CN116654148A - 农业温室内苗床的自动搬运机器人及自动搬运系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于农业温室内苗床的自动搬运机器人及自动搬运系统。自动搬运机器人用于运送苗床，自动搬运机器人包括车架、行走组件、第一视觉组件、第二视觉组件、升降组件和控制器。控制器用于接收调度系统发出的苗床转运指令；根据苗床转运指令控制第一视觉组件实时获取当前位置的地标信息；根据地标信息控制行走组件行进至第一位置；控制第二视觉组件获取苗床图像信息；根据苗床图像信息控制行走组件调节位姿；控制升降组件将第一位置的苗床举升后，转运至第二位置。如此，自动搬运机器人可以替代人工搬运，降低了温室内的人力使用成本，解决了在恶劣环境人工搬运的安全问题，提高了苗床转运的效率和安全性。

Description

农业温室内苗床的自动搬运机器人及自动搬运系统

技术领域

本发明涉及苗床转运技术领域，尤其涉及一种用于农业温室内苗床的自动搬运机器人及用于农业温室内苗床的自动搬运系统。

背景技术

温室的植物大都采用苗床进行培育，植物在苗床中的生长期间，需经历播种、成苗、嫁接、愈合、移栽、出产等多个环节，在每个不同的生长期间，作物都需搬运到不同环境的生长区域，如温度、湿度、光照等不同的温室环境中。

目前，大部分温室的苗床转运还是通过人工或叉车转运，然而，人工转运的方式存在转运路线长、转运速度慢、转运效率低的问题，在高温高湿的温室环境中，生产环境恶劣，驾驶叉车进行转运存在安全隐患，且受空间限制，驾驶叉车容易磕碰苗床，苗床转运的安全性较低。

