CN212086940U - 一种给定深度播种的自动耕种机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种给定深度播种的自动耕种机器人，具体涉及农业领域，包括底板，所述底板的底部安装有轮子，且底板的顶部边缘处安装有刨土机构，所述刨土机构的后侧安装有播种机构，所述底板的一端远离刨土机构所在的一侧连接有圆盘，所述底板的顶端位于刨土机构与播种机构之间安装有单片机，所述刨土机构由支撑架、第一丝杆、第一螺母座、安装架、第二丝杆、步进电机、第二螺母座、直流电机和工业钻头组成，所述支撑架固定连接在底板的顶端，且支撑架的顶部与底部之间连接有第一丝杆。本实用新型在使用过程中能够完成耕地、播种，盖土一系列的功能，实现对于农作物的耕作，结合了耕地机器与播种机器，减少了耕作的人力物力的浪费。

Description

一种给定深度播种的自动耕种机器人

技术领域

本实用新型属于农业领域，尤其涉及一种给定深度播种的自动耕种机器人。

背景技术

我国当前的农业自动化主要还是以机具代替人工，以动力代替畜力的半自动化方式，如采用耕地机、播种机、联合收割机等进行耕种，这些耕种方式主要是将机具置于土地上，由机器牵引做平面运动，完成土地耕作，不同的作业需要更换不同的设备，是一种平面耕作，设备种类较多，并且不能脱离人的直接参与劳作，且由于种子播种时对于土壤的深度要求不同，需要比较适合的深度才能更好的发芽，并且传统播种方式大多为手工与半自动化结合，需要大量的人力物力。

实用新型内容

本实用新型提供一种给定深度播种的自动耕种机器人，旨在解决上述存在的技术问题。

本实用新型是这样实现的，本实用新型提供如下技术方案：

一种给定深度播种的自动耕种机器人，包括底板，所述底板的底部安装有轮子，且底板的顶部边缘处安装有刨土机构，所述刨土机构的后侧安装有播种机构，所述底板的一端远离刨土机构所在的一侧连接有圆盘，所述底板的顶端位于刨土机构与播种机构之间安装有单片机；

所述刨土机构由支撑架、第一丝杆、第一螺母座、安装架、第二丝杆、步进电机、第二螺母座、直流电机和工业钻头组成，所述支撑架固定连接在底板的顶端，且支撑架的顶部与底部之间连接有第一丝杆，所述第一丝杆的外部连接有第一螺母座，所述第一螺母座的端部连接有安装架，所述安装架的两端部之间沿水平方向上连接有第二丝杆，所述第二丝杆的一端位于安装架的外壁连接有步进电机，且第二丝杆的外部连接有第二螺母座，所述第二螺母座的外壁安装有直流电机，所述直流电机的底端连接有工业钻头，所述播种机构由固定板、漏斗种子盒、电机固定座、弯管、拨轮和无刷减速电机组成，所述固定板固定连接在底板的顶端，且固定板的上方安装有漏斗种子盒，所述漏斗种子盒的底部外侧连接有电机固定座，且漏斗种子盒的底端连接有弯管，所述弯管的底端延伸至底板的下方，所述漏斗种子盒的底部内侧安装有无刷减速电机，所述无刷减速电机的内侧安装有拨轮。

进一步的，所述支撑架的底端与底板的顶端之间通过螺栓固定连接。

进一步的，所述第一丝杆的底端连接有电机。

进一步的，所述直流电机与第二螺母座的外壁之间通过螺栓固定连接。

进一步的，所述固定板与底板的顶端之间通过螺栓固定连接，所述底板的内部对应弯管的外部设置有通孔。

进一步的，所述电机固定座通过螺栓固定连接在固定板的顶端。

进一步的，所述圆盘的中部轴杆两端活动均连接有圆盘固定架，所述圆盘固定架的端部焊接在底板的顶端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、与现有技术相比，通过设置刨土机构，在进行耕地作业时，Y轴滑台控制电机带动工业钻头钻头进行上下运动，能够给定深度进行钻孔以至于在后续的播种中，能够将种子投放到给定的土壤深度，X轴滑台控制步进电机带动工业钻头进行左右运动，能够在同一水平线完成多个土壤钻孔工作，大大提高了耕地播种的效率；

