CN216067466U - 一种作业机器人的补给系统及农业机器人的补给系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种作业机器人的补给系统及农业机器人的补给系统。该作业机器人的补给系统包括：作业机器人，用于在待作业区域中作业；至少一个移动补给站，用于根据所述作业机器人的位置进行移动，以使得所述移动补给站与所述作业机器人之间的距离保持在预设范围内；在所述作业机器人移动至所述移动补给站时，对所述作业机器人进行补给。移动补给站跟随作业机器人的位置进行移动，并与其将二者的距离保持在预设范围内。作业机器人在需要进行补给的情况下，只需移动至移动补给站处就可以进行补给。因此，本申请可以降低作业机器人在补给的过程中所花费的时间，提高作业机器人的作业效率。

Description

一种作业机器人的补给系统及农业机器人的补给系统

技术领域

本申请涉及作业机器人领域，具体涉及一种作业机器人的补给系统及农业机器人的补给系统。

背景技术

近年来，随着机械化和智能化的快速发展，许多国家都开始进行机器人方面的研究。相应地，出现了多种类型的作业机器人。

目前，一种常见的作业机器人是部署式机器人，这种作业机器人与扫地机器人类似，其补给站往往需要部署在一个固定位置。当作业机器人需要充电或补充作业物料时，返回位于固定位置的补给站才可以进行充电或补充作业物料。但是，在作业机器人的作业过程中，若作业机器人补给花费的时间过长，则会导致作业机器人的作业效率不高。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种作业机器人的补给系统及农业机器人的补给系统，以解决作业机器人的作业效率较低的问题。

第一方面，提供了一种作业机器人的补给系统，所述系统包括：

作业机器人，用于在待作业区域中作业；至少一个移动补给站，用于根据所述作业机器人的位置进行移动，以使得所述移动补给站与所述作业机器人之间的距离保持在预设范围内；在所述作业机器人移动至所述移动补给站时，对所述作业机器人进行补给。

第二方面，提供了一种农业机器人的补给系统，所述补给系统中的作业机器人为农业机器人，所述补给系统为第一方面所述的补给系统。

在本申请实施例中，移动补给站跟随作业机器人的位置进行移动，并将二者的距离保持在预设范围内。作业机器人在需要进行补给的情况下，只需移动至移动补给站处就可以进行补给，因此，可以降低作业机器人在补给的过程中所花费的时间，提高作业机器人的作业效率。

附图说明

图1为传统农业机器人的补给系统的示意图。

图2为本申请实施例提供的农业机器人的补给系统的示意图。

图3为本申请实施例提供的农业机器人的结构示意图。

图4为本申请实施例提供的移动补给站的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

随着机械化和智能化的快速发展，近年来出现了多种类型的作业机器人，作业机器人在各领域的作业生产中的应用也越来越广泛。然而，要想实现作业机器人的进一步推广和应用，仍存在许多技术问题有待解决，其中，续航能力和负载能力就是制约作业机器人进一步发展的重要因素。

农业机器人作为一种常见的作业机器人，在农业生产中有着广泛的应用。下面以农业机器人为例，对作业机器人存在的技术问题进行举例说明。

对于农业机器人，传统技术往往会在农田边的某个或某些固定位置部署固定补给站，当农业机器人需要补给(如需要充电、更换电池或补充物料) 时，会控制农业机器人返回位于固定位置的固定补给站进行补给。

但是，在农业生产的过程中，若农业机器人的作业区域距离固定补给站太远，会导致农业机器人往返于固定补给站进行补给的时间过长，这样会导致农业机器人的作业效率不高。

为了便于理解，下面先结合图1，对现有农业机器人的补给方式进行详细介绍。

图1给出了农田的一个示例。该农田可以用于种植各种植物或农作物。农田的形状可以是图1所示的矩形，也可以正方形、三角形、梯形或其他任意形状。农田可以包括多个行，农业机器人可以在农田中逐行作业。在某些实施例中，农田中的每一行可以称为农田的一垄。

在现有技术中，固定补给站140通常部署于农田的一侧。当农业机器人 120的电池电量或携带的作业物料即将耗尽时，需要返回固定补给站140进行补给。农业机器人120可以通过两条线路向固定补给站140处移动，即图1中的线路1,2。若农业机器人120沿着线路1向固定补给站140处移动，则需要顺着农田的行的方向先移动到农田边，再顺着农田边的路移动至固定补给站140处。从图1中可以看出，线路1的距离较长。

若农业机器人120沿着线路2向固定补给站140处移动，则需要在农田中跨行移动。虽然线路2的距离明显要短于线路1，但线路2可能会损坏农田里的农作物。此外，由于农田中的地面往往起伏不平，农业机器人在农田中行驶也可能会耗费更多的时间或电量，从而降低了农业机器人的作业效率。

基于上述技术问题，本申请实施例提出了一种作业机器人的补给系统，可以提高作业机器人的作业效率。

需要说明的是，本申请实施例并不限定于农业领域。除了农业领域，本申请实施例中的补给系统同样适用于其他领域中的作业机器人，例如，作业机器人可以为建筑领域中用于铺设道路或防水材料的作业机器人，或者，作业机器人也可以为用于清理场地或道路的清扫机器人等，本申请实施例中对此并不限定。