发明内容

本发明提供一种用于农业温室内苗床的自动搬运机器人及用于农业温室内苗床的自动搬运系统。

本发明实施方式提供了一种用于农业温室内苗床的自动搬运机器人，所述自动搬运机器人包括：

车架；

行走组件，位于所述车架的底部一侧；

第一视觉组件，安装于所述车架底部；

升降组件，位于所述车架背离所述行走组件的一侧；

第二视觉组件，与所述升降组件同侧安装于所述车架；

控制器，与所述行走组件、所述第一视觉组件、所述升降组件和所述第二视觉组件电性连接，所述控制器用于：

接收调度系统发出的苗床转运指令；

根据所述苗床转运指令控制所述第一视觉组件实时获取当前位置的地标信息；

根据所述地标信息控制所述行走组件行进至第一位置；

控制所述第二视觉组件获取苗床图像信息；

根据所述苗床图像信息控制所述行走组件调节位姿；

控制所述升降组件将所述第一位置的苗床举升后，转运至第二位置。

在某些实施方式中，所述控制器还用于：

发送所述苗床的转运信息至云端。

在某些实施方式中，所述控制器还用于：

根据所述地标信息控制所述行走组件从所述第一位置行进至第三位置并控制所述升降组件将所述苗床转运至所述第三位置，所述第三位置位于所述第一位置与所述第二位置之间；

根据所述苗床转运指令控制所述行走组件进行位姿调节以改变所述车架与所述苗床的相对位置；

根据所述地标信息控制所述行走组件行进至所述第二位置并控制所述升降组件将所述第三位置的苗床转运至所述第二位置。

在某些实施方式中，所述行走组件包括第一子驱动组件和第二子驱动组件，所述控制器还用于：

根据所述地标信息确定行进方向；

根据所述行进方向分别调节所述第一子驱动组件和所述第二子驱动组件的转速，以使所述自动搬运机器人沿行进方向行进。

在某些实施方式中，所述行走组件还包括：

悬挂支架，连接所述车架；

驱动轮，连接所述悬挂支架，所述驱动轮用于控制所述自动搬运机器人移动；

弹簧件，连接所述车架和所述悬挂支架；

多个万向轮，环绕所述驱动轮设置并分别连接所述车架。

在某些实施方式中，所述升降组件包括：

升降杆；

托架，位于所述升降杆上，所述托架被配置为承载所述苗床；

驱动电机，用于驱动所述升降杆带动所述托架靠近或远离所述车架。

在某些实施方式中，所述托架包括多个定位件，所述定位件包括：

承载部，所述承载部呈矩形；

四个限位部，四个所述限位部分布于所述承载部的四个角落。

在某些实施方式中，相邻两个所述限位部之间的夹角呈钝角。

本发明实施方式还提供了一种用于农业温室内苗床的自动搬运系统，所述自动搬运系统包括上述任一项所述的自动搬运机器人。

本申请的自动搬运机器人，通过设置控制器控制第一视觉组件获取地标信息，以控制行走组件根据地标信息行走至第一位置，在第一位置举起苗床后，控制行走组件根据地标信息行走至第二位置，并在第二位置放下苗床，从而完成苗床转运，如此，自动搬运机器人可以替代人工搬运，降低了温室内的人力使用成本，解决了在恶劣环境人工搬运的安全问题，提高了苗床转运的效率和安全性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的自动搬运机器人的结构示意图；

图2是本发明实施方式的自动搬运机器人的结构示意图；

图3是图2的局部的示意图；

图4是图1的局部的示意图。

主要元件符号说明：

自动搬运机器人100、车架10、行走组件20、第一子驱动组件21、第二子驱动组件22、悬挂支架23、驱动轮24、弹簧件25、万向轮26、第一视觉组件30、升降组件40、升降杆41、托架42、定位件421、承载部4211、限位部4212、驱动电机43、第二视觉组件50。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请结合图1和图2，本发明提供了一种自动搬运机器人100，自动搬运机器人100用于运送苗床，自动搬运机器人100包括车架10、行走组件20、第一视觉组件30、升降组件40、第二视觉组件50和控制器(未示出)。

具体地，车架10可以呈矩形设置，行走组件20朝向地面设置，也即是，行走组件20安装于车架10的底部一侧，行走组件20用于带动车架10进行位移。第一视觉组件30安装于车架10上，第一视觉组件30与行走组件20位于车架10同一侧，也即是，第一视觉组件30安装于车架10底部，第一视觉组件30可以是摄像头，第一视觉组件30用于识别贴于地面的地标，地标可以包括导航色带和定位二维码等预设标识，第一视觉组件30通过识别导航色带可以确定行走组件20的行进方向，通过识别定位二维码可以确定行走组件20的当前位置。

升降组件40位于车架10背离行走组件20一侧，升降组件40可以通过升降实现举起和放下苗床。第二视觉组件50设置于车架10背离第一视觉组件30一侧，也即是，第二视觉组件50与升降组件40安装于车架10同一侧，第二视觉组件50可以是摄像头，第二视觉组件50可以朝向苗床进行拍照，从而获取苗床的图像信息。苗床朝向第二视觉组件50的一侧可以设置有二维码，每个苗床对应独一无二的二维码。控制器分别与行走组件20、第一视觉组件30、升降组件40和第二视觉组件50电性连接，控制器可以为集成电路等电控装置，控制器用于接收云端指令和控制行走组件20、第一视觉组件30、升降组件40以及第二视觉组件50。

进一步地，在需要进行苗床转运的情况下，工作人员可以通过人机交互界面、云端等调度系统发送苗床转运指令，控制器接收调度系统发送的苗床转运指令，控制器根据苗床转运指令控制第一视觉组件30开启，第一视觉组件30开始实时识别地面的地标以获取当前位置的地标信息，例如，第一视觉组件30可以识别当前位置的导航色带和定位二维码，导航色带可以引导行走组件20的行进路线，定位二维码可以表示当前位置的坐标信息或编号信息。

