CN211104028U - 生长环境监测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农作物生长监测设备技术领域，具体地，涉及一种生长环境监测机器人，包括移动机构、机体和支撑臂，所述机体设置在移动机构和支撑臂之间；所述支撑臂一端通过旋转机构设置在机体上，另一端设有用于探测作物环境信息的探测机构；所述支撑臂包括多个竖臂，相邻的竖臂之间均设有用于调整探测机构角度和高度的调位机构。通过上述技术方案，本公开提供的生长环境监测机器人能够解决现有技术中难以及时准确地监测作物生长环境信息的问题。

Description

生长环境监测机器人

技术领域

本实用新型涉及农作物生长监测设备技术领域，具体地，涉及一种生长环境监测机器人。

背景技术

随着生活水平的提高，对于农作物(例如玉米、水稻)的需求量越来越大。为此，许多种植户选择在大范围区域种植农作物，以便于对农作物进行科学管理，从而提高产量。

当前许多种植户是通过人工监测农作物的生长环境和生长情况，以根据实际情况对对农作物进行松土、施肥、浇灌等。然而，人工巡检劳动强度大，且监测结果存在主观偏差。因此，并不能及时准确地掌握农作物的生长情况和生长环境，因此，无法根据实际情况采取相应的作业行为，导致作物产量不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种生长环境监测机器人，以解决现有技术中难以及时准确地监测作物生长环境信息的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种生长环境监测机器人，包括移动机构、机体和支撑臂，所述机体设置在移动机构和支撑臂之间；所述支撑臂一端通过旋转机构设置在机体上，另一端设有用于探测作物环境信息的探测机构；所述支撑臂包括多个竖臂，相邻的竖臂之间均设有用于调整探测机构角度和高度的调位机构；所述调位机构包括用于调整探测机构角度的第一调位机构和调整探测机构高度的第二调位机构；所述第一调位机构的固定端与下方的竖臂顶部相连，活动端通过连接组件与第二调位机构相连；上方的竖臂可转动地设置在连接组件上，第二调位机构的固定端设置在连接组件上且活动端与上方的竖臂相连。

可选地，所述连接组件包括依次相连的转盘、支架和安装轴，转盘与第一调位机构的活动端相连，位于上方的竖臂与安装轴可转动地相连。

可选地，所述旋转机构包括法兰盘和电机，所述法兰盘设置在机体上，所述电机设置在法兰盘和支撑臂之间，且电机的输出端与支撑臂相连。

可选地，所述支撑臂的顶部设有横臂，所述探测机构设置在所述横臂上。

可选地，所述移动机构的外周设有挡板。

可选地，所述机体上还设有用于对作物进行作业的执行机构，所述探测机构包括探测组件和控制器，所述探测组件用于检测作物环境信息，所述控制器分别与探测组件和执行机构相连。

可选地，所述探测组件包括二氧化碳传感器、光合有效辐射传感器、风速传感器、湿度传感器和红外雨量传感器。

可选地，所述探测组件还包括用于拍摄作物的摄像机，摄像机设置在支撑臂的顶部。

可选地，所述竖臂上还设有用于检测竖臂角度的角度传感器，控制器分别与角度传感器和调位机构相连。

进一步地，所述角度传感器为多个，并与竖臂一一对应设置。

可选地，所述支撑臂的顶部还设有用于检测路况的电子罗盘，控制器分别与电子罗盘和移动机构相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、通过设置探测机构，能够及时监测作物生长环境信息，并将采集到的相应信息传递控制系统，由此可以使种植户及时准确地了解到作物的生长环境信息，以采取相应的措施保证促使作物正常生长，从而减少病虫害和自然灾害，提高作物产量，具有较好的经济性和实用性。这样，生长环境监测机器人能够代替传统人工来监测作物的生长环境，由此降低人工劳动强度，并且能够不分昼夜地在作物的栽种区域内对其生长环境信息进行检测，以及时地将信息传递给种植户。由于相邻的竖臂之间设有调位机构，这样可以根据作物的姿态调整探测机构相对于机体的角度和高度，即，调整探测机构的姿态，从而使探测机构根据作物的姿态准确地监测出其具体生长环境信息，进而使控制系统对作物采取相应的措施，以保证其正常生长。

