CN205454545U - 一种插秧机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种插秧机器人，包括机器人本体、载秧板、插秧手、路径规划模块和行进足，所述机器人本体与载秧板连接，机器人本体与载秧板之间设有可使载秧板相对机器人本体高度可调的连接板，插秧手设置在载秧板自由端，所述路径规划模块包括图像获取单元和控制器，控制器根据图像获取单元的图像制定机器人行走路线，并控制机器人本体底部的行进足。本实用新型的机器人提高了水稻的种植效率，节约了劳动力成本，便于安装操作，易于推广。

Description

一种插秧机器人

技术领域

本实用新型属于农用机器人技术领域，具体涉及一种插秧机器人。

背景技术

然而，自古以来插秧就是一项极其辛苦的工作。农民们要花费大量的时间，在泥泞的稻田里猫着腰一棵接一棵地插秧。而要完成好这项工作，这就需要插秧的人要有相当的经验和熟练的技能，本实用新型设计一种机器人使农民们从插秧这项烦琐的劳动中摆脱出来。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种插秧机器人，通过机械手作业，实现全自动化插秧作业，使农民们从插秧这项烦琐的劳动中摆脱出来。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种插秧机器人，包括机器人本体、载秧板、插秧手、路径规划模块和行进足，所述机器人本体与载秧板连接，机器人本体与载秧板之间设有可使载秧板相对机器人本体高度可调的连接架，插秧手设置在载秧板自由端，所述路径规划模块包括图像获取单元和控制器，控制器根据图像获取单元的图像制定机器人行走路线，并控制机器人本体底部的行进足。所述图像获取单元包括前摄像头、左摄像头和右摄像头，前摄像头、左摄像头和右摄像头分别设置在机器人本体的前端和左右两侧边。所述载秧板的末端还设有用于固定插秧手的支撑架，支撑架水平设置。所述载秧板上还设有防止秧苗坠落的秧苗护栏，秧苗护栏与载秧板垂直设置，秧苗护栏与载秧板底部设有一定距离。所述行进足为马蹄形行进足。所述机器人本体内还设有多层存放秧苗的蓄秧板。所述载秧板的末端还设有检测载秧板上秧苗数量的压力传感器。所述机器人后侧还设有检测是否有漏插秧苗的后摄像头。

本实用新型有益效果是:本实用新型插秧机器人有多个摄像装置，利用图像处理手段，为机器人规划运动轨迹；还包括后置摄像头，检测遗漏插苗情况；通过机器人来完成水稻插秧工作，提高了水稻的种植效率，节约了劳动力成本，便于安装操作，易于推广。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本实用新型的具体实施方式的插秧机器人结构图。

其中，1机器人本体，2行进足，3载秧板，4左摄像头，5后摄像头，6秧苗护栏，7连接架，8支撑架、9蓄秧板。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本实用新型的主要思路是：本实用新型提供的插秧机器人主要由蓄秧板9、插秧手、摄像头、驱动电机等部件组成。插秧机工作时，秧苗放置在栽秧板上。栽秧板由光滑的铁板搭建而成，便于秧苗在重力作用下自动下降，栽秧板可以根据需要进行增减，便于应对不同的工作环境。根据栽秧板的宽度设置相应数量的插秧手，根据秧苗块的宽度，若干插秧手归为一组，便于控制。在机器人的前后左右均配有若干摄像头。其中，前方及左右摄像头用于轨迹规划及稻田田埂的检测，从而防止机器人踩到已经插上的秧苗和跑出稻田。安装在机器后面的摄像头则用于监测插下的秧苗的情况，一旦出现漏秧的情况则立即停止前进，并进行补插。考虑到稻田比较泥泞而且有水草、水稻秸秆存在，机器人驱动机构采用四蹄式，这样可以防止机器人在插秧过程中出现轮式机器人卡轮的现象。同时，相对于轮式机器人，蹄式机器人具有转向便捷的优点。整个机器人采用纯电力驱动，节能环保，安全便利。

由于水稻田的作业环境复杂、探测范围宽、信息丰富完整，使用基于机器视觉的导航技术，可以极大的提高机器人的工作效率。由于水稻在插秧苗时会在稻田里蓄一定量的水，在摄像头提取图像信息时，水平面可以掩盖掉很多不需要的图像信息，为机器人路径规划提供了便利。

在实际的使用过程中，机器人开始下田工作时，先选择田的一个拐角(假设稻田是一个规则的矩形)沿着一条田埂开始工作(假设田埂在机器人左侧)。机器人工作时，通过前方和左侧的摄像头进行图像提取，对田埂进行检测。左侧摄像头主要用于检测机器人行进线路是否与田埂保持平行，前摄像头则用于检测机器人距离前方田埂的相对距离。当机器人到达另一边田埂时，机器人停止前进，同时插秧手暂停工作。随后机器人掉头，向另一边田埂继续工作，此时，已插得秧苗在机器人右侧。这时机器人通过右侧摄像头检测右边秧苗来保持自己行进的路径，同时也防止机器人误踩到已插好的秧苗上面。如此往复行进，直至完成工作。

