CN208783466U - 一种新型猪舍清理机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型猪舍清理机器人，包括由上、中、下三层板组成的车体本体、在下层板左右两侧设置的驱动轮、设置在下层板上的刮除装置、控制刮除装置刮除的升降装置、控制刮除装置运行的第一动力装置、控制升降装置运作的第二动力装置、控制驱动轮行走的第三动力装置以及设置在中层板上的PLC控制模块、RFID通信模块和设置在上层板上的水箱，PLC控制模块联合RFID通信模块控制各装置的运作，水箱内的水通过喷洒装置将水源喷洒至刮除装置处。本实用新型所述的一种新型猪舍清理机器人，解决大规模养猪场中猪舍清理难、环境卫生差、水源浪费多、人工成本高等问题。

Description

一种新型猪舍清理机器人

技术领域

本实用新型属于农业智能设备领域，尤其是涉及一种新型猪舍清理机器人。

背景技术

目前，以现代农业背景为发展的畜牧业，多数是靠人工劳动作为服务支撑，少数规模较大的畜牧业场所引进了半自动化服务设备，对于大型养猪场中的猪舍清理工作，仍然需要人工利用工具清理并消耗大量水源才能清理干净，耗时长，成本高，效率低。本实用新型针对这一领域中所涉及的猪舍清理工作，研制了一种新型猪舍清理机器人，它使用方便、清理彻底、节能环保，通过该实用新型的应用可以实现猪舍的全自动化清理方式，在很大程度上提高了工作效率，改善了猪舍的环境条件。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种新型猪舍清理机器人，弥补现有条件下，猪舍清理技术中存在的问题，即大规模养猪场中猪舍清理难、环境卫生差、水源浪费多、人工成本高等问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种新型猪舍清理机器人，包括由上、中、下三层板组成的车体本体、在下层板左右两侧设置的驱动轮、设置在下层板上的刮除装置、控制刮除装置刮除的升降装置、控制刮除装置运行的第一动力装置、控制升降装置运作的第二动力装置、控制驱动轮行走的第三动力装置以及设置在中层板上的PLC控制模块、RFID通信模块和设置在上层板上的水箱，所述的PLC控制模块联合RFID通信模块控制各装置的运作，所述的水箱内的水通过喷洒装置将水源喷洒至刮除装置处。

进一步的，所述的刮除装置包括对称设置的下层板前端的两个拐臂，每个拐臂与一个推板垂直固接，每个所述的拐臂均带动相应的推板绕下层板上的轴转动设置，未工作状态下的两个拐臂呈一条直线布置，两个推板设置在下层板的左右两侧，工作状态下的两个拐臂平行布置，两个推板设置在下层板的前侧。

进一步的，所述的升降装置包括丝杆、与丝杆配合的丝母、限制丝母转动的导向轴承、直线轴承和传动导柱，所述的第二动力装置包括步进升降电机和升降电机驱动器，所述的升降电机驱动器控制步进升降电机的运转，所述的丝杆固定在步进升降电机的输出轴上，所述的步进升降电机固定在中空的电机支座上部，所述的电机支座下部固定在下层板上，与丝杆配合的丝母设置在中空的电机支座内，所述的丝母与传动导柱的一端固定连接，所述的传动导柱的另一端穿过下层板与前辅助轮连接，所述的导向轴承固定在电机支座的内壁上，在中空的电机支座的内壁与传动导柱之间设置直线轴承，所述的直线轴承固定在下层板上。

进一步的，所述的第一动力装置包括两个转角减速电机、左拐臂转角电机驱动器、右拐臂转角电机驱动器、拐臂限位传感器、左拐臂复位传感器、和右拐臂复位传感器，两个所述的转角减速电机分别带动一个拐臂转动，两个转角电机驱动器控制两个转角减速电机的运转，拐臂限位传感器和两个复位传感器控制两个拐臂的转动角度；

所述的第三动力装置包括两个驱动轮减速电机、左轮电机驱动器和右轮电机驱动器，两个所述的驱动轮减速电机分别带动一个驱动轮运转，左右轮电机驱动器控制两个驱动轮减速电机的运转。

进一步的，所述的喷洒装置包括固定在下层板上的水泵、固定在中板上的水泵驱动器，所述的水泵驱动器控制水泵的运转，在每一个推板上均设在一个水管，所述的水泵抽出水箱中的水通过水管喷洒至刮除处。

进一步的，在所述下层板的后端设有一柱塞传感器，在所述下层板底部的前后端分别设有车头AGV磁导航传感器和车尾AGV磁导航传感器，在所述中板的前后端各设有一超声波传感器，在下层板上设有为各种用电装置供电的锂电池，机器人正常行走状态下柱塞传感器与地面不接触。

