CN214125977U - 一种比赛用补苗机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种比赛用补苗机器人控制系统，包括车架、行走机构、补苗机构和控制器，车架包括支撑框和支撑柱，支撑框四角安装有支撑柱，支撑柱底部安装有行走机构，行走机构包括支撑板、电机、车轮、光电传感器、超声波传感器，支撑板对称安装在支撑柱底面，支撑板底部两端安装有电机，电机上安装有车轮，支撑板上安装有用于导航的光电传感器和超声波传感器，车架上安装有补苗机构，所述电机、光电传感器、超声波传感器和补苗机构均与控制器连接。本实用新型通过在车架底部安装行走机构，并在车架上安装补苗机构和控制器，使机器人可准确的在场地中行进，同时通过补苗机构进行精准的补苗操作，以满足高效且准确的定位。

Description

一种比赛用补苗机器人控制系统

技术领域

本实用新型涉及农业机器人领域，特别是涉及一种比赛用补苗机器人控制系统。

背景技术

农业机器人是应用于农业种植领域的高科技机械，通过农业机器人可实现农业自动化，而在农业机器人普及之前，通过农业机器人比赛可为农业机器人的发展提供参数指示。在智能农业装备国际创新大赛B类比赛中，对垄沟或垄背进行补苗是考验农业机器人的识别和执行能力，如图所示，在该比赛中，要求农业机器人从比赛的启动区出发，要求农业机器人行驶穿过6条垄沟或5个垄背，行驶过程中，需要自主识别出5个补苗位，并对补苗位进行精确补栽，并且最后要顺利驶出比赛场地。根据比赛要求，补苗机器人需要自动识别补苗位、精准补栽的要求。为此需要一种适应补苗的农业机器人控制系统来控制补苗机器人完成对应的补苗操作。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种比赛用补苗机器人控制系统，该控制系统可控制机器人自动完成补苗操作，满足农业机器人比赛的各项要求。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种比赛用补苗机器人控制系统，包括车架、行走机构、补苗机构和控制器，所述车架包括支撑框和支撑柱，所述支撑框四角竖直安装有支撑柱，支撑柱底部安装有行走机构，所述行走机构包括支撑板、电机、车轮、光电传感器、超声波传感器，所述支撑板有两块，两块支撑板对称安装在支撑框两侧的支撑柱底面上，每块支撑板的底部两端均安装有电机，电机的输出轴上安装有车轮，所述支撑板上安装有为行走机构导航的光电传感器和超声波传感器，所述电机、光电传感器和超声波传感器均与控制器连接，所述车架上安装有用于补苗的补苗机构，所述补苗机构与控制器连接，所述控制器安装在补苗机构上。

所述补苗机构固定板、支撑平台、护苗栅栏、舵机和单目相机，所述固定板固定在支撑框底部，固定板表面中部安装有限位轴，固定板与车架重合的中线上还加工有落料孔，落料孔与限位轴之间留有间距，所述支撑平台安装在支撑框顶部，支撑平台与固定板之间设有护苗栅栏，所述护苗栅栏可转动地放置在限位轴上，护苗栅栏上设有多个呈环形设置用于放置苗木的限位套，多个限位套转动时分别与落料孔对齐，支撑平台上安装有舵机，舵机的输出轴穿过支撑平台与护苗栅栏连接，带动护苗栅栏绕限位轴转动，所述支撑平台上还安装有与落料孔对齐的单目相机，所述单目相机和舵机均与控制器连接，舵机根据控制器发出的命令转动。

所述护苗栅栏包括连接套、支撑臂和限位套，所述连接套底部加工有与限位轴配合的轴孔，连接套顶部加工有连接孔，连接套的侧壁上依次安装有五根支撑臂，相邻支撑臂之间的夹角为60°，首尾两端的支撑臂之间留有初始避让口，每根支撑臂远离连接套的一端均安装有限位套，多个限位套绕连接套呈环形设置。

所述车轮为麦克纳姆轮。

所述光电传感器有四个，四个光电传感器分别安装在电机后侧的支撑板底部，两个支撑板上的光电传感器沿支撑框的中线对称。

所述超声波传感器有四个，四个超声波传感器分别安装在支撑板表面，两个支撑板上的超声波传感器沿支撑框中线对称。

本实用新型提供的比赛用补苗机器人控制系统具有的有益效果是：

(1)通过在车架底部安装行走机构，并在车架上安装补苗机构和控制器，控制器可根据光电传感器和超声波传感器传送的数据，使机器人可根据周边情况改变行进路线，从而保证机器人准确的在场地中行进，同时通过补苗机构进行精准的补苗操作，以满足高效且准确的定位；

