CN215957228U - 电池供电的农业采收机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农业自动化机械技术领域，具体而言涉及电池供电的农业采收机器人，包括：电池箱，设有两个装有电池的第一电池仓以及一个换电窗口，在第一电池仓的出口以及换电窗口之间形成转移区域；转移平台，被设置在所述转移区域内，第一端被设置在第一电池仓出口的延伸方向，能相对于机器人沿水平方向转动，使所述转移平台的第一端往复于所述换电窗口和第一电池仓出口的位置；本实用新型通过在田间进行自动换电的方式，增加机器人的持续作业时间，保证采摘的连续性，并且换电通过转移平台承接‑推送电池的方式实现，结构简单可靠，可降低设备成本以及自动换电难度。

Description

电池供电的农业采收机器人

技术领域

本实用新型涉及农业自动化机械技术领域，具体而言涉及电池供电的农业采收机器人。

背景技术

目前用于自动化的采摘机器人采集的技术依赖于硬件和软件控制系统完成采摘对象的空间位置识别、抓取、摘取、分级、收集等过程，由于处于野外作业，采用电池供电。

而农业采收机器人的电池通常要支撑驱动系统、采摘系统、识别及处理等系统的工作，耗电量大，不能满足长时间持续性的采摘工作，因此，人们希望获得一种长续航、连续性高的采摘机器人。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种电池供电的农业采收机器人，包括：

电池箱，设有两个装有电池的第一电池仓以及一个换电窗口，在第一电池仓的出口以及换电窗口之间形成转移区域；

转移平台，被设置在所述转移区域内，第一端被设置在第一电池仓出口的延伸方向，能相对于机器人沿水平方向转动，使所述转移平台的第一端往复于所述换电窗口和第一电池仓出口的位置；

其中，所述第一电池仓内设有弹簧以及用于对电池限位的锁止部件，当锁止部件解锁时，电池被弹簧沿第一电池仓出口方向弹出；

所述转移平台上设有用于承托电池的辊组，所述转移平台的第二端设有能往复运动于所述转移平台的第一端和第二端限位杆。

优选的，两个所述第一电池仓沿竖直方向分布，所述转移平台被设置成能相对于机器人沿竖直方向移动。

优选的，所述换电窗口和所述第一电池仓出口的方向呈九十度夹角。

优选的，所述锁止部件包括设置在电池上的锁扣以及设置于第一电池仓的脱扣机构。

优选的，所述第一电池仓内设有与所述锁扣配合的卡槽，所述脱扣机构包括压舌，所述压舌能将锁扣推出所述卡槽，使锁扣处于解锁状态。

优选的，所述压舌被设置成电磁驱动，使其沿锁扣滑动方向移动至解锁位置和锁止位置。

优选的，所述辊组的上切面与所述第一电池仓的底面位于同一水平高度。

优选的，所述辊组包括多个连接伺服电机的辊轴，所述辊轴的轴向垂直于第一电池仓的出口方向。

优选的，所述限位杆被通过同步带或电动伸缩杆驱动往复于所述转移平台的第一端和第二端限位杆。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型所示的采收机器人和换电站的结构示意图；

图2是本实用新型所示的采收机器人的结构示意图；

图3a-3c是本实用新型所示的电池由第一电池仓转移至第二电池仓的示意图；

图4a-4c是本实用新型所示的电池由第二电池仓转移至第一电池仓的示意图；

图5是本实用新型所示的转移机构的结构示意图；

图6是本实用新型所示的采收机器人的另一种换电方式。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意电池供电的农业采收机器人来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

本实用新型旨在实现能自动化的完成采收机器人的换电，尤其是和设置在田间(采收机器人移动路径一侧)的换电站4之间完成自动化换电，以提高机器人的自动化作业时间。

【采收机器人】

结合图2所示，本实用新型提出一种技术方案，一种采收机器人，主要包括移动总成100、采摘机构200、收集机构300和电池箱2，其中，电池箱2内设有两个第一电池仓11，第一电池仓包括第一电池仓a101和第一电池仓b102。

