碰撞接触，发出信号，控制小齿轮驱动电机的启停，滑台驱动电机驱动滑台丝杆转动，滑台丝杆驱动滑台滑块上下移动，从而带动摄像头系统上下移动，从而控制摄像头系统的升降。

更进一步的，所述摄像头系统包括摄像头支撑杆、摄像头固定板和多个摄像头，所述摄像头固定板上固定有多个摄像头，所述摄像头固定板固定在摄像头支撑杆上，所述摄像头支撑杆与滑台滑块固定。

更进一步的，所述气体环境检测装置包括上壳体、上盖、风扇、检测仪吸气管、层板支撑柱、电气件托板和气体环境检测仪。

所述电气件托板通过层板支撑柱固定在底板上，气体环境检测仪通过气体检测仪固定带固定在电气件托板上，所述气体环境检测仪具有通风风机，可从检测仪吸气口吸气采样，并把气体排放到底板、上壳体和上盖围成的腔体内，再通过风扇将腔体内的空气排放到大气环境。

更进一步的，所述导航控制器件包括磁条传感器固定板和磁条传感器，所述磁条传感器通过磁条传感器固定板固定在底板上，在机器人行进过程中磁条传感器能够感应埋地磁条的位置，使机器人能够沿着埋地磁条前进。

更进一步的，所述导航控制器件还包括一维激光传感器和传感器大支架，所述一维激光传感器通过传感器大支架固定在底板上，用于判断机器人前进方向上有无障碍物(一维激光传感器自身的激光发射器发出激光，激光遇到障碍物后会返回一维激光传感器自身的接收器，然后输出信号表示遇到了障碍物)。

更进一步的，所述导航控制器件还包括扫码镜头，所述扫码镜头固定在上壳体上，用于检测沿着行走路径布置的定位标签，辅助机器人导航定位(在路径关键位置布置好Apriltag标签，扫码镜头可识别标签编码，从而识别标签对应的路径位置)。

更进一步的，所述导航控制器件还包括PLC控制器、扩展模块和驱动器，所述PLC控制器、扩展模块和驱动器用于控制驱动总成驱动轮的转速和方向，进而控制机器人的行走路径(磁条传感器将车体偏离埋地磁条的数据传送给PLC控制器，PLC控制器根据偏离数据经过算法矫正，经扩展模块将脉冲信号发送给PLC控制器，通过调整各轮驱动电机的转速和转向来控制机器人的行进方向和行进速度)。

更进一步的，所述导航控制器件还包括电池、电量显示屏和急停按钮，所述电量显示屏、急停按钮和电池用于给机器人的各用电器件供电或断电(电量显示屏用于显示电池电量，当电量不足时，发出报警信息，同时将信号发送给PLC控制器，PLC控制器通过驱动器控制机器人驶回充电位置充电)。

