CN208657568U - 一种教学型智能耕种装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种教学型智能耕种装置，包括：主控模块、三轴平台、执行模块、传感模块和视觉模块；主控模块与三轴平台连接；三轴平台与执行模块连接；传感模块与主控模块连接；视觉模块与主控模块连接。采用本实用新型，可以实现农作物的自动耕种及对农作物的健康状况进行实时监视，且直观的机械体验式科技教育结合整个农作物的整个生长周期的系统记录，实现了自然科学和自动化机器人的系统结合，大大降低了“农业科普教育”的实施要求。

Description

一种教学型智能耕种装置

技术领域

本实用新型涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种教学型智能耕种装置。

背景技术

科普教育水平影响着当代青少年科学素质的培养质量。目前，对于我国来说，农业科普教育还是一种全新的尝试。“农业科普教育”的推广，主要以实景体验式的方法开展，这对于各高校组织，无疑将是一笔高额的投入和输出，除了教育费用上的投入，各项“走出校门，体验科学”的活动日程安排，合作单位的拟定等，也大大增大了“农业科普教育”的普及和发展的难度。

实用新型内容

本实用新型提出一种教学型智能耕种装置，用于实现农作物的自动耕种。

本实用新型实施例提供一种教学型智能耕种装置，包括主控模块、三轴平台、执行模块、传感模块和视觉模块；

所述主控模块与所述三轴平台连接；所述三轴平台与所述执行模块连接；所述传感模块与所述主控模块连接；所述视觉模块与所述主控模块连接。

进一步的，所述主控模块包括单片机、限位开关和电机；

所述单片机与所述电机和所述限位开关连接；

所述限位开关包括第一限位开关、第二限位开关和第三限位开关；

所述电机包括第一X轴步进电机、第二X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和水泵电机。

进一步的，所述三轴平台包括：第一轴、第二轴和第三轴；

所述第一轴与所述第二轴、所述第一X轴步进电机和所述第二X轴步进电机连接；

所述第二轴与所述第三轴和所述Y轴步进电机连接；

所述第三轴与所述Z轴步进电机连接。

进一步的，执行模块包括：松土模块、播种模块、浇灌模块和摘收模块；

所述松土模块、所述播种模块、所述浇灌模块和所述摘收模块与所述第三轴连接；

所述松土模块、所述播种模块、所述浇灌模块和所述摘收模块为可拆卸模块。

进一步的，所述松土模块可以但不限于为耕犁。

进一步的，所述播种模块包括：种子仓库、轮盘和投放装置；

所述种子仓库与所述轮盘连接；所述轮盘与所述投放装置连接；所述轮盘和所述投放装置与所述Z轴步进电机连接。

进一步的，所述浇灌模块包括：水泵、第一液体箱、第二液体箱、第三液体箱和阀门；

所述水泵与所述第一液体箱、所述第二液体箱、和所述第三液体箱连接；所述第一液体箱、所述第二液体箱、和所述第三液体箱和所述阀门连接；所述水泵与所述水泵电机连接。

进一步的，所述摘收模块可以但不限于为机械手。

进一步的，所述所述传感模块可以但不限于为为土壤传感器。

进一步的，所述视觉模块可以但不限于为摄像头。

本实用新型实施例提供的一种教学型智能耕种装置，通过主控模块控制三轴平台，使执行模块进行相应的操作，同时利用传感模块和视觉模块，使农作物的自动耕种及对农作物生长环境进行传感监控，实现了农作物的自动耕种。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种教学型智能耕种装置的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的主控模块的一个实施例的电路结构示意图；

图3是本实用新型提供的三轴平台的一个实施例的结构示意图；

图4是本实用新型提供的执行模块的一个实施例的结构示意图。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，是本实用新型提供的一种教学型智能耕种装置的一个实施例的结构示意图。包括：主控模块101、三轴平台102、执行模块103、传感模块104和视觉模块105。

主控模块101与三轴平台102连接，主控模块101用于控制三轴平台102。三轴平台102与执行模块103连接，三轴平台102用于驱动执行模块103实现相应的功能。