2、与现有技术相比，通过设置播种机构，播种机构由固定板、漏斗种子盒、电机固定座、弯管、拨轮和无刷减速电机组成，通过单片机为核心控制无刷减速电机带动拨轮进行运动，种子受到旋转的螺旋推进器的推动而进入管道内部，播种结构通过采用漏斗状的种子盒，在下面直流电机带动旋转结构的作用下，将种子推送至管道里，电机的转速控制种子的速度，管道末端采用舵机开关结构，在需要播种时，舵机转动，打开管道投放种子，而在平时不需要播种时则关闭开关，种子也无法掉下，并通过设置的圆盘，采用合金钢覆盖塑料式，硬度大，能够将表面土壤在压力作用下完成覆土，即本新型在使用过程中能够完成耕地、播种，盖土一系列的功能，实现对于农作物的耕作，结合了耕地机器与播种机器，减少了耕作的人力物力的浪费。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中安装架结构示意图；

图3为本实用新型中固定板底部结构示意图；

图4为本实用新型中弯管末端结构示意图；

图5为本实用新型中电路控制原理图；

图中：1底板、2轮子、3刨土机构、4播种机构、5圆盘、6单片机、31支撑架、32第一丝杆、33第一螺母座、34安装架、35第二丝杆、36步进电机、37第二螺母座、38直流电机、39工业钻头、41固定板、42漏斗种子盒、43电机固定座、44弯管、45拨轮、46无刷减速电机、47舵机、51圆盘固定架。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种给定深度播种的自动耕种机器人，包括底板1，所述底板1的底部安装有轮子2，且底板1的顶部边缘处安装有刨土机构3，所述刨土机构3的后侧安装有播种机构4，所述底板1的一端远离刨土机构3所在的一侧连接有圆盘5，所述底板1的顶端位于刨土机构3与播种机构4之间安装有单片机6；

所述刨土机构3由支撑架31、第一丝杆32、第一螺母座33、安装架34、第二丝杆35、步进电机36、第二螺母座37、直流电机38和工业钻头39组成，所述支撑架31固定连接在底板1的顶端，且支撑架31的顶部与底部之间连接有第一丝杆32，所述第一丝杆32的外部连接有第一螺母座33，所述第一螺母座33的端部连接有安装架34，所述安装架34的两端部之间沿水平方向上连接有第二丝杆35，所述第二丝杆35的一端位于安装架34的外壁连接有步进电机36，且第二丝杆35的外部连接有第二螺母座37，所述第二螺母座37的外壁安装有直流电机38，所述直流电机38的底端连接有工业钻头39，所述播种机构4由固定板41、漏斗种子盒42、电机固定座43、弯管44、拨轮45和无刷减速电机46组成，所述固定板41固定连接在底板1的顶端，且固定板41的上方安装有漏斗种子盒42，所述漏斗种子盒42的底部外侧连接有电机固定座43，且漏斗种子盒42的底端连接有弯管44，所述弯管44的底端延伸至底板1的下方，所述漏斗种子盒42的底部内侧安装有无刷减速电机46，所述无刷减速电机46的内侧安装有拨轮45；

进一步的，所述支撑架31的底端与底板1的顶端之间通过螺栓固定连接，便于支撑架31在底板1上的连接固定；

进一步的，所述第一丝杆32的底端连接有电机，便于带动第一丝杆32转动，进而方便调节第一螺母座33在第一丝杆32外部的位置；

进一步的，所述直流电机38与第二螺母座37的外壁之间通过螺栓固定连接，便于直流电机38的安装固定；

进一步的，所述固定板41与底板1的顶端之间通过螺栓固定连接，所述底板1的内部对应弯管44的外部设置有通孔，便于固定板41的安装固定，且方便弯管44的底部伸至底板1的下方；

进一步的，所述电机固定座43通过螺栓固定连接在固定板41的顶端，便于电机固定座43的安装固定；

进一步的，所述圆盘5的中部轴杆两端活动均连接有圆盘固定架51，所述圆盘固定架51的端部焊接在底板1的顶端，便于圆盘5的安装。

如图5所示，本实用新型中装置的电路原理图以C51单片机为核心，连接L298N驱动电路进而驱动电机，共四个60-60直流减速电机，一个直流无刷电机25-2418和两个42电机，复位电路和晶振电路属于C51的最小系统，电源输入模块接12V电源。