更进一步地，控制器可以根据苗床转运指令发送第一行走指令至行走组件20，使得行走组件20根据地标信息行进至第一位置，也即是，行走组件20沿导航色带行进，当第一视觉组件30识别到第一位置的定位二维码时，确定行走组件20已行进至第一位置。在自动搬运机器人100移动到第一位置的情况下，控制器可以控制第二视觉组件50开启，第二视觉组件50朝向苗床进行拍照，从而获取苗床的图像信息，第二视觉组件50可以识别苗床的序列、位置和方向，也即是，第二视觉组件50可以分析苗床图像信息计算苗床与自动搬运机器人100的相对位置，并根据相对位置调节行走组件20的位姿，使得自动搬运机器人100与苗床正对设置。

更进一步地，在行走组件20完成位姿调节后，升降组件40在第一位置升起以举起苗床，控制器发送第二行走指令至行走组件20，使得行走组件20根据地标信息行进至第二位置，也即是，行走组件20沿导航色带行进，当第一视觉组件30识别到第二位置的定位二维码时，确定行走组件20已行进至第二位置。升降组件40在第二位置下降以放置苗床，从而完成苗床转运。其中，第一位置为苗床起始位置，第二位置为苗床的运送目的地。

本申请的自动搬运机器人100，通过设置控制器控制第一视觉组件30获取地标信息，以控制行走组件20根据地标信息行走至第一位置，第二视觉组件50在第一位置识别苗床的序列、位置和方向，并控制行走组件20调节车架10与苗床的相对位置，进而控制升降组件40在第一位置举起苗床，控制行走组件20根据地标信息行走至第二位置，并在第二位置放下苗床，从而完成苗床转运，如此，自动搬运机器人100可以替代人工搬运，降低了温室内的人力使用成本，解决了在恶劣环境人工搬运的安全问题，提高了苗床转运的效率和安全性。

应当说明的是，控制器还可以在第二视觉组件50获取苗床的图像信息后，将苗床的转运信息上传至云端进行存储，从而使得苗床的转运流程可追溯，工作人员通过追溯苗床的转运流程可以追溯苗床上放置的作物在温室的状况。转运信息可以包括转运时间、转运温室编号、目的地温室编号等，具体在此不做限定。

在一些示例中，在升降组件40举起苗床的情况下，控制器还可以控制行走组件20根据地标信息从第一位置行进至第三位置，也即是，行走组件20沿导航色带行进，直到第一视觉组件30识别到第三位置的定位二维码，第三位置设置有临时存放架，升降组件40在第三位置将苗床放置于临时存放架。控制器可以控制行走组件20进行位姿调节，从而改变车架10与苗床的相对位置，例如，控制器可以控制行走组件20在第三位置旋转90°，并控制第二视觉组件50获取当前苗床图像信息，从而调节行走组件20，使得自动搬运机器人100与苗床正对设置。

进一步地，控制器控制升降组件40再次升起，从而举起苗床，并控制行走组件20从第三位置行进至第二位置，在行走组件20行进至第二位置的情况下，控制器控制升降组件40下降，从而放下苗床，实现苗床的转运。

如此，通过在第三位置设置临时存放架，控制自动搬运机器人100将苗床转运至第三位置，并控制自动搬运机器人100在第三位置进行位姿调节后将苗床从第三位置转运至第二位置，实现了在苗床转运途中进行位姿调节，满足了温室环境在不同布局的情况下，不同苗床位姿的存放需求。

请参阅图2，在某些实施方式中，行走组件20包括第一子驱动组件21和第二子驱动组件22。

具体地，第一子驱动组件21和第二子驱动组件22可以共同工作，使得行走组件20进行位移，例如，在控制器控制行走组件20根据地标信息进行直行的情况下，控制器可以控制第一子驱动组件21和第二子驱动组件22保持相同转速，从而使得行走组件20直线行驶，在控制组件控制行走组件20进行转弯的情况下，控制器可以根据实际情况分别调节第一子驱动组件21和第二子驱动组件22的转速，使得行走组件20沿导航色带转弯。

应当说明的是，行走组件20设置有差速装置，使得行走组件20可以根据第一子驱动组件21和第二子驱动组件22的转速进行转弯。

如此，行走组件20通过设置第一子驱动组件21和第二子驱动组件22，通过控制器控制第一子驱动组件21和第二子驱动组件22的转速，使得自动搬运机器人100可以实现直行和转弯行进，从而满足转运苗床过程中的运送方向要求。

