CN206466047U - 一种盆栽土壤信息采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种盆栽土壤信息采集装置，它包括车架，所述车架的底部安装有履带底盘，所述履带底盘的左、右两条履带分别由两个减速电机驱动，所述履带底盘的底部前端安装有多个霍尔传感器，所述车架的顶部中心安装有旋转底盘，所述旋转底盘的顶部安装有多关节机械臂，所述多关节机械臂的末端安装有传感器检测装置，所述传感器检测装置上夹持安装有多个土壤传感器；所述减速电机、霍尔传感器、多关节机械臂、传感器检测装置和土壤传感器同时与电气控制盒通过信号线相连，控制整个采集装置的动作。在电气控制盒控制下，通过多关节机械手将传感器插入盆栽土壤，通过传感器采集土壤信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种盆栽土壤信息采集设备，具体是一种盆栽土壤信息采集装置，适用于盆栽土壤信息的批量自动采集。
背景技术
随着我国农业由传统农业向精细农业的转变，设施农业高速发展，在温室盆栽培育过程中，需要分析每个盆栽的土壤信息以采取针对性的养护措施，盆栽的人工管理存在主观性强、工作强度大、成本高等问题。
现有盆栽土壤信息采集装置通常是在每个盆栽土壤中放置单片机、传感器和无线收发模块，通过无线传输将土壤信息数据传输到上位机进行分析处理。例如，授权公告号为CN204612762U的中国实用新型专利，公开了“一种盆栽土壤温湿度和松紧度监测报警模块”，该系统在盆栽土壤的温度、湿度和松紧度超出阈值范围时发出语音报警，以提醒用户及时做出相应的改进措施,保证盆栽土壤的环境质量。这种盆栽土壤信息采集装置采用较为精确的农用传感器，因此每个传感器价格较高，但是由于需要在每个盆栽中安装传感器，当需要管理的盆栽数量较多时，便需要很多的盆栽土壤信息采集装置，因此导致盆栽的自动化管理成本较高，不利于盆栽的批量管理和生产。
授权公告号为 CN202635206U的中国实用新型专利，公开了“一种智能盆栽装置”，该装置通过传感器模块检测盆栽植物的各种参数及利用微控制器设置植物生长的养护模式，智能的养护盆栽植物。由于该装置系统的微控制器、显示屏、按键模块和存储模块都放置在盆栽外侧，占用了盆栽周围的生长空间，造成了生产空间的浪费，不利于盆栽的集约化生产。
综上所述，盆栽土壤信息采集的人工管理存在主观性强、工作强度大、成本高等问题，而当前盆栽土壤信息采集的自动化管理存在成本高、装置体积大、资源浪费等问题。
实用新型内容
为了克服盆栽人工管理存在的主观性强、工作强度大、成本高等问题，以及当前盆栽土壤信息采集的自动化管理存在成本高、装置体积大、资源浪费等问题，本实用新型设计了一种盆栽土壤信息采集装置，在电气控制盒控制下，通过多关节机械手将传感器插入盆栽土壤，通过传感器采集土壤信息。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种盆栽土壤信息采集装置，它包括车架，所述车架的底部安装有履带底盘，所述履带底盘的左、右两条履带分别由两个减速电机驱动，所述履带底盘的底部前端安装有多个霍尔传感器，所述车架的顶部中心安装有旋转底盘，所述旋转底盘的顶部安装有多关节机械臂，所述多关节机械臂的末端安装有传感器检测装置，所述传感器检测装置上夹持安装有多个土壤传感器；所述减速电机、霍尔传感器、多关节机械臂、传感器检测装置和土壤传感器同时与电气控制盒通过信号线相连，控制整个采集装置的动作。
所述传感器检测装置由舵机、夹持装置、舵臂和限位开关组成，所述传感器检测装置采用曲柄滑块机构，活动铰链为舵机，连杆为舵臂，传感器固定在连杆上，所述传感器检测装置的固定滑槽与多关节机械臂的末端相连，所述舵机转动时带动舵臂绕铰链旋转，带动土壤传感器沿固定滑槽上下运动，传感器在舵臂控制下在夹持装置中自由滑动，所述限位开关用来检测传感器是否成功插入盆栽土壤。
所述减速电机与履带驱动轮之间采用联轴器连接。
所述霍尔传感器共有4个，并排安装在一条直线上，与车头平齐，其底端与地面之间的间距为1.5-2.5cm。
所述多关节机械臂采用四关节机械臂，相连两个关节的连接处采用舵机作为驱动源。