(2)通过单目相机可精确的捕捉待补苗的位置，以保证补苗的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的行走机构的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的补苗机构的结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的补苗机构爆炸图。

图5为本实用新型实施例提供的控制器的连接框图。

图6为本实用新型实施例提供的比赛地图。

附图标记：1、车架；11、支撑框；12、支撑柱；2、行走机构；21、支撑板；22、电机；23、车轮；24、光电传感器；25、超声波传感器；3、补苗机构；31、固定板；32、支撑平台；33、护苗栅栏；331、连接套；332、支撑臂；333、限位套；34、舵机；35、单目相机；36、限位轴；37、落料孔；4、控制器。

具体实施方式

实施例

如图1～图5所示，本实施例提供的比赛用补苗机器人控制系统包括车架1、行走机构2、补苗机构3和控制器4，所述车架1包括支撑框11和支撑柱12，所述支撑框11四角竖直安装有支撑柱12，支撑柱12底部安装有行走机构2，所述行走机构2包括支撑板21、电机22、车轮23、光电传感器24、超声波传感器25，所述支撑板21有两块，两块支撑板21对称安装在支撑框11两侧的支撑柱12底面上，每块支撑板21的底部两端均安装有电机22，电机22的输出轴上安装有车轮23，车轮23为麦克纳姆轮，通过直流电机22带动麦克纳姆轮可实现机器人的前进、后退、左移、右移、左前移动、右前移动、左后移动、右后移动、水平左转和水平右转，保证了机器人的移动效率，所述支撑板21上安装有为行走机构2导航的光电传感器24和超声波传感器25，所述光电传感器24有四个，四个光电传感器24分别安装在电机22后侧的支撑板21底部，两个支撑板21上的光电传感器24沿支撑框11的中线对称；所述超声波传感器25有四个，四个超声波传感器25分别安装在支撑板21表面，两个支撑板21上的超声波传感器25沿支撑框11中线对称，多个电机22、多个光电传感器24和多个超声波传感器25均与控制器4连接，光电传感器24和超声波传感器25可机器人提供场地的平面数据，控制器4再根据提供的平面数据控制四个电机22转动，使机器人可准确的在场地中运行，所述车架1上安装有用于补苗的补苗机构3，所述补苗机构3与控制器4连接，所述控制器4安装在补苗机构3上。

如图3、图4所示，所述补苗机构3固定板31、支撑平台32、护苗栅栏33、舵机34和单目相机35，所述固定板31固定在支撑框11底部，固定板31表面中部安装有限位轴36，固定板31与车架1重合的中线上还加工有落料孔37，落料孔37与限位轴36之间留有间距，所述支撑平台32安装在支撑框11顶部，支撑平台32与固定板31之间设有护苗栅栏33，护苗栅栏33包括连接套331、支撑臂332和限位套333，所述连接套331底部加工有与限位轴36配合的轴孔，护苗栅栏33可转动地放置在限位轴36上，连接套331顶部加工有连接孔，连接套331的侧壁上依次安装有五根支撑臂332，相邻支撑臂332之间的夹角为60°，首尾两端的支撑臂332之间留有初始避让口，每根支撑臂332远离连接套331的一端均安装有限位套333，多个限位套333绕连接套331呈环形设置，多个限位套333转动时分别与落料孔37对齐，支撑平台32上安装有舵机34，舵机34的输出轴穿过支撑平台32与护苗栅栏33连接，带动护苗栅栏33绕限位轴36转动，所述支撑平台32上还安装有与落料孔37对齐的单目相机35，所述单目相机35和舵机34均与控制器4连接，舵机34根据控制器4发出的命令转动，使限位套333依次与落料孔37对齐，用于将限位套333内的苗木模型精准的落在指定位置。