2、通过设置二氧化碳传感器、光合有效辐射传感器、风速传感器、湿度传感器和红外雨量传感器，不仅可以对自然环境例如光照、风速、降雨量进行监测，还可以对空气温度、湿度以及二氧化碳含量进行监测，从而及时控制执行机构动作，促进作物生长。

3、通过在支撑臂的顶部设置摄像机，可以及时拍摄作物的生长情况，并根据作物所展现的状态判断作物是否存在病虫害、是否缺少肥料等问题，从而采取相应措施，促进作物生长。该摄像机可以绕竖直或者水平方向360°旋转，能够从不同角度对作物进行拍摄，有益于对作物的生长情况进行综合分析。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本公开提供的一种具体实施方式中生长环境监测机器人的立体结构示意图；

图2是本公开提供的另一种具体实施方式中生长环境监测机器人的立体结构示意图。

附图标记说明

1-移动机构，2-机体，3-支撑臂，31-竖臂，32-横臂，4-旋转机构，41-法兰盘，42-电机，5-探测组件，51-二氧化碳传感器，52-光合有效辐射传感器，53-摄像机，54-角度传感器，6-调位机构，7-挡板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本实用新型的示例实施例的范围。

应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在本实用新型的描述中，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

应当理解，当将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，当将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，不存在中间单元。应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其它单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”，“相邻”对“直接相邻”等等)。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本实用新型的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

实施例

根据本公开的具体实施方式提供了一种智能避障机器人，图1和图2示出了其中一种具体实施例。

如图1和图2所示，该生长环境监测机器人包括移动机构1、机体2和支撑臂3，所述机体2设置在移动机构1和支撑臂3之间；所述支撑臂3一端通过旋转机构4设置在机体2上，另一端设有用于探测作物生长环境信息的探测机构；所述支撑臂3包括多个竖臂31，相邻的竖臂31之间均设有用于调整支撑臂3角度和高度的调位机构6。

所述调位机构6包括用于调整探测机构角度的第一调位机构和调整探测机构高度的第二调位机构，这样，就能够根据作物的规格和形状对探测机构的姿态进行相应调整，从而使其准确地监测到作物的生长环境信息。

其中，所述第一调位机构的固定端与位于下方的竖臂31顶部相连，活动端通过连接组件与第二调位机构相连。这样，就能够通过第一调位机构的运动带动其上方的竖臂31运动，进而改变探测机构相对机体2的夹角。上方的竖臂31可转动地设置在连接组件上，第二调位机构的固定端设置在连接组件上且活动端与上方的竖臂31相连。这样，通过第二调位机构可以使驱上方的竖臂31转动，因竖臂31设有多个，这样就可以使得支撑臂3在高度方向上伸缩，从而改变探测机构相对于机体2的高度。

通过上述技术方案，本公开提供的生长环境监测机器人设有能够监测作物生长环境信息，并将采集到的相应信息传递控制系统，由此可以使种植户及时准确地了解到作物的生长环境信息，以采取相应的措施保证促使作物正常生长，从而减少病虫害和自然灾害，提高作物产量，具有较好的经济性和实用性。这样，生长环境监测机器人能够代替传统人工来监测作物的生长环境，由此降低人工劳动强度，并且能够不分昼夜地在作物的栽种区域内对其生长环境信息进行检测，以及时地将信息传递给种植户。由于相邻的竖臂31之间设有调位机构6，这样可以根据作物的姿态调整探测机构相对于机体2的角度和高度，即，调整探测机构的姿态，从而使探测机构根据作物的姿态准确地监测出其具体生长环境信息，进而使控制系统对作物采取相应的措施，以保证其正常生长。