进一步的，所述水箱的顶部设有水箱盖，所述水箱盖的启闭由第四动力装置驱动控制，所述的第四驱动装置包括带动水箱盖转动的水箱盖电机、水箱盖电机驱动器和液位传感器，所述的水箱盖电机设置在水箱上，所述的液位传感器设置在水箱的中下部，所有的电机和传感器均与PLC控制模块电连接。

进一步的，在所述下层板底部设有两个后辅助轮，机器人正常行走状态下后辅助轮与地面不接触。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种新型猪舍清理机器人具有以下优势：

本实用新型所述的一种新型猪舍清理机器人，通过APP软件与机器人硬件连接，实现远程物联网多机协同工作。APP软件作为系统的控制单元，通过机器人车体上的RFID通信模块进行通信识别与数据处理，一种方式可以借助AGV磁导航系统按预订轨迹完成任务功能，另外一种可以通过软件定位功能实现准确遥控运动，同时PLC控制模块作为核心单元对各电机实现精准控制，完成各传感器之间的信号处理，协调驱动模块间的逻辑关系；机器人动力源采用节能环保型的锂电池组，单次充电8小时可满足负载驱动3小时以上；利用直流减速电机控制机器人的行走和转弯；利用步进减速电机控制机器人的升降和动作；机器人本体框架由金属和复合材料组成，自身质量较轻，可携带50kg以下水源运动；机器人采用双臂式推刮清理装置，使用较少的水源来辅助清理任务，将粪便与杂物推至指定位置，既完成清理任务，同时为下一工序提供准备。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种新型猪舍清理机器人的拐臂复位状态的轴侧示意图；

图2为本实用新型实施例所述的一种新型猪舍清理机器人的拐臂伸出状态的轴侧示意图；

图3为图1拆去部分组件的轴侧示意图；

图4为图3拆去部分组件的轴侧示意图；

图5为图4的主视图

图6为图4的俯视图

图7为升降装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-水箱、2-上层板、3-立柱、4-中层板、5-推板、6-下层板、7-拐臂、8-驱动轮、9-后辅助轮、10-水箱盖、11-柱塞传感器、12-车尾AGV磁导航传感器、13-锂电池、14-PLC控制模块、15-水箱盖电机、16-水箱盖电机驱动器、17-水泵驱动器、18-拐臂限位传感器、19-右拐臂复位传感器、20-车头AGV磁导航传感器、21-左拐臂复位传感器、22-水泵、23-升降电机驱动器、24-左拐臂转角电机驱动器、25-驱动轮减速电机、26-步进升降电机、27-右拐臂转角电机驱动器、28-右轮电机驱动器、29-左轮电机驱动器、30-升降装置、31-转角减速电机、32-前辅助轮、33-RFID通信模块、34-液位传感器、35-超声波传感器、36-丝杆、37-丝母、38-导向轴承、39-直线轴承、40-传动导柱，41-电机底座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本实用新型的实施例中所提到的RFID通信模块，通常是指具有支持远距离识别功能的模块。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1-图7所示，一种新型猪舍清理机器人，包括由上、中、下三层板组成的车体本体、在下层板6左右两侧设置的驱动轮8、设置在下层板6上的刮除装置、控制刮除装置刮除的升降装置30、控制刮除装置运行的第一动力装置、控制升降装置30运作的第二动力装置、控制驱动轮8行走的第三动力装置以及设置在中层板4上的PLC控制模块14、RFID通信模块33和设置在上层板2上的水箱1，所述的PLC控制模块14联合RFID通信模块33控制各装置的运作，所述的水箱1内的水通过喷洒装置将水源喷洒至刮除装置处。

刮除装置包括对称设置的下板6前端的两个拐臂7，每个拐臂7与一个推板5垂直固接，每个所述的拐臂7均带动相应的推板5绕下层板6上的轴转动设置，未工作状态下的两个拐臂7呈一条直线布置，两个推板5设置在下板6的左右两侧，工作状态下的两个拐臂7平行布置，两个推板5设置在下层板6的前侧。

所述的升降装置30包括丝杆36、与丝杆36配合的丝母37、限制丝母37转动的导向轴承38、直线轴承39和传动导柱40，所述的第二动力装置包括步进升降电机26和升降电机驱动器23，所述的升降电机驱动器23控制步进升降电机26的运转，所述的丝杆36固定在步进升降电机26的输出轴上，所述的步进升降电机26固定在中空的电机支座41上部，所述的电机支座41下部固定在下层板6上，与丝杆36配合的丝母37设置在中空的电机支座41内，所述的丝母37与传动导柱40的一端固定连接，所述的传动导柱40的另一端穿过下层板6与前辅助轮32连接，所述的导向轴承38固定在电机支座41的内壁上，在中空的电机支座41的内壁与传动导柱40之间设置直线轴承39，所述的直线轴承39固定在下层板6上。

