CN207157328U - 一种用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台，包括平台和支撑该平台的四个支撑轮腿机构，支撑轮腿机构包括大腿结构和小腿结构，大腿结构包括一个双平行四连杆机构，其内端连接在平台上，外端连接小腿结构，且该双平行四连杆机构通过弹簧减震连杆与平台连接；小腿结构底端连接车轮，顶端具有转向机构。本实用新型结合仿生学的腿部运动和现代机械中的轮式驱动，实现在农牧业中克服复杂的地形条件，全向移动。

Description

一种用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台

技术领域

本实用新型属于农业机器人技术领域，具体涉及一种用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台。

背景技术

随着科学技术的不断发展，地球上的人口数量不断上升，整体粮食需求也逐渐增大，因此需要随之增长的农业劳动生产力在土地上得到更多的收成。但在国内实际情况却是越来越多的农民的后代因为种种原因迫切的想要摆脱农民的身份，导致农民的数量逐年下降，那么平衡不断上涨的粮食需求与农民数量逐渐减少的矛盾的唯一办法就是借助现代科技提高农民的生产效率。农业机器人应运而生。农业机器人出现后，发展迅速，如今在许多国家出现了多种类型农业机器人。在20世纪70年代后期，各国对农业机器人的研究工作逐渐启动，研制出多种农业生产机器人，如嫁接机器人、育苗机器人、农药喷洒机器人等已投入使用，无论是何种功能的农业机器人，都存在难以普遍适用各种农作物所生长环境的问题，为了解决在农作物生长田地中机器人的移动问题，人们通过在不同的环境中利用不同的农业机械来解决生产问题。现有专利中，多采用履带或者单纯轮胎结构来在农田中运动。

据检索，发现诸多关于用于农牧业的机器人移动平台的文献，具体公开内容可以总结几类如下：

(1)文献申请号CN201520292819.X公开了一种智能农业机器人移动平台，移动平台包括载体车厢、后驱行走机构、前置转向机构和前端抓取机构，其主要采用四轮驱动方式来实现整车的运动，其四轮驱动主要由电机、链传动和轮胎组成，仅仅可以实现在平整的土壤中行走，并未解决在坑洼中环境中行走的问题。

(2)文献申请号CN201610406378.0公开了一种农业机器人行走装置及轮距调节方法。其通过支撑脚的行走方式减少对农作物碾压,通过调节支撑脚伸出车圈长度,避免车圈伤害农作物,通过调节前后轴距,保证后轮支撑脚踩踏位置为前轮支撑脚踩踏过的位置。这种支撑脚行走方式虽然可以克服复杂地形环境，但是仍然存在一些不足，如在行走时，调节时间过长，导致作业效率太低，难以实际应用。

(3)文献申请号CN201310687012.1公开了一种用于田间作业机器人的电动升降底盘，包括主机架及安装在该主机架上的电源、控制器、行走机构、转向机构和升降机构。其升降机构用于调节机器人的底盘高度，但是转向时是利用一侧电机正转，一侧电机反转实现，对轮胎和电机损害较大，而且会破坏田地土壤。

(4)文献申请号CN201520574725.1公开了一种被动适应地形的履带式移动平台及具有其的机器人。其包括中间车体和履带单元，履带单元分为左右两侧两个，通过平衡装置和侧转轴将履带单元与主体相连,并利用柔性悬架将承重轮和履带主架相连,从而可被动地适应地形的起伏,进而在一定程度上提高了稳定性。此种履带式平台虽然适应地面范围广，但是与上诉文献号相同存在转向时破坏土壤结构的问题。

(5)文献申请号CN201510398869.0公开了一种温室智能移动检测平台，包括车架、前悬总成、后悬总成、驱动移动平台运动的动力总成和驱动总成，其驱动方式和普通汽车相同，采用轮式结构，与地面接触，转向利用前轮实现，这种方式只适用于如温室内的平整土壤中，并未解决在复杂环境中应用的问题。