需要说明的是，此处所述“多个竖臂31”中的“多”，是指3及3以上任意合适的数量。在本公开中，竖臂31的数量为3，在其它实施方式中，还可以是为6、7、9等任意合适的数量，本公开对此不做限制。另外，为了简化结构，在图2中未示出其它竖臂31

具体地，第一调位机构可以为步进电机42，即，通过步进电机42的正转反转改变探测机构的角度；第二调位机构可以为步进电机42，还可以为气缸、液压缸、线性模组等任意合适的驱动器，本公开对此均不做限制。

在本公开提供的一种具体实施方式中，所述连接组件可以包括依次相连的转盘、支架和安装轴，转盘与第一调位机构的活动端相连，上方的竖臂31与安装轴可转动地相连。这样，以便于分别安装第一调位机构和第二调位机构。其中，支架在竖直方向上具有一定高度，以使得上方的竖臂31和转盘之间间隔设置，从而避免两者发生触碰而影响调位效果。

在本公开的具体实施方式中，旋转机构4也可以构造为任意合适的结构。

如图1所示，在本示例性实施方式中，所述旋转机构4可以包括法兰盘41和电机42，所述法兰盘41设置在机体2上，所述电机42设置在法兰盘41和支撑臂3之间，且电机42的输出端与支撑臂3相连。这样，可以通过电机42的正转和反转改变支撑臂3的转动方向。另外，还可以在此基础上增设减速器，本公开对此不做限制。

作为另一种选择，旋转机构4可以为相互啮合的齿轮(或者是齿轮齿条、蜗杆蜗轮)，包括主动轮和从动轮，从动轮通过连接轴与机体2可转动地相连，支撑臂3固定设置在从动轮上，主动轮与电机42的输出轴相连，由此在电机42的驱动下带动从动轮转动，从而实现支撑臂3的转动。

可选地，所述支撑臂3的顶部设有水平设置的横臂32，所述探测机构设置在所述横臂32上。这样，可以使横臂32靠近作物，从而准确地监测到相应的环境信息。其中，横臂32还可以是倾斜设置。本公开对此不做限制。

由于农作物的种植区域杂草、泥泞较多，为避免杂草或泥泞夹住智能避障机器人的移动机构1，影响其正常作业，所述移动机构1的外周可以设有挡板7，从而保证智能避障机器人在移动过程中的顺畅性，并保证使用寿命。

如图1所示，在本示例性实施方式中，所述机体2上还设有用于对作物进行作业的执行机构，所述探测机构包括探测组件5和控制器，所述探测组件5用于检测作物环境信息，所述控制器分别与探测组件5和执行机构相连。这样，控制器可以根据探测机构的监测结果，控制执行机构做出相应的措施，例如浇水、施肥等行为。在本公开中，可以选用三菱Q系列PLC可编程控制器作为控制器。该控制器分别与探测组件5和执行机构相连。作为控制中枢，该PLC可编程控制器可以通过信号线缆分别与探测组件5和执行机构进行有线连接，还可以选用GPRS、蓝牙等各种本领域公知的无线传输协议的方式实现信号传输，本公开对此不做过多赘述。

当然，探测机构也可以以任意合适的方式配置。

由于作物对环境要求不同，为了保证作物正常生长，所述探测组件5可以包括二氧化碳传感器51、光合有效辐射传感器52、风速传感器、湿度传感器和红外雨量传感器。这样，不仅可以对自然环境例如光照、风速、降雨量进行监测，还可以对空气温度、湿度以及二氧化碳含量进行进行监测，从而及时控制执行机构动作，促进作物生长。在本公开，风速传感器和湿度传感器选择型号为RS485的一体式温湿压风速风向传感器，可以同时检测风速、风向、空气温度、空气湿度、空气压力等这五项参数。