第一动力装置包括两个转角减速电机31、左拐臂转角电机驱动器24、右拐臂转角电机驱动器27、拐臂限位传感器18、左拐臂复位传感器21和右拐臂复位传感器19，两个所述的转角减速电机31分别带动一个拐臂7转动，两个转角电机驱动器控制两个转角减速电机31的运转，拐臂限位传感器18和两个复位传感器控制两个拐臂7的转动角度；

所述的第三动力装置包括两个驱动轮减速电机25、左轮电机驱动器29和右轮电机驱动器28，两个所述的驱动轮减速电机25分别带动一个驱动轮8运转，左、右轮电机驱动器控制两个驱动轮减速电机25的运转。

喷洒装置包括固定在下层板6上的水泵22、固定在中板4上的水泵驱动器17，所述的水泵驱动器17控制水泵22的运转，在每一个推板5上均设在一个水管，所述的水泵22抽出水箱1中的水通过水管喷洒至刮除处。

在所述下层板6的后端设有一柱塞传感器11，在所述下层板6底部的前后端分别设有车头AGV磁导航传感器20和车尾AGV磁导航传感器12，在所述中板4的前后端各设有一超声波传感器35，在下层板6上设有为各种用电装置供电的锂电池13，机器人正常行走状态下柱塞传感器11与地面不接触。

所述水箱1的顶部设有水箱盖10，所述水箱盖10的启闭由第四动力装置驱动控制，所述的第四驱动装置包括带动水箱盖10转动的水箱盖电机15、水箱盖电机驱动器16和液位传感器34，所述的水箱盖电机15设置在水箱1上，所述的液位传感器34设置在水箱1的中下部，所有的电机和传感器均与PLC控制模块14电连接。

所述下层板6是整个机器人的基础，通过立柱3分别与中层板4和上层板2构成车体轮廓结构。

在所述下层板5底部设有两个后辅助轮9，机器人正常行走状态下后辅助轮9与地面不接触，当车体出现倾斜或撞击时，辅助保护车体的平衡，防止出现侧翻或后仰状态。

一种新型猪舍清理机器人的清理方法，

(1)机器人通电后，PLC控制模块14按初始状态运行，首先，利用柱塞传感器11和两个拐臂复位传感器将各驱动电机按要求找到零位状态，即机器人的下层板6在前辅助轮32和两个驱动轮8的支撑下成水平状态，两个拐臂7呈一条直线布置，两个推板5在下层板6的左右两侧，且两个推板5与地面不接触；

(2)启动第一动力装置，两个转角减速电机31分别驱动一组拐臂7和推板5向下层板6的前侧旋转，当两个拐臂7呈平行状态时，触发拐臂限位传感器18，拐臂限位传感器18响应动作，两个转角减速电机31停止运动，PLC控制模块14和RFID通信模块33协调控制第二动力装置启动，升降电机驱动器23驱动步进升降电机26运转，步进升降电机26运转带动丝杆36旋转，丝杆36带动丝母37运动，由于丝母37固定在传动导柱40上，传动导柱40固定在前辅助轮32上，前辅助轮32与地面接触，因此丝母37不动给出丝杆36反作用力使丝杆36旋转的同时带动电机支座41及下层板6前端下降，下层板6形成前低后高状态，此时两个推板5与地面接触；

(3)启动第三动力装置，两个驱动轮8带动机器人的推板5向前推刮地面杂物，在此推刮过程中，喷洒装置同步启动，水泵22抽出水箱1中的水通过水管喷洒至刮除处，使用少量水源实现沿某一方向的往复推刮除动作，将地面杂物统一清理到指定位置；

(4)第二动力装置运作带动丝杆36反向旋转，下层板6前端下降，下层板6恢复水平状态，此时两个推板5与地面不接触，启动第一动力装置，两个转角减速电机31分别驱动一组拐臂7和推板5向下层板6的两侧旋转，当两个拐臂7呈一条直线状态时，触发两个拐臂复位传感器，两个拐臂复位限位传感器响应动作，两个转角减速电机31停止运动，机器人完成清理任务，待下一次使用。

清理方法，清理任务中，利用安装在下层板6的前后端的车头AGV磁导航传感器20和车尾AGV磁导航传感器12，通过磁导航系统识别磁条完成机器人的轨迹运动；

清理任务中，如果机器人前方或后方遇到障碍物，超声波传感器35根据检测距离远近，会反馈信号至控制系统，判断是否继续行走或停止。

清理方法，清理任务中，若水箱缺水，所述缺水时液位传感器34响应动作，通过PLC控制模块14和RFID通信模块33协调控制机器人到指定位置后，水箱盖电机15驱动水箱盖10打开，进行补水任务，待水加满后，水箱盖10关闭，通过指令继续完成清理任务。

