CN208084344U - 一种多功能田间机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多功能田间机器人，包括移动平台与控制系统，所述移动平台为轮式车架体，所述移动平台上设有主控箱、识别摄像头、导航摄像头与超声波测距仪、除草机构与喷淋装置，本实用新型能通过识别摄像头及图像识别技术正确判断田间杂草分布与特定作物农害情况，并通过除草机构将将杂草连根刨除，还可根据作物农害情况，通过喷淋装置定点喷洒农药，减轻作物虫害程度。本实用新型所述的多功能田间机器人，不仅降低了田间工作的劳动强度和喷药成本，也降低了农药的用量，减少了土壤环境下的农药残留，对于提高我国农业智能化与现代化具有不可估量的意义。

Description

一种多功能田间机器人

技术领域

本实用新型涉及农业机器人技术领域，具体涉及一种多功能田间机器人。

背景技术

我国农业发展面临着严峻的挑战。在农作物的田间生产管理过程中，杂草和病虫害一直是影响农作物生长和产量的主要因素。据不完全统计，我国因虫害草害引起的作物产量损失每年约占粮食总产23％，损失粮食达上百亿公斤。传统农田除虫除草采用田间大面积统一定量均匀喷洒，导致化学除虫剂和除草剂利用率较低。同时还导致严重的环境污染、化学农药残留超标和害虫及杂草抗药性增强。因此研究一种高效的、能实现田间精确判断杂草与虫害情况的机器人，对提高农业生产效率和粮食等作物产量均具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多功能田间机器人，以解决上述问题。

一种多功能田间机器人，包括移动平台与控制系统，所述移动平台为轮式车架体，所述移动平台两前轮间设有转向电机，两后轮间设有驱动电机，所述移动平台前端设有主控箱，所述主控箱内设有控制系统，所述主控箱外壁上设有导航摄像头与超声波测距仪，所述移动平台中部设有导轨，所述导轨连有垂直地面的圆柱连接轴，所述圆柱连接轴底端设有识别摄像头与除草机构，所述移动平台后部设有喷淋装置、蓄电池与无线信号收发器，所述导航摄像头与超声波测距仪、识别摄像头、除草机构与喷淋装置均与控制系统信号相连。

进一步的，所述导轨上设有步进电机，所述步进电机可控制圆柱连接轴在导轨上进行垂直与水平方向的运动。

进一步的，所述控制系统采用ARM9芯片作为主控器，所述主控器连接有供电控制模块、避障模块、图像处理模块、驱动控制模块、无线信号模块、除草控制模块、喷淋控制模块，所述供电控制模块连接蓄电池，所述避障模块连接导航摄像头与超声波测距仪，所述图像处理模块连接识别摄像头，所述无线信号模块连接无线信号收发器，所述除草控制模块连接除草机构，所述喷淋控制模块连接喷淋装置。

进一步的，所述驱动控制模块包括转向电机控制模块与驱动电机控制模块，所述转向电机控制模块连接转向电机，所述驱动电机控制模块连接驱动电机。

进一步的，所述除草机构包括电机、除草刀具，所述除草刀具上设有多个刀齿，所述除草刀具与电机相连，所述电机与圆柱连接轴相连。

进一步的，所述喷淋装置包括喷头、水箱与可旋转机械臂，所述喷头安装于可旋转机械臂上，所述可旋转机械臂安装于水箱两侧。

与现有技术相比，本实用新型达到的有益效果如下：

本实用新型提供的一种多功能田间机器人，采用轮式驱动结构，能使机器人能在田间崎岖不平的路面上快速移动，通过设置的导航摄像头与超声波测距仪，能使机器人实现自动避障以及路径管理的功能，通过在机器人中部设置的识别摄像头使机器人能精确识别田间杂草与特定作物的虫害程度，通过设置带有多个刀齿的除草机构，不仅能将杂草根部刨除，还能起到疏松土壤、增加作物根部供氧的的作用，通过设置的喷淋装置，本实用新型可根据识别的虫害情况，精确喷洒农药灭杀害虫。

综上所述，本实用新型结构简洁，能通过图像处理技术快速识别杂草位置，并将杂草连根刨除，从根本上灭绝杂草，同时，本实用新型还能根据需要，可在田间对作物精确喷洒农药灭杀害虫，降低了土壤农药的含量，通过本实用新型，大大提高了田间工作效率，使农田管理成本进一步降低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型多功能田间机器人结构图。