为了进一步监测作物的生长情况，所述探测组件5还可以包括用于拍摄作物的摄像机53，摄像机53设置在支撑臂3的顶部。这样，可以及时拍摄作物的生长情况，并根据作物所展现的状态判断作物是否存在病虫害、是否缺少肥料等问题，从而采取相应措施，促进作物生长。其中，摄像机53可以绕竖直或者水平方向360°旋转，以从不同角度对作物进行拍摄，有益于对作物的生长情况进行综合分析。

作物栽种区域上道路复杂，存在上下坡和坑洼路段，为了提高探测组件5监测结果的准确性，如图1所示，在本公开提供的一种具体实施方式中，所述竖臂31上还设有用于检测竖臂31角度的角度传感器54，控制器分别与角度传感器54和调位机构6相连。这样，控制器可以根据角度传感器54所测得的竖臂31的角度信息，及时控制调位机构6动作，从而使探测机构保持水平，以保证监测结果的准确性。

进一步地，所述支撑臂3的顶部还可以设有用于检测路况的电子罗盘，控制器分别与电子罗盘和移动机构1相连，这样，可以使生长环境监测机器人能够按照预设路线行驶，并根据所处位置修正路线，从而顺利完成监测工作。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (9)

1.一种生长环境监测机器人，其特征在于：包括移动机构(1)、机体(2)和支撑臂(3)，所述机体(2)设置在移动机构(1)和支撑臂(3)之间；所述支撑臂(3)一端通过旋转机构(4)设置在机体(2)上，另一端设有用于探测作物生长环境信息的探测机构；所述支撑臂(3)包括多个竖臂(31)，相邻的竖臂(31)之间均设有用于调整探测机构角度和高度的调位机构(6)；

所述调位机构(6)包括用于调整探测机构角度的第一调位机构和调整探测机构高度的第二调位机构；所述第一调位机构的固定端与下方的竖臂(31)顶部相连，活动端通过连接组件与第二调位机构相连；上方的竖臂(31)可转动地设置在连接组件上，第二调位机构的固定端设置在连接组件上且活动端与上方的竖臂(31)相连。

2.根据权利要求1所述的生长环境监测机器人，其特征在于：所述连接组件包括依次相连的转盘、支架和安装轴，转盘与第一调位机构的活动端相连，上方的竖臂(31)与安装轴可转动地相连。

3.根据权利要求2所述的生长环境监测机器人，其特征在于：所述旋转机构(4)包括法兰盘(41)和电机(42)，所述法兰盘(41)设置在机体(2)上，所述电机(42)设置在法兰盘(41)和支撑臂(3)之间，且电机(42)的输出端与支撑臂(3)相连。

4.根据权利要求1所述的生长环境监测机器人，其特征在于：所述支撑臂(3)的顶部设有水平设置的横臂(32)，所述探测机构设置在所述横臂(32)上。

5.根据权利要求1所述的生长环境监测机器人，其特征在于：所述机体(2)上还设有用于对作物进行作业的执行机构，所述探测机构包括探测组件(5)和控制器，所述探测组件(5)用于检测作物环境信息，所述控制器分别与探测组件(5)和执行机构相连。

6.根据权利要求5所述的生长环境监测机器人，其特征在于：所述探测组件(5)包括二氧化碳传感器(51)、光合有效辐射传感器(52)、风速传感器、湿度传感器和红外雨量传感器。

7.根据权利要求5所述的生长环境监测机器人，其特征在于：所述探测组件(5)还包括用于拍摄作物的摄像机(53)，摄像机(53)设置在支撑臂(3)的顶部。

8.根据权利要求1所述的生长环境监测机器人，其特征在于：所述竖臂上还设有用于检测竖臂(31)角度的角度传感器(54)，控制器分别与角度传感器(54)和调位机构(6)相连。

9.根据权利要求8所述的生长环境监测机器人，其特征在于：所述支撑臂(3)的顶部还设有用于检测路况的电子罗盘，控制器分别与电子罗盘和移动机构(1)相连。

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