请参阅图2和图3，在某些实施方式中，行走组件20还包括悬挂支架23、驱动轮24、弹簧件25和多个万向轮26。

具体地，悬挂支架23连接车架10，驱动轮24安装在悬挂支架23上，驱动轮24用于控制自动搬运机器人100移动，驱动轮24可以包括多个，例如，驱动轮24可以是两个，两个驱动轮24沿行走组件20前进方向的垂直方向间隔设置，第一子驱动组件21可以驱动其中一个驱动轮24，第二子驱动组件22可以驱动另一个驱动轮24。在第一子驱动组件21和第二子驱动组件22调节两个驱动轮24的转速保持一致的情况下，行走组件20保持直线前进。在第一子驱动组件21和第二子驱动组件22调节两个驱动轮24的转速不一致的情况下，行走组件20可以调节行进方向。

进一步地，弹簧件25的一端连接车架10，另一端连接悬挂支架23，弹簧件25可以是压缩弹簧、橡胶弹簧和复合弹簧等减振弹簧。多个万向轮26环绕驱动轮24设置于车架10上，例如，车架10可以为矩形，万向轮26可以是四个，四个万向轮26设置于车架10的四个角落。万向轮26用于支撑车架10，万向轮26为从动轮，也即是，万向轮26的行进方向跟从驱动轮24变换。

更进一步地，在自动搬运机器人100行进过程中，温室内的路面可能出现凹凸不平的区域，弹簧件25可以抵压悬挂支架23使得驱动轮24与地面抵接，从而保证驱动轮24持续提供驱动力，例如，在行进路面出现凹陷的情况下，弹簧件25在弹性力的作用下伸长，从而使得驱动轮24抵压凹陷面，驱动轮24持续驱动，在行进路面出现凸起的情况下，弹簧件25压缩，使得驱动轮24可以顺着凸起抬升，多个万向轮26保持与路面接触支撑车架10。

如此，行走组件20通过设置驱动轮24可以提供驱动力，从而驱动自动搬运机器人100移动，通过设置悬挂支架23连接车架10和驱动轮24，弹簧件25连接车架10和悬挂支架23，使得驱动轮24悬空设置，在出现路面凹凸不平时，弹簧件25进行伸缩，保证了驱动轮24持续提供驱动力，通过设置多个万向轮26支撑车架10，从而使得自动搬运机器人100在工作时保持平稳，避免了出现颠簸导致苗床倾覆的问题。

请参阅图1，在某些实施方式中，升降组件40包括升降杆41、托架42和驱动电机43。

具体地，托架42设置于升降杆41上，托架42用于承载苗床，驱动电机43连接升降杆41，驱动电机43用于驱动升降杆41带动托架42靠近或远离车架10，也即是，驱动电机43可以驱动升降杆41进行升降，从而实现托架42托起和放下苗床。

进一步地，请结合图4，托架42包括多个定位件421，例如，托架42可以呈矩形设置于升降杆41上，定位件421可以包括四个，四个定位件421设置于矩形托架42的四个角落。定位件421用于在升降组件40进行上升时，导正和定位苗床。定位件421包括承载部4211和四个限位部4212，承载部4211呈矩形设置，承载部4211用于承载苗床，限位部4212呈锥形设置，四个限位部4212分别设置于承载部4211的四个角落，在升降组件40举起苗床的过程中，定位件421承接苗床，其中，苗床与锥形限位部4212接触，在重力的作用下，苗床沿限位部4212的锥面滑向承载部4211，从而完成苗床的导正和定位。

应当说明的是，相邻两个限位部4212之间的夹角呈钝角设置，从而增大限位部4212的定位范围，并减少限位部4212的锥面坡度，一方面可以保证苗床落入承载部4211，另一方面可以减缓苗床滑向承载部4211的速度，使得苗床滑动平稳。