针对不同功能的农牧业机器人的在复杂地形内全向移动的需求，本申请提出一种用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于复杂地形的自适应多变量全向移动平台，解决农牧业地形凹凸不平造成农业机器及农业机械作业不便的难题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台，包括平台和支撑该平台的四个支撑轮腿机构，

支撑轮腿机构包括大腿结构和小腿结构，

大腿结构包括一个双平行四连杆机构，其内端连接在平台上，且该双平行四连杆机构通过弹簧减震连杆与平台连接；

小腿结构包括竖向支撑杆、车轮、横梁、驱动电机和转向电机，竖向支撑杆底端通过车轴连接车轮，竖向支撑杆顶端通过竖直转轴安装在横梁上，竖直转轴通过齿轮传动机构或者带传动机构与转向电机连接，转向电机固定在横梁上；所述驱动电机固定安装在竖向支撑杆上，驱动电机通过齿轮传动机构或者带传动机构与车轮轴连接；所述横梁固定安装在大腿结构的双平行四连杆机构外端。

在上述技术方案中，所述双平行四连杆结构包括四个等长且相互平行的连杆，连杆的一端铰接在平台侧壁上，连杆的另一端连接小腿结构的横梁；在双平行四连杆结构的连杆之间设置有横杆，该横杆通过弹簧减震连杆与平台连接。

在上述技术方案中，所述弹簧减震连杆包括第一连杆、第二连杆、弹簧、调节螺母，第一连杆的一端内嵌安装在第二连杆的一端内，第一连杆的另一端与横杆连接，第二连杆的另一端铰接在平台上，调节螺母通过螺纹安装在第二连杆上，弹簧套装在第一连杆和第二连杆上，且弹簧两端分别顶紧调节螺母和第一连杆上的凸台。

在上述技术方案中，平台上具有控制电路，控制电路包括电源模块、电源转换模块、主控制器、电机驱动模块和无线模块，电源模块通过电源转换模块连接主控制器和电机驱动模块，转换成主控制器和电机驱动所需电压；主控制器通过电机驱动模块分别连接转向电机和驱动电机，主控制器还连接无线模块，通过无线模块用于遥控终端和主控制器之间信号传输。

本实用新型的优点和有益效果为：

1)本实用新型结合仿生学的腿部运动和现代机械中的轮式驱动，实现在农牧业中克服复杂的地形条件，全向移动；

2)针对不同地形，本实用新型可以通过调节弹簧的压力进行适应，保障顶部平稳；

3)本实用新型为其他农牧业机械提供一个在凹凸不平地面上保持平稳全向移动的运动平台，与其他轮式结构相比可在原地实现转向；

4)本实用新型通过无线模块可以电脑进行通信，实现远程遥控。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的大腿结构部分的结构示意图。

图3是本实用新型的小腿结构部分的结构示意图。

图4是本实用新型的控制电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

一种用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台，参见附图，包括平台1和支撑该平台的四个支撑轮腿机构，

支撑轮腿机构是本实用新型实现多地形移动的核心，为整个平台提供支撑及行动、转向的能力，其包括大腿结构2和小腿结构3两部分，

大腿结构2包括一个双平行四连杆机构，其内端连接在平台1上，且该双平行四连杆机构通过弹簧减震连杆与平台1连接，通过弹簧减震连杆起到支撑、减震作用；

小腿结构3包括竖向支撑杆3-1、车轮3-2、横梁3-3、驱动电机3-4和转向电机3-5，竖向支撑杆底端通过车轴3-6连接车轮3-2，竖向支撑杆顶端通过竖直转轴3-7安装在横梁3-3上，竖直转轴3-7通过齿轮传动机构或者带传动机构与转向电机3-5连接，转向电机3-5固定在横梁3-3上，从而实现转向电机驱动竖直转轴，竖直转轴带动支撑杆和车轮转向；所述驱动电机3-4固定安装在竖向支撑杆3-1上，驱动电机3-4通过齿轮传动机构或者带传动机构与车轮轴3-6连接，从而实现驱动电机驱动车轮前进和后退；所述横梁3-3固定安装在大腿结构2的双平行四连杆机构外端。