与现有技术相比，本发明所述的羊舍巡检机器人的有益效果是：

(1)本发明按事先布置好的导航路线，自动行走，检测空气中生物粒子个数。

(2)本发明利用网络摄像头采集视频数据，将视频数据存储到工控机，视频数据可从工控机中导出，进而观察进食状态，活动状态，可远程观察羊舍内羊的体貌特征。

(3)本发明可将检测数据上传到数据监控平台，根据记录的检测数据和录像对饲养过程进行调查分析，监控平台发现异常参数发出警报信息。

(4)本发明视频观测范围广，工作时视频摄像头可升起，可旋转。待机时，视频摄像头可降落收回，整机占用空间小，结构紧凑。

附图说明

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

图1为本发明所述的一种羊舍巡检机器人的整体外观的轴侧示意图；

图2为图1拆掉外壳部分后的轴侧示意图；

图3为图1转座部分的局部放大轴侧示意图；

图4为图1拆去上壳后的轴侧示意图；

图5为图1拆去上壳，拆去上盖后的后视轴侧示意图；

图6为上壳体的结构示意图；

图7为图1拆去后下群板和前下群板后的底部轴侧示意图。

图中附图标记：1-底板、2-全向轮驱动总成、3-驱动总成电机驱动器、4-电池、5-一号电池扎带、6-层板支撑柱、7-滑台滑块、8-滑台丝杆、9-摄像头支撑杆、10-摄像头固定板、11-摄像头支撑槽、12-摄像头、13-缓冲柱、14-拖链限位板、15-电缆拖链、16-一维激光传感器、17-传感器大支架、18-导柱、19-磁条传感器固定板、20-磁条传感器、21-螺杆、22-微动开关、23-微动开关支架、24-转台小齿轮、25-外齿轴承、26-转座限位块、27-滑台支架、28-拖链下固定板、29-电气件托板、30-风扇、31-传感器防护罩、32-工控机、33-二维激光传感器、34-扫码镜头、35-检测仪吸气管、36-气体环境检测仪、37-PLC控制器、38-电池、39-后下群板、40-前下群板、41-二号电池扎带、42-充电触头、43-电动推杆、44-扩展模块、45-气体检测仪固定带、46-电量显示屏、47-急停按钮、48-上壳体、49-上盖板、50-滑台驱动电机、51-减速器固定板、52-过线架、53-小齿轮驱动电机、54-小齿轮传动轴、55-减速器。

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、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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。

一、具体实施方式一，参见图1-7说明本实施方式，一种羊舍巡检机器人，包括机器人本体、驱动总成2、摄像头旋转升降装置、气体环境检测装置、导航控制器件和数据存储装置，所述机器人本体底部固定有驱动总成，所述机器人本体上安装有摄像头旋转升降装置，所述摄像头旋转升降装置控制摄像头系统的旋转和升降，所述机器人本体上安装有气体环境检测装置，用于对周围气体进行检测，所述导航控制器件用于对机器人本体进行导航。

底板1通过导柱18、螺杆21与驱动总成2相联结，形成机器人行走底盘。

所述摄像头旋转升降装置包括小齿轮驱动电机53、小齿轮传动轴54、减速器55、减速器固定板51、过线架52、滑台驱动电机50、外齿轴承25、滑台支撑座27、限位块26、微动开关22、开关支架23、转台小齿轮24、外齿轴承25、滑台丝杆8、滑台滑块7、摄像头支撑杆9、摄像头固定板10、摄像头支撑槽11、摄像头12、缓冲柱13、拖链限位板14和电缆拖链15，

减速器55固定在底板1上，小齿轮驱动电机53通过减速器55和小齿轮传动轴54驱动转台小齿轮24，转台小齿轮24驱动外齿轴承25的齿圈，外齿轴承25的内圈固定在底板1上，滑台支撑座27固定在外齿轴承25的齿圈上，实现小齿轮驱动电机53间接驱动滑台支撑座27绕外齿轴承25的圆心旋转，进而驱动摄像头12绕外齿轴承25的圆心旋转，旋转范围为±90°，通过微动开关22与限位块26的碰撞接触，发出信号，控制小齿轮驱动电机53的启停，滑台驱动电机50驱动滑台丝杆8转动，滑台丝杆8驱动滑台滑块7上下移动，从而带动摄像头系统上下移动，从而控制摄像头系统的升降。

所述摄像头系统包括摄像头支撑杆9、摄像头固定板10和多个摄像头12，所述摄像头固定板10上固定有多个摄像头12，所述摄像头固定板10固定在摄像头支撑杆9上，所述摄像头支撑杆9与滑台滑块7固定。

所述气体环境检测装置包括上壳体48、上盖49、风扇30、检测仪吸气管35、层板支撑柱6、电气件托板29和气体环境检测仪36，

所述电气件托板29通过层板支撑柱6固定在底板1上，气体环境检测仪36通过气体检测仪固定带45固定在电气件托板29上，所述气体环境检测仪36具有通风风机，可从检测仪吸气口35吸气采样，并把气体排放到底板1、上壳体48和上盖49围成的腔体内，再通过风扇30将腔体内的空气排放到大气环境。