在优选的示例中，移动总成100、转移平台3和第一电池仓11内的锁止部件等，与换电相关的用电器供电，由第一电池仓a101和第一电池仓b102内的电池5供给电能，但是优先使用第一电池仓a101内的电池供电，当第一电池仓a101内的电池耗尽时，使用第一电池仓b102内的电池供电。

进一步的，第一电池仓a101仅限于给移动总成100、转移平台3和第一电池仓11内的锁止部件等与换电相关的用电器供电。

如此，当采摘系统没电时，可以使用第一电池仓a101内的电池给驱动系统供电移动至换电站4完成换电，若第一电池仓a101内电池没电后，可以使用第一电池仓b102内的电池给驱动系统供电移动至换电站4完成换电，保障自动化换电的可靠性。

结合图1所示，在可选的实施例中，定义机器人长度方向为Y向，机器人的宽度方向为X向，机器人的高度方向为Z向，机器人中的电池箱2和转移平台3之间沿机器人长度方向即Y向分布，如图示电池箱2在前，转移平台3在后，换电站4在机器人移动路径的一侧，转移平台接收由第一电池仓11内沿Y方向弹出的电池，顺时针转动九十度后，在X方向上，对准换电站4的方向，再与换电站4的第二电池仓41之间在X方向上完成换电。

结合图3a-3c所示，进一步的，电池5上设有带有锁扣51，第一电池仓1内设有与锁扣51配合的卡槽，当锁扣51卡在卡槽内时，电池5被定位。

进一步的，第一电池仓11内设有脱扣机构，且第一电池仓11内设有弹簧12，弹簧12在电池5滑入的反方向，当电池5被填入到第一电池仓11时，弹簧12被压缩，具有向外弹出电池5的弹力。

进一步的，锁扣51锁扣包括连接到电池5的螺旋弹簧以及连接到螺旋弹簧另一端的卡块，电池5上设有容纳卡块的凹槽，卡块的滑动方向与Y向垂直。

在可选的实施例中，锁扣51通过螺旋弹簧连接到电池5上，当锁扣51弹出时，一部分露出并卡在卡槽内，使电池5不会被弹簧12弹出，当锁扣被沿滑动方向按压直至锁扣51完全收缩到电池5的轮廓以内时，电池5被弹簧12弹出。

进一步的，第一电池仓11内设有脱扣机构，脱扣机构包括第一压舌13，第一压舌13能将锁扣51推出卡槽，使锁扣51处于解锁状态。

在优选的示例中，第一压舌13被设置成电磁驱动，如，电磁部件的吸引和排斥，其中，驱动器可以被设置到机器人或换电站4上。使其沿锁扣51滑动方向移动至解锁位置和锁止位置。

在具体的示例中，机器人移动到与换电站4相对应的位置后，通过接近传感器等传感部件触发信号，电磁部件感受到触发的电信号，触发解锁，使第一压舌13顶开锁扣51，电池5被弹簧12弹出，从第一电池仓11内沿Y向弹出。

在其他的实施例中，电磁部件还可以设置成与机器人之间进行通讯连接，以控制何时进行解锁。

转移平台

具体的，结合图1和2所示，电池箱2设有两个装有电池的第一电池仓1以及一个换电窗口，在第一电池仓1的出口以及换电窗口之间形成转移区域201。

转移平台3被设置在转移区域201内，第一端被设置在第一电池仓11出口的延伸方向，能相对于机器人沿水平方向(X-Y平面内)转动，使转移平台3的第一端往复于换电窗口和第一电池仓11出口的位置。