在本实施例中，进一步的，参见附图2，所述双平行四连杆结构包括四个等长且相互平行的连杆2-1，连杆的一端铰接在平台1侧壁上，连杆的另一端连接小腿结构的横梁3-3；在双平行四连杆结构的连杆之间设置有横杆2-2，该横杆通过弹簧减震连杆2-3与平台1连接。

进一步的，参见附图2，所述弹簧减震连杆2-3包括第一连杆2-31、第二连杆2-32、弹簧2-33、调节螺母2-34，第一连杆的一端内嵌安装在第二连杆的一端内(第二连杆为空心杆)，第一连杆的另一端与横杆连接，第二连杆的另一端铰接在平台上，调节螺母通过螺纹安装在第二连杆上(第二连杆上设置有外螺纹)，弹簧套装在第一连杆和第二连杆上，且弹簧两端顶紧调节螺母和第一连杆上的凸台2-35；通过调节调节螺母的位置，实现弹簧压力的调节，进而实现调节整个大腿结构的支撑力度调节。

在本实施例中，平台上具有控制电路，参见附图4，控制电路包括电源模块、电源转换模块、主控制器、电机驱动模块和无线模块。电源模块通过电源转换模块连接主控制器和电机驱动模块，转换成主控制器和电机驱动所需电压；主控制器通过电机驱动模块分别连接转向电机和驱动电机，主控制器还连接无线模块，通过无线模块用于遥控终端和主控制器之间信号传输，主控制器根据从遥控终端接受的控制信号，驱动转向电机和驱动电机，从而实现移动平台的行走。

本实用新型所述的用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台，可以用于搭载多种农业设施，例如施肥装置、施药装置、视频采集装置等。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台，特征在于：包括平台和支撑该平台的四个支撑轮腿机构，

支撑轮腿机构包括大腿结构和小腿结构，大腿结构包括一个双平行四连杆机构，其内端连接在平台上，且该双平行四连杆机构通过弹簧减震连杆与平台连接；小腿结构包括竖向支撑杆、车轮、横梁、驱动电机和转向电机，竖向支撑杆底端通过车轴连接车轮，竖向支撑杆顶端通过竖直转轴安装在横梁上，竖直转轴通过齿轮传动机构或者带传动机构与转向电机连接，转向电机固定在横梁上；所述驱动电机固定安装在竖向支撑杆上，驱动电机通过齿轮传动机构或者带传动机构与车轮轴连接；所述横梁固定安装在大腿结构的双平行四连杆机构外端。

2.根据权利要求1所述的一种用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台，其特征在于：所述双平行四连杆结构包括四个等长且相互平行的连杆，连杆的一端铰接在平台侧壁上，连杆的另一端连接小腿结构的横梁；在双平行四连杆结构的连杆之间设置有横杆，该横杆通过弹簧减震连杆与平台连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台，其特征在于：所述弹簧减震连杆包括第一连杆、第二连杆、弹簧、调节螺母，第一连杆的一端内嵌安装在第二连杆的一端内，第一连杆的另一端与横杆连接，第二连杆的另一端铰接在平台上，调节螺母通过螺纹安装在第二连杆上，弹簧套装在第一连杆和第二连杆上，且弹簧两端分别顶紧调节螺母和第一连杆上的凸台。

4.根据权利要求1所述的一种用于农牧业复杂地形自适应的多变量移动平台，其特征在于：平台上具有控制电路，控制电路包括电源模块、电源转换模块、主控制器、电机驱动模块和无线模块，电源模块通过电源转换模块连接主控制器和电机驱动模块，转换成主控制器和电机驱动所需电压；主控制器通过电机驱动模块分别连接转向电机和驱动电机，主控制器还连接无线模块，通过无线模块用于遥控终端和主控制器之间信号传输。