下面以农业机器人为例，结合附图对本申请实施例进行详细描述。

参见图2，本申请实施例提供一种农业机器人的补给系统，该系统可以包括农业机器人220和至少一个移动补给站230。当农业机器人220在农田中逐行作业时，移动补给站230可以沿着图2所示的箭头方向(即与行垂直的方向)移动，从而将移动补给站230与农业机器人220之间的距离保持在预设范围内。预设范围可以根据实际需要定义，例如，该预设范围可以设定成使得移动补给站230与农业机器人220始终位于农田的同一行(图2是以这种情况为例进行说明的)，即将二者的距离范围限定在位于农田同一行的距离范围；或者，该预设范围可以设定成使得移动补给站230与农业机器人 220之间间隔不超过100米；或者，该预设范围可以设定成使得移动补给站 230所在的行与农业机器人220所在的行不超过预设的行数，如不超过3行，对于这种移动补给站与农业机器人之间存在间隔行的，所述农业机器人也是移动到距离移动补给站最近的作业行的端部，进而实现近距离的补给。

当农业机器人220希望进行补给时，可以直接移动至移动补给站230进行补给，与图1所示的采用固定补给站进行补给的方式相比，图2所示的补给方式补给时间更短，效率更高，同时也不存在破坏农田。具体的，对于包括多垄的农田，所述农业机器人在农田中按垄作业，所述移动补给站方便补给，效率高，且不破坏垄道结构和植物的种植结构。同理，对于用于其他领域中的作业机器人，如建筑领域中用于铺设道路或防水材料的作业机器人，或者，用于清理场地或道路的清扫机器人等，其作业机器人在作业中均需要按行作业，采用这种补给方式，时间短，效率高，且不会破坏已经作业过的行。

下面结合图3，对农业机器人220的结构进行更为详细的举例说明。

如图3所示，农业机器人220可以包括：移动机构221、作业机构222 (也可称为执行机构)、通信模块223及控制器224。

移动机构221可以用于控制所述农业机器220人在农田中移动。移动机构221的形式可以有多种。例如，所述移动机构221可以为车轮，也可以为履带。

作业机构222可以用于控制农业机器人220对农田进行作业。作业机构 222例如可以是播种机构、除草机构、施肥机构、收割机构或喷洒农药的机构等。

通信模块223可以用于在作业过程中，与移动补给站230进行通信。例如，农业机器人220可以通过该通信模块223将自身的位置信息直接传输给移动补给站230，以使其能够跟随农业机器人220的位置而移动。

或者，通信模块223也可以用于与第三方控制平台进行通信，以便于第三方控制平台实现对农业机器人220与移动补给站230的控制。例如，农业机器人220可以通过该通信模块223将自身的位置信息传输给第三方控制平台(图2中未示出)，以便于第三方控制平台控制移动补给站230跟随农业机器人220的位置而移动。具体的，如农场设置有中心控制系统，其可统一获取移动补给站和所述农业机器人的信息，并协调控制他们之间的协作，控制农业机器人作业，控制所述作业机器人在待作业区域中作业；移动补给站根据所述作业机器人的位置进行移动，以使所述移动补给站与所述作业机器人之间的距离保持在预设范围内；在所述作业机器人需要进行补给的情况下，控制所述作业机器人移动至所述移动补给站处进行补给。

通信模块223例如可以是短距离通信模块(如蓝牙)，也可以是基于蜂窝网的移动通信模块，或局域网。

控制器224可用于对农业机器人220的各种机构或模块进行控制。该控制器224可以集成在一起，也可以分布在农业机器人220的各个部分。该控制器224例如可以为电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)、中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)或其他类型的处理器。

进一步地，在一些实施例中，农业机器人220还可以包括以下部件中的一种或多种：定位模块225、蓄电池226以及作业物料箱227。

定位模块225例如可以是全球定位系统(Global Positioning System， GPS)，全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)等。该定位模块225可用于对农业机器人220定位。通信模块223发送的位置信息可以由该定位模块225获取。

蓄电池226可用于为农业机器人220提供动力。当然，本申请实施例对农业机器人220的动力源不做具体限定，农业机器人220也可以使用汽油、柴油、天然气或氢气等其他能源中的一种或多种作为动力源。作业物料箱 227可以存储作业物料，如农药、种子等。

应理解的是，图3示出的各个组成部分在农业机器人220中的位置仅仅是示例，各个组成部分的位置关系并不限于此。

接下来结合图4，给出移动补给站230的结构的示例。

如图4所示，移动补给站230例如可以是移动补给车。该移动补给站 230可以包括：移动机构231、补给机构(图中未示出)、通信模块232及控制器233。

移动机构231可以用于控制移动补给站230在农田中移动。移动机构 231的形式有多种。例如，移动机构231可以为车轮，也可以为履带。

补给机构可以用于对农业机器人220进行补给。补给机构例如可以是机械臂，也可以其他类型的传送系统。补给机构可以将移动补给站230的作业物料箱238中的物料，和/或移动补给站230上装载的蓄电池235提供给农业机器人220使用，也可以为农业机器人220充电。在农业机器人采用油料作为动力源的情况下，补给机构还可以将移动补给站230中的油料提供给农业机器人。