本实用新型采用STC89C51单片机控制，采用8051核的ISP(InSystemProgramming)在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8KBytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，具有在系统可编程(ISP)特性。STC89C51RC系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051内核单片机，是高速/低功耗的新一代8051单片机，全新的流水线/精简指令集结构,内部集成MAX81专用复位电路。

在进行耕地作业时，Y轴滑台控制步进电机带动钻头进行上下运动，能够给定深度进行钻孔以至于在后续的播种中，能够将种子投放到给定的土壤深度，进行后续盖土等工作。X轴滑台控制步进电机带动钻头进行左右运动，能够在同一水平线完成多个土壤钻孔工作，大大提高了耕地播种的效率。

XY滑台结构带动钻头进行固定深度的土壤钻孔，通过STC89C51单片机控制XY双滑台运动，完成精准的钻孔任务。电机带动丝杆转动，由圆周运动转化为直线运动，丝杆与电机采用联轴器联结，电机固定在电机座上，丝杆采用丝杆支持座与固定座联结，丝杆中部有一个螺母座，与工作台连接，丝杆两侧分布有平行的导轨，也与工作台连接。

基于两相步进电机带动的XY轴滑台结构，Y轴带动直流电机驱动的工业钻头转动进行给定深度打孔的工作。

通过51单片机为核心控制2418无刷减速电机带动拨轮进行运动，种子受到旋转的螺旋推进器的推动而进入管道内部，当未开启播种功能之前，管道末端由用STC89C51单片机产生脉宽调制信号，控制SG92R航空小舵机，从而控制开关关闭开启，而开启之后，种子即能投放进入耕地里，完成播种。电机的控制，通过51单片机给定代码，调整转速，需要高速播种时，即更改电机控制参数，进行快速旋转，反之则低速。播种结构通过采用漏斗状的种子安置装置，在下面直流电机带动旋转结构的作用下，将种子推送至管道里，电机的转速控制种子的速度，管道末端采用舵机开关结构，在需要播种时，舵机转动，打开管道投放种子，而在平时不需要播种时则关闭开关，种子也无法掉下。播种结构和钻孔结构之间的距离固定为25cm，故可以实现5cm 10cm 15cm 20cm 25cm间距的播种操作实现钻孔的同时播种。小车给定距离的停顿是通过编码电机实现的。其中播种仓为漏斗状，舱内由拨轮以及弯管连接而成，当拨轮转动时，拨轮推动种子进入管道，再由舵机开关进行种子的投放。

通过STC89C51控制ROBOMSTER2006电机带动圆盘碾压式结构进行覆土，采用ROBOMASTER2006电机，该电机小巧，但力矩大，控制精度高。圆盘结构，采用合金钢覆盖塑料式，硬度大，能够将表面土壤在压力作用下完成覆土。

具体使用时，本实用新型还可以设置遥控装置，作为优选的实施例，遥控装置可以是PS2手柄，通过PS2手柄控制耕种机器运动，路径具有可控性。采用51为核心的单片机主板为核心控制，通过PS2手柄的发射装置与51单片机的接收装置无线连接，可以远程遥控耕种机器人进行前进，后退，转弯等运动功能。在PC上使用keil4或keil5软件将控制运动的代码下载至51单片机中进行执行，便能实现基本运动的功能。通过遥控技术实现对于机器人进行远程控制，可以实现全天候不间断工作。

综上一种给定深度的耕种机器人，能够完成耕地，播种，盖土，一系列的功能，实现对于农作物的耕作，结合了耕地机器与播种机器，减少了耕作的人力物力的浪费。

在耕地播种过程中，首先由运动结构在土地上进行运动，再由耕地结构模块中的滑台结构进行通电运转，42两相步进电机带动的XY轴滑台结构，Y轴带动885直流电机驱动的工业钻头转动进行给定深度打孔的工作。通过51单片机为核心控制2418无刷减速电机带动拨轮进行运动，种子受到旋转的螺旋推进器的推动而进入为弯管内部，管道末端由用STC89C51单片机产生脉宽调制信号，控制SG92R航空小舵机，进而开启通道，将种子投放至已打好的洞中完成播种工作。