所述车架的顶部两侧面固定安装有超声波测距模块，所述超声波测距模块的高度与旋转底盘的高度保持平齐。
所述电气控制盒的外部安装有防水罩。
所述土壤传感器选用多种土壤传感器，包括土壤水分传感器、土壤墒情仪、土壤墒情传感器、土壤温度传感器和土壤盐分传感器。
本实用新型有如下有益效果：
1、采用全金属履带装置底盘，该底盘可以适应潮湿、泥泞、坑洼的恶劣道路环境，实现装置的平稳行驶。
2、移动采集平台能够在划定的路径下稳定行走，行走出错率为0，并能准确监测盆栽有无和盆栽到平台的距离，盆栽距离监测误差小于5mm。
3、采用限位开关检测传感器是否插入土壤，并通过夹持装置、摇臂和舵机的配合使用，灵活控制了传感器在夹持装置中的上下滑动，进而实现传感器插入土壤的动作。
4、通过多关节机械臂和加持装置控制传感器，具有自由度高、转向灵活、可活动范围大的特点，机械臂能够准确地插入到盆栽土壤中，执行正确率大于95%，其他装置运行稳定。
5、采用多关节机械臂搭载传感器采集盆栽土壤信息，通过全自动巡检方式代替人工进行盆栽土壤信息的批量采集，能大大减少工作强度，同时能避免人工操作过程中的失误，降低了盆栽大规模生产的人工成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型主视图。
图2为本实用新型左视图。
图3为本实用新型传感器检测装置局部结构图。
图中：履带底盘1，霍尔传感器2，电气控制盒3，超声波测距模块4，旋转底盘5，多关节机械臂6，减速电机7，传感器检测装置8，舵机801，夹持装置802，舵臂803，限位开关804，土壤传感器9。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
如图1~3所示，一种盆栽土壤信息采集装置，它包括车架，所述车架的底部安装有履带底盘1，所述履带底盘1的左、右两条履带分别由两个减速电机7驱动，所述履带底盘1的底部前端安装有多个霍尔传感器2，所述车架的顶部中心安装有旋转底盘5，所述旋转底盘5的顶部安装有多关节机械臂6，所述多关节机械臂6的末端安装有传感器检测装置8，所述传感器检测装置8上夹持安装有多个土壤传感器9；所述减速电机7、霍尔传感器2、多关节机械臂6、传感器检测装置8和土壤传感器9同时与电气控制盒3通过信号线相连，控制整个采集装置的动作。
进一步的，所述传感器检测装置8由舵机801、夹持装置802、舵臂803和限位开关804组成，所述传感器检测装置8采用曲柄滑块机构，活动铰链为舵机，连杆为舵臂，传感器固定在连杆上，所述传感器检测装置8的固定滑槽与多关节机械臂6的末端相连，所述舵机转动时带动舵臂绕铰链旋转，带动土壤传感器9沿固定滑槽上下运动，传感器在舵臂控制下在夹持装置中自由滑动，所述限位开关804用来检测传感器是否成功插入盆栽土壤。
进一步的，所述减速电机7与履带驱动轮之间采用联轴器连接。
进一步的，所述霍尔传感器2共有4个，并排安装在一条直线上，与车头平齐，其底端与地面之间的间距为1.5-2.5cm。采用霍尔传感器2能够对地面的巡航黑线进行有效的跟踪，装置启动时，电气控制盒控制左右两个电机使装置向前行走，履带底盘正前方四个霍尔传感器检测黑线和车身的相对位置，当黑线偏右时，增大左边电机速度，减小右边电机速度，差速调节使得装置向右微调；当黑线偏左时，减小左边减速电机速度，增大右边减速电机速度，差速调节使得装置向左微调，进而使得装置沿着黑线不断向前行驶。
进一步的，所述多关节机械臂6采用四关节机械臂，相连两个关节的连接处采用舵机作为驱动源。通过多关节机械臂6各个舵机不同的转动角度使机械臂搭载传感器运动到指定位置，为了使传感器能精确的插入土壤，第四关节机械臂应当在工作时与地面垂直。
进一步的，所述车架的顶部两侧面固定安装有超声波测距模块4，所述超声波测距模块4的高度与旋转底盘5的高度保持平齐。通过采用超声波测距模块4能够检测车身两侧是否有盆栽以及车身和盆栽的距离，若存在盆栽，装置停止行驶。
进一步的，所述电气控制盒3的外部安装有防水罩。通过采用防水罩能够对电气控制和起到很好的保护作用，进而防止其发生淋水损坏的危险。