所述导航控制器件包括磁条传感器固定板19和磁条传感器20，所述磁条传感器20通过磁条传感器固定板19固定在底板1上，在机器人行进过程中磁条传感器20能够感应埋地磁条的位置，使机器人能够沿着埋地磁条前进。

所述导航控制器件还包括一维激光传感器16和传感器大支架17，所述一维激光传感器16通过传感器大支架17固定在底板1上，用于判断机器人前进方向上有无障碍物(一维激光传感器16自身的激光发射器发出激光，激光遇到障碍物后会返回一维激光传感器16自身的接收器，然后输出信号表示遇到了障碍物)。

所述导航控制器件还包括扫码镜头34，所述扫码镜头34固定在上壳体48上，用于检测沿着行走路径布置的定位标签，辅助机器人导航定位(在路径关键位置布置好Apriltag标签，扫码镜头34可识别标签编码，从而识别标签对应的路径位置)。

所述导航控制器件还包括PLC控制器37、扩展模块44和驱动器3，所述PLC控制器37、扩展模块44和驱动器3用于控制驱动总成驱动轮的转速和方向，进而控制机器人的行走路径(磁条传感器20将车体偏离埋地磁条的数据传送给PLC控制器37，PLC控制器37根据偏离数据经过算法矫正，经扩展模块将脉冲信号发送给PLC控制器37，通过调整各轮驱动电机的转速和转向来控制机器人的行进方向和行进速度)。

所述导航控制器件还包括电池38、电量显示屏46和急停按钮47，所述电量显示屏46、急停按钮47和电池38用于给机器人的各用电器件供电或断电。

二维激光传感器33用于判断检测区域内是否有障碍物，如果有障碍物则暂时停机。

所述底板1上固定有可自动伸缩的充电触头42，充电触头42在电动推杆43的推动下伸出机器人壳体，与充电桩极板接触，进行充电。小车如需充电通过PLC控制器37的控制，到达指定位置后，充电触头42伸出接触充电源，充电停止后，充电触头42缩回，小车继续执行巡检任务或者待命。

所述一种羊舍巡检机器人的具体操作过程和工作原理：

机器人启动后，将摄像头12升起，在升起的状态下，电机驱动滑台支撑座27旋转，带动摄像头12绕齿轮轴承的圆心正负90°转动，用以加大观察范围，同时沿工作路线前进，将观察到的影像存储到工控机32。机器人启动后，自动启动气体环境检测仪36，启动风扇30，对车体行走路径上的空气进行采样，同时测出有害气体含量，测出空气的温度和湿度，检测空气中的杂志微粒含量，并将检测数据无线传输至羊舍健康监控管理平台，如有异常参数出现，监控平台将发出警报信息。

以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明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。

Claims (10)

1.一种羊舍巡检机器人，其特征在于：包括机器人本体、全向轮驱动总成(2)、摄像头旋转升降装置、气体环境检测装置和导航控制器件，所述机器人本体底部固定有驱动总成，所述机器人本体上安装有摄像头旋转升降装置，所述摄像头旋转升降装置控制摄像头系统的旋转和升降，所述机器人本体上安装有气体环境检测装置，用于对周围气体进行检测，所述导航控制器件用于对机器人本体进行导航。

2.根据权利要求1所述的羊舍巡检机器人，其特征在于：所述摄像头旋转升降装置包括小齿轮驱动电机(53)、小齿轮传动轴(54)、减速器(55)、减速器固定板(51)、过线架(52)、滑台驱动电机(50)、外齿轴承(25)、滑台支撑座(27)、限位块(26)、微动开关(22)、开关支架(23)、转台小齿轮(24)、外齿轴承(25)、滑台丝杆(8)、滑台滑块(7)、摄像头支撑杆(9)、摄像头固定板(10)、摄像头支撑槽(11)和摄像头(12)，