安装在机器人后端的摄像头用于监测是否存在秧苗漏插的情况。一旦发现秧苗漏插的情况，机器人停止工作，先确定漏插秧苗的原因(秧苗卡住插秧手或者缺秧)。在排除故障之后，机器人将先确定漏插的面积，判断是哪一分块漏插。而后，将支撑架8升起，再后退到漏插的位置，将漏苗的分块的支架放下去，将漏秧的部分补齐。补齐之后机器人继续插秧工作。

当机器人栽秧板秧苗插完时，安装在栽秧板底端的压力传感器会发出信号，这时机器人会停止前进，同时发出添加秧苗的信号，来添加秧苗，所述的压力传感器采用BF1K 3AA型压力传感器。各段载秧板3与插秧手相连，不同栽秧板之间独立，各段插秧手也独立工作，这样便于秧苗的补种以及在插入最后一行秧苗时出现宽度不足的情况。马蹄形四足式插秧机器人具备前后左右的移动能力，可根据地形情况，选择移动方向。载秧板3与机器人本体1之间通过连接架7连接，在机器人后退时，通过连接架7将载秧板3抬高，避免机器人后退时，插秧手压到已经插下的秧苗。

如图1所示，为本实用新型插秧机器人的结构图，插秧机器人包括机器人本体1、载秧板3、插秧手、行进足2、前摄像头、左摄像头4、右摄像头和控制器，机器人本体1与载秧板3连接，机器人本体1与载秧板3之间设有可使载秧板3相对机器人本体1高度可调的连接架7，插秧手设置在载秧板3自由端，前摄像头、左摄像头4和右摄像头分别设置在机器人本体1的前端和左右两侧边，摄像头获取前面和两侧的图像信息，控制器根据图像信息来规划机器人的行走路径，并控制行进足2的运动。载秧板3远离机器人本体1的一端还设有用于固定插秧手的支撑架8，支撑架8水平设置，支撑架8避免插秧手沉入到水下淤泥中。载秧板3上的秧苗是倾斜放置，极其容易掉落，因此，在载秧板3上设置秧苗护栏6，秧苗护栏6与载秧板3垂直设置，载秧板3为一个槽型的结构，秧苗护栏6的底端与载秧板3的槽型底部具有一定的距离，在实际的使用过程中，秧苗从载秧板3与秧苗护栏6之间的缝隙中下来，然后机器手栽种秧苗。另外，为了避免机器人本体1内存放的底层秧苗被上层秧苗压坏的情况，在机器人本体1内设置多层蓄秧板9，将秧苗间隔放置，可以避免压坏下层的秧苗。在载秧板3靠近插秧手的一端设置压力传感器，压力传感器用来检测载秧板3上是否还有秧苗，根据重量判断是否有秧苗，通过控制器提醒用户。另外，在机器人本体1内设置有后摄像头5，实时拍摄机器人后面的情况，检测是否有漏插秧苗的情况，方便及时补充。

本实用新型的工作过程：在进行插秧前，先对机器人的栽秧板和插秧手的间距进行调整，然后设定插秧间距以及机器人行进速度。机器人下田后，先利用摄像机对稻田进行取像，分析稻田的形状、大小，并进行轨迹规划。开始插秧后，机器人先沿某一条田埂开始工作；工作到稻田尽头后，调头继续工作。通过摄像机的取像和机器人系统的测算，机器人沿直线行驶，并且能实时监测所插秧苗的情况。根据底端压力传感器所传递的信号，能够准确知道栽秧板上秧苗的剩余情况。各段载秧板3与插秧手相连，不同栽秧板之间独立，各段插秧手也独立工作，这样便于秧苗的补种以及在插入最后一行秧苗时出现宽度不足的情况。

Claims (8)

1.一种插秧机器人，其特征在于,包括机器人本体(1)、载秧板(3)、插秧手、路径规划模块和行进足(2)，所述机器人本体(1)与载秧板(3)连接，机器人本体(1)与载秧板(3)之间设有可使载秧板(3)相对机器人本体(1)高度可调的连接板(7)，插秧手设置在载秧板(3)自由端，所述路径规划模块包括图像获取单元和控制器，控制器根据图像获取单元的图像制定机器人行走路线，并控制机器人本体(1)底部的行进足(2)。

2.根据权利要求1所述的插秧机器人，其特征在于，所述图像获取单元包括前摄像头、左摄像头(4)和右摄像头，前摄像头、左摄像头(4)和右摄像头分别设置在机器人本体(1)的前端和左右两侧边。

3.根据权利要求1所述的插秧机器人，其特征在于，所述载秧板(3)的末端还设有用于固定插秧手的支撑板(8)，支撑板(8)水平设置。

4.根据权利要求1所述的插秧机器人，其特征在于，所述载秧板(3)上还设有防止秧苗坠落的秧苗护栏(6)，秧苗护栏(6)与载秧板(3)垂直设置，秧苗护栏(6)与载秧板(3)底部设有一定距离。

5.根据权利要求1所述的插秧机器人，其特征在于，所述行进足(2)为马蹄形行进足(2)。

6.根据权利要求1所述的插秧机器人，其特征在于，所述机器人本体(1)内还设有多层存放秧苗的蓄秧板(9)。

7.根据权利要求1所述的插秧机器人，其特征在于，所述载秧板(3)的末端还设有检测载秧板(3)上秧苗数量的压力传感器。

8.根据权利要求1所述的插秧机器人，其特征在于，所述机器人后侧还设有检测是否有漏插秧苗的后摄像头(5)。