传感模块104与主控模块101连接，传感模块104用于利用传感器对土壤湿度、肥沃度等进行测量并将测量的结果传送到主控模块101，主控模块101根据传感模块的测量结果，利用三轴平台101控制执行模块103进行相应的操作。

需要说明的是，传感模块104的传感器可以但不限于为土壤传感器。

视觉模块105与主控模块101连接，视觉模块105用于对周围环境进行监视，并监控结果实时传送给主控模块101，主控模块101根据视觉模块105的监控结果，利用三轴平台102控制执行模块103进行相应的操作。

具体的，视觉模块105通过摄像头获取农作物的图像信息后，通过主控模块101内安装的NI-Vision软件，进行分类识别和定位运算，得出农作物的品种信息、生长情况以及杂草和执行模块103的相对位置信息。主控模块101根据得出的信息，利用三轴平台102控制执行模块103进行相应操作。

进一步的，参见图2，是本实用新型提供的主控模块的一个实施例的电路结构示意图。包括：单片机201、X轴限位开关202、Y轴限位开关203和Z轴限位开关204、第一X轴步进电机205、第二X轴步进电机206、Y轴步进电机207、Z轴步进电机208、水泵电机209。

单片机201的电源输入端与X轴限位开关202、Y轴限位开关203和Z轴限位开关204的电源输入端连接，X轴限位开关202、Y轴限位开关203和Z轴限位开关204的信号接入端分别与单片机201的各引脚连接。单片机201的电源输入端与第一X轴步进电机205、Y轴步进电机207、Z轴步进电机208、水泵电机209的电源输入端连接。单片机201的各引脚分别于第一X轴步进电机205、第二X轴步进电机206、Y轴步进电机207、Z轴步进电机208、水泵电机209的方向信号接口和脉冲信号接口连接。单片机201通过改变X轴限位开关202、Y轴限位开关203和Z轴限位开关204的工作状态，从而驱动各电机进行工作，并通过连接各电机的方向信号接口，实现电机的正转和反转。

需要说明的是，单片机的型号可以但不限于采用STM32单片机。

进一步的，参见图3，是本实用新型提供的三轴平台的一个实施例的结构示意图。包括：X轴301、Y轴302和Z轴303。

X轴301与Y轴302、第一X轴步进电机205和第二X轴步进电机206连接。Y轴302与Z轴303和Y轴步进电机207连接。Z轴303和Z轴步进电机208连接。

具体的，X轴301为齿轮齿条传动设备，Y轴为同步传送带，Z轴为悬挂啮合在X轴上丝杆升降机构。X轴301通过第一X轴步进电机205和第二X轴步进电机206的控制，实现Z轴的左右运动，Y轴302通过Y轴步进电机207的控制，实现传送带前后运动，从而带动X轴301前后运动。Z轴303通过Z轴步进电机208的控制，实现上下运动。

进一步的，参见图4，是本实用新型提供的执行模块的一个实施例的结构示意图。包括：松土模块401、播种模块402、浇灌模块403和摘收模块404。松土模块401、播种模块402、浇灌模块403和摘收模块404分别与Z轴连接。松土模块401、播种模块402、浇灌模块403和摘收模块404为可拆卸模块。

进一步的，松土模块401可以但不限于为耕犁。通过Z轴303使松土模块401插入土中，并利用X轴301和Y轴302的运动使松土模块401在水平方向进行运动，完成松土。

进一步的，播种模块402包括种子仓库、轮盘和投放装置。种子仓库与轮盘连接。轮盘与投放装置连接。轮盘和投放装置与Z轴步进电机208连接。(无附图)

具体的，种子仓库位于轮盘上方，轮盘上有若干坑道状的位于对应位置的法线，该法线将种子仓库隔成若干个空间，使每个空间存储一种种子，空间的数量可以根据需要改变。投放装置连接与轮盘下方，主体是一个带有若干缺口的圆盘，缺口的体积为一次投放的种子的体积。当需要投放时，Z轴步进电机208通过驱动上方轮盘转动，使需要的种子的仓库朝下，下方圆盘通过Z轴步进电机208的驱动，把缺口转到朝上，种子在重力作用下落至下方圆盘的缺口里，再有Z轴步进电机208驱动下方圆盘转动至缺口朝下使种子投放。