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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型猪舍清理机器人，其特征在于：包括由上、中、下三层板组成的车体本体、在下层板(6)左右两侧设置的驱动轮(8)、设置在下层板(6)上的刮除装置、控制刮除装置刮除的升降装置(30)、控制刮除装置运行的第一动力装置、控制升降装置(30)运作的第二动力装置、控制驱动轮(8)行走的第三动力装置以及设置在中层板(4)上的PLC控制模块(14)、RFID通信模块(33)和设置在上层板2上的水箱(1)，所述的PLC控制模块(14)联合RFID通信模块(33)控制各装置的运作，所述的水箱(1)内的水通过喷洒装置将水源喷洒至刮除装置处。

2.根据权利要求1所述的一种新型猪舍清理机器人，其特征在于：所述的刮除装置包括对称设置的下层板(6)前端的两个拐臂(7)，每个拐臂(7)与一个推板(5)垂直固接，每个所述的拐臂(7)均带动相应的推板(5)绕下层板(6)上的轴转动设置，未工作状态下的两个拐臂(7)呈一条直线布置，两个推板(5)设置在下层板(6)的左右两侧，工作状态下的两个拐臂(7)平行布置，两个推板(5)设置在下层板(6)的前侧。

3.根据权利要求2所述的一种新型猪舍清理机器人，其特征在于：所述的升降装置(30)包括丝杆(36)、与丝杆(36)配合的丝母(37)、限制丝母(37)转动的导向轴承(38)、直线轴承(39)和传动导柱(40)，所述的第二动力装置包括步进升降电机(26)和升降电机驱动器(23)，所述的升降电机驱动器(23)控制步进升降电机(26)的运转，所述的丝杆(36)固定在步进升降电机(26)的输出轴上，所述的步进升降电机(26)固定在中空的电机支座(41)上部，所述的电机支座(41)下部固定在下层板(6)上，与丝杆(36)配合的丝母(37)设置在中空的电机支座(41)内，所述的丝母(37)与传动导柱(40)的一端固定连接，所述的传动导柱(40)的另一端穿过下层板(6)与前辅助轮(32)连接，所述的导向轴承(38)固定在电机支座(41)的内壁上，在中空的电机支座(41)的内壁与传动导柱(40)之间设置直线轴承(39)，所述的直线轴承(39)固定在下层板(6)上。

4.根据权利要求3所述的一种新型猪舍清理机器人，其特征在于：所述的第一动力装置包括两个转角减速电机(31)、左拐臂转角电机驱动器(24)、右拐臂转角电机驱动器(27)、拐臂限位传感器(18)、左拐臂复位传感器(21)和右拐臂复位传感器(19)，两个所述的转角减速电机(31)分别带动一个拐臂(7)转动，两个转角电机驱动器控制两个转角减速电机(31)的运转，拐臂限位传感器(18)和两个复位传感器控制两个拐臂(7)的转动角度；

所述的第三动力装置包括两个驱动轮减速电机(25)、左轮电机驱动器(29)和右轮电机驱动器(28)，两个所述的驱动轮减速电机(25)分别带动一个驱动轮(8)运转，左、右轮电机驱动器控制两个驱动轮减速电机(25)的运转。

5.根据权利要求4所述的一种新型猪舍清理机器人，其特征在于：所述的喷洒装置包括固定在下层板(6)上的水泵(22)、固定在中层板(4)上的水泵驱动器(17)，所述的水泵驱动器(17)控制水泵(22)的运转，在每一个推板(5)上均设在一个水管，所述的水泵(22)抽出水箱(1)中的水通过水管喷洒至刮除处。

6.根据权利要求5所述的一种新型猪舍清理机器人，其特征在于：在所述下层板(6)的后端设有一柱塞传感器(11)，在所述下层板(6)底部的前后端分别设有车头AGV磁导航传感器(20)和车尾AGV磁导航传感器(12)，在所述中层板(4)的前后端各设有一超声波传感器(35)，在下层板(6)上设有为各种用电装置供电的锂电池(13)，机器人正常行走状态下柱塞传感器(11)与地面不接触。

7.根据权利要求6所述的一种新型猪舍清理机器人，其特征在于：所述水箱(1)的顶部设有水箱盖(10)，所述水箱盖(10)的启闭由第四动力装置驱动控制，所述的第四动力装置包括带动水箱盖(10)转动的水箱盖电机(15)、水箱盖电机驱动器(16)和液位传感器(34)，所述的水箱盖电机(15)设置在水箱(1)上，所述的液位传感器(34)设置在水箱(1)的中下部，所有的电机和传感器均与PLC控制模块(14)电连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种新型猪舍清理机器人，其特征在于：在所述下层板(6)底部设有两个后辅助轮(9)，机器人正常行走状态下后辅助轮(9)与地面不接触。