如此，升降组件40通过设置升降杆41和托架42，可以使得托架42进行上升举起苗床，以及使得托架42下降放下苗床，通过设置驱动电机43可以驱动升降杆41进行升降，托架42通过设置多个定位件421可以在举起苗床的过程中，对苗床进行定位，从而保证举起苗床，定位件421通过限位部4212可以避免苗床在转运过程中晃动和坠落，提高了苗床转运的安全性。

本发明还提供了一种用于农业温室内苗床的自动搬运系统，自动搬运系统包括自动搬运机器人，自动搬运系统通过加装无线或有线网络控制自动搬运机器人与其它温室设备，例如，其它温室设备可以包括播种机、移栽机等农作物培育机器，在播种机完成苗床播种后，自动搬运系统可以控制自动搬运机器人100将苗床转运至适宜温养种子的温室，在移栽机完成农作物移栽后，自动搬运系统可以控制自动搬运机器人100将苗床转运至适宜农作物生长的温室。

本申请的自动搬运系统，通过设置自动搬运机器人100替代人工搬运，降低了温室内的人力使用成本，解决了在恶劣环境人工搬运的安全问题，提高了苗床转运的效率和安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于农业温室内苗床的自动搬运机器人，其特征在于，所述自动搬运机器人包括：

车架；

行走组件，位于所述车架的底部一侧；

第一视觉组件，安装于所述车架底部；

升降组件，位于所述车架背离所述行走组件的一侧；

第二视觉组件，与所述升降组件同侧安装于所述车架；

控制器，与所述行走组件、所述第一视觉组件、所述升降组件和所述第二视觉组件电性连接，所述控制器用于：

接收调度系统发出的苗床转运指令；

根据所述苗床转运指令控制所述第一视觉组件实时获取当前位置的地标信息；

根据所述地标信息控制所述行走组件行进至第一位置；

控制所述第二视觉组件获取苗床图像信息；

根据所述苗床图像信息控制所述行走组件调节位姿；

控制所述升降组件将所述第一位置的苗床举升后，转运至第二位置。

2.根据权利要求1所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述控制器还用于：

发送所述苗床的转运信息至云端。

3.根据权利要求1所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述控制器还用于：

根据所述地标信息控制所述行走组件从所述第一位置行进至第三位置并控制所述升降组件将所述苗床转运至所述第三位置，所述第三位置位于所述第一位置与所述第二位置之间；

根据所述苗床转运指令控制所述行走组件进行位姿调节以改变所述车架与所述苗床的相对位置；

根据所述地标信息控制所述行走组件行进至所述第二位置并控制所述升降组件将所述第三位置的苗床转运至所述第二位置。

4.根据权利要求1所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述行走组件包括第一子驱动组件和第二子驱动组件，所述控制器还用于：

根据所述地标信息确定行进方向；

根据所述行进方向分别调节所述第一子驱动组件和所述第二子驱动组件的转速，以使所述自动搬运机器人沿行进方向行进。

5.根据权利要求4所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述行走组件还包括：

悬挂支架，连接所述车架；

驱动轮，连接所述悬挂支架，所述驱动轮用于控制所述自动搬运机器人移动；

弹簧件，连接所述车架和所述悬挂支架；

多个万向轮，环绕所述驱动轮设置并分别连接所述车架。

6.根据权利要求1所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述升降组件包括：

升降杆；

托架，位于所述升降杆上，所述托架被配置为承载所述苗床；

驱动电机，用于驱动所述升降杆带动所述托架靠近或远离所述车架。

7.根据权利要求6所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述托架包括多个定位件，所述定位件包括：

承载部，所述承载部呈矩形；

四个限位部，四个所述限位部分布于所述承载部的四个角落。

8.根据权利要求7所述的自动搬运机器人，其特征在于，相邻两个所述限位部之间的夹角呈钝角。

9.一种用于农业温室内苗床的自动搬运系统，其特征在于，所述自动搬运系统包括权利要求1-8任一项所述的自动搬运机器人。