两个转盘上的空间可根据需要改动成多种不同的组合，完成更多的需要。

进一步的，浇灌模块403包括水泵、第一液体箱、第二液体箱、第三液体箱和阀门，水泵与第一液体箱、第二液体箱、和第三液体箱连接，第一液体箱、第二液体箱、和第三液体箱和阀门连接，水泵与水泵电机209连接。其中，第一液体箱用于浇水，第二液体箱用于施肥，第三液体箱用于除草。(无附图)

具体的，通过水泵电机209控制水泵吸收三个液体箱的液体，并通过阀门控制，在特定的需求开启相应的阀门。以此完成相应的浇水、施肥和除草工作。

本实用新型实施例提供的教学型智能耕种装置，利用主控模块对三轴平台进行控制，使连接在三轴平台上的执行模块执行相应的操作，实现农作物的自动耕种，并利用传感模块和视觉模块，对土壤和农作物生长环境进行监控，使执行模块在相应的时间执行相应的工作，节省了人力，又能对农作物的健康状况进行实时监视，且直观的机械体验式科技教育结合整个农作物的整个生长周期的系统记录，实现了自然科学和自动化机器人的系统结合，大大降低了“农业科普教育”的实施要求，更有利于现代“农业科普教育”。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种教学型智能耕种装置，其特征在于，包括：主控模块、三轴平台、执行模块、传感模块和视觉模块；

所述主控模块与所述三轴平台连接；

所述三轴平台与所述执行模块连接；

所述传感模块与所述主控模块连接；

所述视觉模块与所述主控模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种教学型智能耕种装置，其特征在于，所述主控模块包括单片机、限位开关和电机；

所述单片机与所述电机和所述限位开关连接；

所述限位开关包括第一限位开关、第二限位开关和第三限位开关；

所述电机包括第一X轴步进电机、第二X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和水泵电机。

3.根据权利要求2所述的一种教学型智能耕种装置，其特征在于，所述三轴平台包括：第一轴、第二轴和第三轴；

所述第一轴与所述第二轴、所述第一X轴步进电机和所述第二X轴步进电机连接；

所述第二轴与所述第三轴和所述Y轴步进电机连接；

所述第三轴与所述Z轴步进电机连接。

4.根据权利要求3所述的一种教学型智能耕种装置，其特征在于，执行模块包括：松土模块、播种模块、浇灌模块和摘收模块；

所述松土模块、所述播种模块、所述浇灌模块和所述摘收模块与所述第三轴连接；

所述松土模块、所述播种模块、所述浇灌模块和所述摘收模块为可拆卸模块。

5.根据权利要求4所述的一种教学型智能耕种装置，其特征在于，所述松土模块为耕犁。

6.根据权利要求4所述的一种教学型智能耕种装置，其特征在于，所述播种模块包括：种子仓库、轮盘和投放装置；

所述种子仓库与所述轮盘连接；

所述轮盘与所述投放装置连接；

所述轮盘和所述投放装置与所述Z轴步进电机连接。

7.根据权利要求4所述的一种教学型智能耕种装置，其特征在于，所述浇灌模块包括：水泵、第一液体箱、第二液体箱、第三液体箱和阀门；

所述水泵与所述第一液体箱、所述第二液体箱、和所述第三液体箱连接；

所述第一液体箱、所述第二液体箱、和所述第三液体箱和所述阀门连接；

所述水泵与所述水泵电机连接。

8.根据权利要求4所述的一种教学型智能耕种装置，其特征在于，所述摘收模块为机械手。

9.根据权利要求1所述的一种教学型智能耕种装置，其特征在于，所述传感模块为土壤传感器。

10.根据权利要求1所述的一种教学型智能耕种装置，其特征在于，所述视觉模块为摄像头。