本实用新型的使用方法是：

如图6所示，使用时，将机器人放置在地图的起始区，并在护苗栅栏33的每个限位套333内放置需要补充的苗木模型，然后启动机器人，此时行走机构2根据光电传感器24反馈的型号寻找垄背，当寻找到垄背后，控制器4控制电机22带动车轮23在垄沟内横跨垄背移动，车轮23沿垄背的长度方向移动，移动过程中，支撑板21上的超声波传感器25将机器人位置信息发送至控制器4，控制器4通过电机22控制车轮23转动，使两个支撑板21到垄背或垄沟之间的距离相等，此时车架1钟祥与垄背或垄沟的中线对齐，随后由单目相机35捕捉目标，若未寻找到补苗位置，在机器人移出垄沟后，超声波传感器25将未检测到垄背的信号传送给控制器4，控制器5通过光电传感器54的信息寻找下一条垄背；当单目相机35捕捉到目标后，将信号发送至控制器4，控制器4控制电机22暂停移动，同时根据单目相机35捕捉的目标调整机器人的位置，使单目相机35位于补苗装置的正上方，此时落料孔37与补苗位置对齐，接着控制器4控制舵机34转动60°，使一个限位套333与落料孔37对齐，此时限位套333内的苗木模型穿过落料孔37精准的落在竞赛地图需要补充苗木的位置上，然后控制器4控制舵机34再次转动30°，使限位套333移开落料孔37，接着控制器4控制电机22再次转动，使机器人前行，找到下一处的补苗点位后，舵机34带动护苗栅栏33转动30°，使限位套333与补苗位置对齐；重复上述步骤进行补苗操作。当5个苗木模型补完后，机器人在光电传感器24和超声波传感器25的指引下回到地图起始区，完成补苗操作。

本实用新型仅通过一个舵机34控制护苗栅栏33转动执行补苗操作，极大的降低了控制系统的复杂程度，容错率较高。

以上所述仅是本实用新型优选的实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何基于本实用新型所提供的技术方案和实用新型构思进行的改造和替换都应涵盖在本实用新型的保护范围内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本实用新型。

Claims (6)

1.一种比赛用补苗机器人控制系统，其特征在于：包括车架、行走机构、补苗机构和控制器，所述车架包括支撑框和支撑柱，所述支撑框四角竖直安装有支撑柱，支撑柱底部安装有行走机构，所述行走机构包括支撑板、电机、车轮、光电传感器、超声波传感器，所述支撑板有两块，两块支撑板对称安装在支撑框两侧的支撑柱底面上，每块支撑板的底部两端均安装有电机，电机的输出轴上安装有车轮，所述支撑板上安装有为行走机构导航的光电传感器和超声波传感器，所述电机、光电传感器和超声波传感器均与控制器连接，所述车架上安装有用于补苗的补苗机构，所述补苗机构与控制器连接，所述控制器安装在补苗机构上。

2.根据权利要求1所述的比赛用补苗机器人控制系统，其特征在于：所述补苗机构固定板、支撑平台、护苗栅栏、舵机和单目相机，所述固定板固定在支撑框底部，固定板表面中部安装有限位轴，固定板与车架重合的中线上还加工有落料孔，落料孔与限位轴之间留有间距，所述支撑平台安装在支撑框顶部，支撑平台与固定板之间设有护苗栅栏，所述护苗栅栏可转动地放置在限位轴上，护苗栅栏上设有多个呈环形设置用于放置苗木的限位套，多个限位套转动时分别与落料孔对齐，支撑平台上安装有舵机，舵机的输出轴穿过支撑平台与护苗栅栏连接，带动护苗栅栏绕限位轴转动，所述支撑平台上还安装有与落料孔对齐的单目相机，所述单目相机和舵机均与控制器连接，舵机根据控制器发出的命令转动。

3.根据权利要求2所述的比赛用补苗机器人控制系统，其特征在于：所述护苗栅栏包括连接套、支撑臂和限位套，所述连接套底部加工有与限位轴配合的轴孔，连接套顶部加工有连接孔，连接套的侧壁上依次安装有五根支撑臂，相邻支撑臂之间的夹角为60°，首尾两端的支撑臂之间留有初始避让口，每根支撑臂远离连接套的一端均安装有限位套，多个限位套绕连接套呈环形设置。

4.根据权利要求1所述的比赛用补苗机器人控制系统，其特征在于：所述车轮为麦克纳姆轮。

5.根据权利要求1所述的比赛用补苗机器人控制系统，其特征在于：所述光电传感器有四个，四个光电传感器分别安装在电机后侧的支撑板底部，两个支撑板上的光电传感器沿支撑框的中线对称。

6.根据权利要求1所述的比赛用补苗机器人控制系统，其特征在于：所述超声波传感器有四个，四个超声波传感器分别安装在支撑板表面，两个支撑板上的超声波传感器沿支撑框中线对称。

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