图2为本实用新型底盘示意图

图3为本实用新型除草机构结构图。

图4为本实用新型喷淋装置结构图

图中，1为移动平台，2为主控箱，3为超声波测距仪，4为导航摄像头，5为圆柱连接轴，6为步进电机，7为导轨,8为水箱，9为喷头，10为无线信号收发器，11为蓄电池，12为识别摄像头，13为除草刀具，14为刀齿,15为前轮，16为后轮，17为差速转向电机，18为驱动电机，19为刀具电机，20为转轴，21为电磁阀，22为可旋转机械臂。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种多功能田间机器人，包括移动平台1与控制系统，所述移动平台1为四轮车架体，采用轮式设计使机器人能方便的在田间崎岖不平的地面上行进，所述移动平台1两前轮15间设有差速转向电机17，使两前轮15分别具有不同转速，从而能控制机器人方向，两后轮16间设有驱动电机18，为机器人行进提供动力，所述移动平台1最前端设有主控箱2，主控箱2外壁设有导航摄像头4与超声波测距仪3，所述导航摄像头4用于采集行进路程上的图像信息，为控制系统提供外界视觉信号，所述超声波测距仪3能实时反馈机器人与行进路上障碍物的距离，为控制系统提供距离信号，所述主控箱2内设有采用ARM9芯片作为主控器的控制系统，所述移动平台1中部设有导轨7与垂直地面的圆柱连接轴5，导轨7上设有两部步进电机6，能控制圆柱连接轴5进行垂直与水平方向的运动，所述圆柱连接轴5底端设有识别摄像头12与除草机构，所述识别摄像头12能识别机器人行进路上的杂草与田间作物虫害程度，并将识别信息传输至控制系统，所述移动平台1后部设有农药喷淋装置、蓄电池11与无线信号收发器10，当识别摄像头12识别出杂草时，控制系统能给除草机构发送信号将杂草连根铲除，当识别摄像头12判定植株虫害过重时，控制系统能给农药喷淋装置发送信号，给植株喷洒农药。所述蓄电池11为机器人提供动力源，所述无线信号收发器10用于与上位机进行数据交换。

具体的，所述主控器上设有供电控制模块、避障模块、图像处理模块、驱动控制模块、无线信号模块、除草控制模块、喷淋控制模块，所述供电控制模块连接蓄电池11，用于控制蓄电池11开启/关闭，所述避障模块连接导航摄像头4与超声波测距仪3，可根据摄像头的视频信号与超声波测距仪3的距离信号实现机器人的自动行驶与避障功能，所述图像处理模块连接识别摄像头12，能对识别摄像头12所拍摄的植株相片进行识别，判断是否为杂草，当判定植株为杂草时，向主控器反馈信号，主控器将该反馈信号通过除草控制模块控制除草机构刨除杂草；当判定植株为作物时，识别摄像头12进一步判定作物虫害程度，并控制向主控器反馈信号，主控器根据反馈信号通过喷淋控制模块控制喷淋装置喷洒农药，去除虫害。

具体的，所述除草机构包括刀具电机20、除草刀具13，所述除草刀具13上设有四个刀齿14，四个刀齿可将杂草连根刨除，在刨除杂草的同时，还可以打碎土壤，使土壤更加松散，从而达到增加植物根部供氧，便于作物生长的目的，所述刀具电机19与除草刀具13通过一转轴20相连，所述刀具电机19通过螺栓安装于与圆柱连接轴5上，通过该种连接方式，可使除草刀具13与地面相垂直，达到除草效果最大化，

具体的，在所述喷淋装置包括喷头9、水箱8与可旋转机械臂22，水箱8安装于移动平台1后部，所述水箱8中放置农药，在水箱8两侧设有可旋转机械臂22，可旋转机械臂上设有喷头9与电磁阀21，所述喷头9通过水管从水箱8中抽取农药或水，所述电磁阀21为二位二通电磁阀，通电即开，所述可旋转机械臂22可根据主控器信号调整喷头9位置，达到喷淋效果最大化。

工作时，本实用新型通过设于移动平台1前端的导航摄像头4与超声波测距仪3，可识别外界环境状态，主控器根据反馈信号控制机器人的运动路线，通过设于移动平台1中部的识别摄像头12，可清楚识别田间植株是否为杂草及判断作物虫害情况，当识别田间植株为杂草时，主控器控制除草机构连根刨除杂草；当识别田间植株为作物时，进一步判断作物虫害情况，主控器根据虫害情况控制喷淋机构喷洒农药减轻虫害。

与以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种多功能田间机器人，包括移动平台与控制系统，其特征在于，所述移动平台为轮式车架体，所述移动平台两前轮间设有转向电机，两后轮间设有驱动电机，所述移动平台前端设有主控箱，所述主控箱内设有控制系统，所述主控箱外壁上设有导航摄像头与超声波测距仪，所述移动平台中部设有导轨，所述导轨连有垂直地面的圆柱连接轴，所述圆柱连接轴底端设有识别摄像头与除草机构，所述移动平台后部设有喷淋装置、蓄电池与无线信号收发器，所述导航摄像头与超声波测距仪、识别摄像头、除草机构与喷淋装置均与控制系统信号相连。

2.根据权利要求1所述的一种多功能田间机器人，其特征在于，所述导轨上设有步进电机，所述步进电机可控制圆柱连接轴在导轨上进行垂直与水平方向的运动。

3.根据权利要求1所述的一种多功能田间机器人，其特征在于，所述控制系统采用ARM9芯片作为主控器，所述主控器连接有供电控制模块、避障模块、图像处理模块、驱动控制模块、无线信号模块、除草控制模块、喷淋控制模块，所述供电控制模块连接蓄电池，所述避障模块连接导航摄像头与超声波测距仪，所述图像处理模块连接识别摄像头，所述无线信号模块连接无线信号收发器，所述除草控制模块连接除草机构，所述喷淋控制模块连接喷淋装置。

4.根据权利要求3所述的一种多功能田间机器人，其特征在于，所述驱动控制模块包括转向电机控制模块与驱动电机控制模块，所述转向电机控制模块连接转向电机，所述驱动电机控制模块连接驱动电机。

5.根据权利要求1所述的一种多功能田间机器人，其特征在于，所述除草机构包括电机、除草刀具，所述除草刀具上设有多个刀齿，所述除草刀具与电机相连，所述电机与圆柱连接轴相连。

6.根据权利要求1所述的一种多功能田间机器人，其特征在于，所述喷淋装置包括喷头、水箱与可旋转机械臂，所述喷头安装于可旋转机械臂上，所述可旋转机械臂安装于水箱两侧。