进一步的，所述土壤传感器9选用多种土壤传感器，包括土壤水分传感器、土壤墒情仪、土壤墒情传感器、土壤温度传感器和土壤盐分传感器。
本实用新型的具体操作过程以及实验原理为：
首先，在盆栽周围道路铺设装置巡航黑线。装置启动时，电气控制盒控制左右两个电机使装置向前行走，履带底盘正前方四个霍尔传感器检测黑线和车身的相对位置，当黑线偏右时，增大左边电机速度，减小右边电机速度，差速调节使得装置向右微调；当黑线偏左时，减小左边减速电机速度，增大右边减速电机速度，差速调节使得装置向左微调，进而使得装置沿着黑线不断向前行驶。
然后，装置左右两边超声波测距模块检测车身两侧是否有盆栽以及车身和盆栽的距离，若存在盆栽，装置停止行驶，电气控制盒开始运行多关节机械臂运动控制算法。刚开始，电气控制盒通过一个舵机控制旋转底盘在水平面的360°转动，然后通过多关节机械臂各个舵机不同的转动角度使机械臂搭载传感器运动到指定位置。为了使传感器能精确的插入土壤，第四关节机械臂应当在工作时与地面垂直。
同时，传感器检测装置采用曲柄滑块机构，活动铰链为舵机，连杆为舵臂，土壤传感器固定在连杆上，固定滑槽与多关节机械臂的末端相连，舵机转动时带动舵臂绕铰链旋转，带动传感器沿固定滑槽上下运动，传感器在摇臂控制下在夹持装置中自由滑动，限位开关用来检测传感器是否成功插入盆栽土壤。
最终，土壤传感器插入土壤后开始采集盆栽土壤信息数据，采集完数据后，装置继续沿着黑线轨道采集下一个盆栽的土壤信息，不断的循环往复采集，减小了人工采集的工作强度，节约了人力物力，降低了盆栽大规模商业生产的成本。
通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。
Claims (8)
1.一种盆栽土壤信息采集装置，其特征在于：它包括车架，所述车架的底部安装有履带底盘（1），所述履带底盘（1）的左、右两条履带分别由两个减速电机（7）驱动，所述履带底盘（1）的底部前端安装有多个霍尔传感器（2），所述车架的顶部中心安装有旋转底盘（5），所述旋转底盘（5）的顶部安装有多关节机械臂（6），所述多关节机械臂（6）的末端安装有传感器检测装置（8），所述传感器检测装置（8）上夹持安装有多个土壤传感器（9）；所述减速电机（7）、霍尔传感器（2）、多关节机械臂（6）、传感器检测装置（8）和土壤传感器（9）同时与电气控制盒（3）通过信号线相连，控制整个采集装置的动作。
2.根据权利要求1所述的一种盆栽土壤信息采集装置，其特征在于：所述传感器检测装置（8）由舵机（801）、夹持装置（802）、舵臂（803）和限位开关（804）组成，所述传感器检测装置（8）采用曲柄滑块机构，活动铰链为舵机，连杆为舵臂，传感器固定在连杆上，所述传感器检测装置（8）的固定滑槽与多关节机械臂（6）的末端相连，所述舵机转动时带动舵臂绕铰链旋转，带动土壤传感器（9）沿固定滑槽上下运动，传感器在舵臂控制下在夹持装置中自由滑动，所述限位开关（804）用来检测传感器是否成功插入盆栽土壤。
3.根据权利要求1所述的一种盆栽土壤信息采集装置，其特征在于：所述减速电机（7）与履带驱动轮之间采用联轴器连接。
4.根据权利要求1所述的一种盆栽土壤信息采集装置，其特征在于：所述霍尔传感器（2）共有4个，并排安装在一条直线上，与车头平齐，其底端与地面之间的间距为1.5-2.5cm。
5.根据权利要求1所述的一种盆栽土壤信息采集装置，其特征在于：所述多关节机械臂（6）采用四关节机械臂，相连两个关节的连接处采用舵机作为驱动源。
6.根据权利要求1所述的一种盆栽土壤信息采集装置，其特征在于：所述车架的顶部两侧面固定安装有超声波测距模块（4），所述超声波测距模块（4）的高度与旋转底盘（5）的高度保持平齐。
7.根据权利要求1所述的一种盆栽土壤信息采集装置，其特征在于：所述电气控制盒（3）的外部安装有防水罩。
8.根据权利要求1所述的一种盆栽土壤信息采集装置，其特征在于：所述土壤传感器（9）选用多种土壤传感器，包括土壤水分传感器、土壤墒情仪、土壤墒情传感器、土壤温度传感器和土壤盐分传感器。
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