在可选的实施例中，两个第一电池仓11沿Z向分布，转移平台3被设置成能相对于机器人沿Z向移动，移动至不同的高度，换电窗口和第一电池仓11出口的方向呈九十度夹角。

如此，可实现转移平台3移动到不同的高度，达到第一电池仓a101或第一电池仓b102的出口位置。

其中，转移平台3的底部设有驱动部件，能带动转移平台3沿Z轴方向移动以及绕Z轴旋转，在可选的实施例中，驱动部件为电动伸缩杆以及周转电机。

在可选的实施例中，两个第一电池仓11还可以被布置在同一个水平高度，优选的在Y向上，并且相对的布置，转移平台3不用进行Z向的移动，仅需要转动180度即可移动到第一电池仓a101或第一电池仓b102的出口位置。

进一步的，结合图3a-3c所示，辊组31被设置到转移平台3上，并对应第一电池仓11的出口方向。如此，可保证第一电池仓11弹出的电池5直接滑动到辊组31上。

在可选的实施例中，辊组31的上切面与第一电池仓11的底面位于同一水平高度。如此，以保证电池5被弹出后，平稳的转移到辊组31上。

在可选的实施例中，辊组31包括多个连接伺服电机的辊轴，辊轴的轴向垂直于Y向，辊轴为橡胶辊，若弹簧12的弹力不足以使电池5弹出，使用辊轴的主动驱动，使电池5持续沿Y向移动。

进一步的，为了防止电池5滑出，并且能使电池5被塞入到第一电池仓11或第二电池仓41，限位杆33被设置成能往复运动于转移平台3的第一端和第二端。

在可选的实施例中，转移平台3上还设有线性驱动部件32，以带动限位杆33沿Y向移动。

结合图3a-4c所示，在可选的实施例中，限位杆33位于转移平台3的第一端，线性驱动部件32包括伺服电机以及同步带，限位杆33被安装到同步带上，以保证实现往返于转移平台3的第一端和第二端，并能切换限位状态和收缩状态。

在另外的实施例中，线性驱动部件32包括两个电动伸缩杆，能驱动限位杆33往返于转移平台3的第一端和第二端。

【换电系统】

本实用新型提出另一种技术方案，包括上述的采收机器人，还包括换电站4。结合图1和图5所示，在可选的实施例中，换电站4在机器人移动路径的一侧，以便当机器人移动到换电站4一侧的位置后，使用简单的转移机构进行电池5转移和换电。换电站4具有沿Z轴分布的多个第二电池仓41和至少一个位于其中一个第二电池仓41内的备用电池401。备用电池401和电池5的结构相同。

其中，第二电池仓41和第一电池仓11的结构相同。

进一步的，第二电池仓41的插头为充电插头，可对塞入的电池进行充电。

在可选的实施例中，第二电池仓41内也设有脱扣机构，且第二电池仓41内也设有弹簧12，弹簧12在电池5或备用电池401滑入的反方向，当电池5被填入到第二电池仓41时，弹簧12被压缩，具有向外弹出电池5的弹力。

进一步的，脱扣机构包括第二压舌42，第二压舌42能将锁扣51推出卡槽，使锁扣51处于解锁状态。

在优选的示例中，第二压舌42被设置成电磁驱动，如，电磁部件的吸引和排斥，其中，驱动器被设置到换电站4中。使其沿锁扣51滑动方向移动至解锁位置和锁止位置。

在具体的示例中，电磁部件与转移平台3之间进行通讯连接，以获取换电站4中各个第二电池仓41的位置和电池状态，从而移动到不同的高度。

在可选的实施例中，换电站4内的第二电池仓41被顺序的取出和存放，并在转移机构靠近并停留预定时长后，通过近场通讯的方式触发解锁，使压舌13顶开锁扣51，电池5被弹簧12弹出。

在其他的实施例中，结合图6所示，换电站4内的多个第二电池仓41，多个的第二电池仓41被沿Y向布置，如此，转移平台3不需要进行Z轴方向的移动，机器人沿Y向移动到不同的位置即可完成换电。