本实用新型工作原理：

参照说明书附图1-4，通过设置有刨土机构3、播种机构4和圆盘5，并通过STC89C51型号的单片机6进行控制，刨土机构3由支撑架31、第一丝杆32、第一螺母座33、安装架34、第二丝杆35、步进电机36、第二螺母座37、直流电机38和工业钻头39组成，使用过程中，步进电机36运行带动第二丝杆35转动，进而控制第二螺母座37在第二丝杆35外部的移动，并控制第一丝杆32的转动带动第一螺母座33的上下移动，在使用时，方便控制工业钻头39的位置，进而在工业钻头39处于埋种位置时，控制直流电机38运行带动工业钻头39转动对土壤进行钻孔处理，即在进行耕地作业时，Y轴滑台控制电机带动工业钻头39钻头进行上下运动，能够给定深度进行钻孔以至于在后续的播种中，能够将种子投放到给定的土壤深度，X轴滑台控制步进电机39带动工业钻头39进行左右运动，能够在同一水平线完成多个土壤钻孔工作，大大提高了耕地播种的效率；播种机构4由固定板41、漏斗种子盒42、电机固定座43、弯管44、拨轮45和无刷减速电机46组成，通过单片机6为核心控制无刷减速电机46带动拨轮45进行运动，种子受到旋转的螺旋推进器的推动而进入管道内部，播种结构通过采用漏斗状的种子盒，在下面直流电机带动旋转结构的作用下，将种子推送至管道里，电机的转速控制种子的速度，管道末端采用舵机47开关结构，在需要播种时，舵机47转动，打开管道投放种子，而在平时不需要播种时则关闭开关，种子也无法掉下；设置的圆盘5，采用合金钢覆盖塑料式，硬度大，能够将表面土壤在压力作用下完成覆土。

以上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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种给定深度播种的自动耕种机器人，其特征在于：包括底板，所述底板的底部安装有轮子，且底板的顶部边缘处安装有刨土机构，所述刨土机构的后侧安装有播种机构，所述底板的一端远离刨土机构所在的一侧连接有圆盘，所述底板的顶端位于刨土机构与播种机构之间安装有单片机；

所述刨土机构由支撑架、第一丝杆、第一螺母座、安装架、第二丝杆、步进电机、第二螺母座、直流电机和工业钻头组成，所述支撑架固定连接在底板的顶端，且支撑架的顶部与底部之间连接有第一丝杆，所述第一丝杆的外部连接有第一螺母座，所述第一螺母座的端部连接有安装架，所述安装架的两端部之间沿水平方向上连接有第二丝杆，所述第二丝杆的一端位于安装架的外壁连接有步进电机，且第二丝杆的外部连接有第二螺母座，所述第二螺母座的外壁安装有直流电机，所述直流电机的底端连接有工业钻头，所述播种机构由固定板、漏斗种子盒、电机固定座、弯管、拨轮和无刷减速电机组成，所述固定板固定连接在底板的顶端，且固定板的上方安装有漏斗种子盒，所述漏斗种子盒的底部外侧连接有电机固定座，且漏斗种子盒的底端连接有弯管，所述弯管的底端延伸至底板的下方，所述漏斗种子盒的底部内侧安装有无刷减速电机，所述无刷减速电机的内侧安装有拨轮。

2.根据权利要求1所述的一种给定深度播种的自动耕种机器人，其特征在于：所述支撑架的底端与底板的顶端之间通过螺栓固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种给定深度播种的自动耕种机器人，其特征在于：所述第一丝杆的底端连接有电机。

4.根据权利要求1所述的一种给定深度播种的自动耕种机器人，其特征在于：所述直流电机与第二螺母座的外壁之间通过螺栓固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种给定深度播种的自动耕种机器人，其特征在于：所述固定板与底板的顶端之间通过螺栓固定连接，所述底板的内部对应弯管的外部设置有通孔。

6.根据权利要求1所述的一种给定深度播种的自动耕种机器人，其特征在于：所述电机固定座通过螺栓固定连接在固定板的顶端。

7.根据权利要求1所述的一种给定深度播种的自动耕种机器人，其特征在于：所述圆盘的中部轴杆两端活动均连接有圆盘固定架，所述圆盘固定架的端部焊接在底板的顶端。

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