减速器(55)固定在底板(1)上，小齿轮驱动电机(53)通过减速器(55)和小齿轮传动轴(54)驱动转台小齿轮(24)，转台小齿轮(24)驱动外齿轴承(25)的齿圈，外齿轴承(25)的内圈固定在底板(1)上，滑台支撑座(27)固定在外齿轴承(25)的齿圈上，实现小齿轮驱动电机(53)间接驱动滑台支撑座(27)绕外齿轴承(25)的圆心旋转，进而驱动摄像头(12)绕外齿轴承(25)的圆心旋转，旋转范围为±90°，通过微动开关(22)与限位块(26)的碰撞接触，发出信号，控制小齿轮驱动电机(53)的启停，滑台驱动电机(50)驱动滑台丝杆(8)转动，滑台丝杆(8)驱动滑台滑块(7)上下移动，从而带动摄像头系统上下移动，从而控制摄像头系统的升降。

3.根据权利要求2所述的羊舍巡检机器人，其特征在于：所述摄像头系统包括摄像头支撑杆(9)、摄像头固定板(10)和多个摄像头(12)，所述摄像头固定板(10)上固定有多个摄像头(12)，所述摄像头固定板(10)固定在摄像头支撑杆(9)上，所述摄像头支撑杆(9)与滑台滑块(7)固定。

4.根据权利要求1或2所述的羊舍巡检机器人，其特征在于：所述气体环境检测装置包括上壳体(48)、上盖(49)、风扇(30)、检测仪吸气管(35)、层板支撑柱(6)、电气件托板(29)和气体环境检测仪(36)，

所述电气件托板(29)通过层板支撑柱(6)固定在底板(1)上，气体环境检测仪(36)固定在电气件托板(29)上，所述气体环境检测仪(36)具有通风风机，可从检测仪吸气管(35)吸气采样，并把气体排放到底板(1)、上壳体(48)和上盖(49)围成的腔体内，再通过风扇(30)将腔体内的空气排放到大气环境。

5.根据权利要求1所述的羊舍巡检机器人，其特征在于：所述导航控制器件包括磁条传感器固定板(19)和磁条传感器(20)，所述磁条传感器(20)通过磁条传感器固定板(19)固定在底板(1)上，在机器人行进过程中磁条传感器(20)能够感应埋地磁条的位置，使机器人能够沿着埋地磁条前进。

6.根据权利要求1或5所述的羊舍巡检机器人，其特征在于：所述导航控制器件还包括一维激光传感器(16)和传感器大支架(17)，所述一维激光传感器(16)通过传感器大支架(17)固定在底板(1)上，用于判断机器人前进方向上有无障碍物。

7.根据权利要求1或5所述的羊舍巡检机器人，其特征在于：所述导航控制器件还包括扫码镜头(34)，所述扫码镜头(34)固定在上壳体(48)上，用于检测沿着行走路径布置的定位标签，辅助机器人导航定位。

8.根据权利要求1或5所述的羊舍巡检机器人，其特征在于：所述导航控制器件还包括PLC控制器(37)、扩展模块(44)和驱动器(3)，所述PLC控制器(37)、扩展模块(44)和驱动器(3)用于控制全向轮驱动总成(2)驱动轮的转速和方向，进而控制机器人的行走路径。

9.根据权利要求1所述的羊舍巡检机器人，其特征在于：所述导航控制器件还包括电池(38)、电量显示屏(46)和急停按钮(47)，所述电量显示屏(46)、急停按钮(47)和电池(38)用于给机器人的各用电器件供电或断电。

10.根据权利要求1所述的羊舍巡检机器人，其特征在于：所述底板(1)上固定有可自动伸缩的充电触头(42)，充电触头(42)在电动推杆(43)的推动下伸出机器人壳体，与充电桩极板接触，进行充电。

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