换电过程

在可选的实施例中，结合图3a-3c所示，在卸载电池5时：机器人移动到位于换电站4一侧的对应位置，并触发接近传感器或红外传感器，机器人的控制器能控制第一电池仓11内的脱扣机构解锁，同时转移平台3到预定位置等待，并控制限位杆33处于转移平台3远离第一电池仓11的一端，当脱扣机构沿Z轴方向抵触锁扣51至预设状态解锁时，电池5被弹簧12沿Y向弹出第一电池仓11并滑动至辊组31上，且当电池5抵触到限位杆33时，转移平台3被控制器控制转动九十度。

具体的，当电池5抵触限位杆33时，对限位杆33产生压力，尤其是驱动限位杆33的同步带获得推力，产生动作信号，控制器控制转移平台3转动九十度，然后再推动电池5向第二电池仓41方向移动。

进一步的，转移平台3沿Z轴移动至空的第二电池仓41入口对应高度，限位杆33被控制器控制向第二电池仓41的方向移动，将辊组31上的电池5推入至第二电池仓41。

结合图4a-图5所示，装载电池5时：控制器控制转移平台3移动到带有备用电池401的第二电池仓41，控制器控制第二电池仓41的脱扣机构解锁，当脱扣机构沿Z轴方向抵触锁扣51至预设状态解锁时，电池5被弹簧12沿Y向弹出第二电池仓41并滑动至辊组31上，且当电池5抵触到限位杆33时，转移平台3被控制器控制转动九十度度，并沿Z轴移动至空的第一电池仓11入口对应高度，限位杆33被控制器控制向第一电池仓41方向移动，将辊组31上的电池5推入至第一电池仓41。

结合以上实施例，本实用新型通过在田间进行自动换电的方式，增加机器人的持续作业时间，保证采摘的连续性，并且换电通过转移平台承接-推送电池的方式实现，结构简单可靠，可降低设备成本以及自动换电难度。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种电池供电的农业采收机器人，其特征在于，包括：

电池箱，设有两个装有电池的第一电池仓以及一个换电窗口，在第一电池仓的出口以及换电窗口之间形成转移区域；

转移平台，被设置在所述转移区域内，第一端被设置在第一电池仓出口的延伸方向，能相对于机器人沿水平方向转动，使所述转移平台的第一端往复于所述换电窗口和第一电池仓出口的位置；

其中，所述第一电池仓内设有弹簧以及用于对电池限位的锁止部件，当锁止部件解锁时，电池被弹簧沿第一电池仓出口方向弹出；

所述转移平台上设有用于承托电池的辊组，所述转移平台的第二端设有能往复运动于所述转移平台的第一端和第二端限位杆。

2.根据权利要求1所述的电池供电的农业采收机器人，其特征在于，两个所述第一电池仓沿竖直方向分布，所述转移平台被设置成能相对于机器人沿竖直方向移动。

3.根据权利要求1所述的电池供电的农业采收机器人，其特征在于，所述换电窗口和所述第一电池仓出口的方向呈九十度夹角。

4.根据权利要求1所述的电池供电的农业采收机器人，其特征在于，所述锁止部件包括设置在电池上的锁扣以及设置于第一电池仓的脱扣机构。

5.根据权利要求4所述的电池供电的农业采收机器人，其特征在于，所述第一电池仓内设有与所述锁扣配合的卡槽，所述脱扣机构包括压舌，所述压舌能将锁扣推出所述卡槽，使锁扣处于解锁状态。

6.根据权利要求5所述的电池供电的农业采收机器人，其特征在于，所述压舌被设置成电磁驱动，使其沿锁扣滑动方向移动至解锁位置和锁止位置。

7.根据权利要求1所述的电池供电的农业采收机器人，其特征在于，所述辊组的上切面与所述第一电池仓的底面位于同一水平高度。

8.根据权利要求1所述的电池供电的农业采收机器人，其特征在于，所述辊组包括多个连接伺服电机的辊轴，所述辊轴的轴向垂直于第一电池仓的出口方向。

9.根据权利要求1所述的电池供电的农业采收机器人，其特征在于，所述限位杆被通过同步带或电动伸缩杆驱动往复于所述转移平台的第一端和第二端限位杆。

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