通信模块232可用于在作业过程中，与农业机器人220进行通信。例如，移动补给站230可以通过该通信模块232接收农业机器人220的位置信息。

或者，通信模块232也可以用于与第三方控制平台进行通信。例如，移动补给站230可以通过该通信模块232将自身的位置信息传输给第三方控制平台(图2中未示出)，以便于第三方控制平台控制移动补给站230跟随农业机器人220的位置而移动。

通信模块232例如可以是短距离通信模块(如蓝牙)，也可以是基于蜂窝网的移动通信模块，或局域网。

控制器233可用于对移动补给站230的各种机构或模块进行控制。该控制器233可以集成在一起，也可以分布在移动补给站230的各个部分。该控制器233例如可以为ECU、CPU或其他类型的处理器。

进一步地，在一些实施例中，移动补给站230还可以包括以下部件中的一种或多种：定位模块234、蓄电池235、太阳能板236、发电机237、作业物料箱238、以及油箱239。

定位模块234例如可以是GPS，GNSS等。该定位模块234可用于对移动补给站230进行定位。例如，移动补给站230可以根据定位模块234的定位信息确定自身与农业机器人220之间的距离是否位于预设范围内，如是否位于农田的同一行。

移动补给站230可以装载一块或多块蓄电池235，供农业机器人220更换使用。太阳能板236和发电机237可用于为蓄电池235充电。例如，在晴天，可以使用太阳能板236为蓄电池235充电；在阴雨天，可以使用发电机 237为蓄电池235充电。

作业物料箱238可以存储农业机器人220作业过程所需的物料，如农药或种子。油箱239可用于存储发电机237或移动补给站230工作所需的动力油。

重新参见图2，所述农田包括多个垄，所述农业机器人在农田中按垄作业，所述移动补给站保持在与所述农业机器人所在垄的同一行，所述农田可以包括位于所述行两端的左边界和右边界，图2所示的系统中可以包括两个移动补给站230，分别位于所述农田的左边界和右边界的外部。

如图2所示，所述农田还可以包括位于所述行两侧的上边界和下边界 (即所述农田的位于所述行的上侧和下侧的两个边界)，从图2中可以看出，所述上边界和所述下边界即为所述农田除所述左边界和所述右边界之外的两个边界。

在一些实施例中，该农业机器人的补给系统还可以包括至少一个固定补给站240。例如，农业机器人的补给系统可以包括两个固定补给站240，分别位于所述上边界和所述下边界的外部。当然，在其他实施例中，还可以环绕农田布置更多的固定补给站。

该固定补给站240可用于对移动补给站230进行补给。作为一个示例，当移动补给站230中的作业物料用完时，移动补给站230可以返回距离自己最近的固定补给站240进行补给。比如，在移动补给站230跟随农业机器人 220沿着如图2中的箭头方向从下向上移动的过程中，假设移动补给站230 需要返回固定补给站240补给，如果移动补给站230还未到达农田的中线，则该移动补给站230可以返回位于农田下方的固定补给站240补给；如果移动补给站230已经越过农田的中线，则该移动补给站230可以返回位于农田上方的固定补给站240补给。

下面结合图2，以作业机器人的补给系统应用于农业领域为例，对本申请实施例进行详细介绍。

图2所示的农田包括多个垄，所述农业机器人的补给系统可以包括农业机器人220和两个移动补给站230，所述农业机器人220可以在农田中按垄进行作业、所述农田可以包括位于所述垄两端的左边界和右边界，两个移动补给站230可以分别位于所述待作业区域的左边界和右边界的外部，两个移动补给站230可以根据所述农业机器人的位置进行移动，以使得所述移动补给站与所述农业机器人之间的距离保持在预设范围内。当然，在其他实施例中，也可以环绕农田布置更多或更少的移动补给站，本申请实施例中对此并不限定。

所述预设范围可以根据实际需要定义，例如，该预设范围可以设定成使得移动补给站230与农业机器人220始终位于农田的同一行；或者，该预设范围可以设定成使得移动补给站230与农业机器人220之间间隔不超过100 米；或者，该预设范围可以设定成使得移动补给站230所在的行与农业机器人220所在的行不超过预设的行数，如不超过3行，对于这种移动补给站与农业机器人之间存在间隔行的，所述农业机器人也是移动到距离移动补给站最近的作业行的端部，进而实现近距离的补给。

农业机器人220的结构可以如图3所示，例如，农业机器人220可以包括：移动机构221、作业机构222(也可称为执行机构)、通信模块223、控制器224、定位模块225、蓄电池226以及作业物料箱227，关于农业机器人220中的各个组成部分的具体描述可以参见上述图3对应的实施例，这里不再赘述。

移动补给站230可以是移动补给车，移动补给站230的结构可以如图4 所示，例如，移动补给站230可以包括：移动机构231、补给机构(图4中未示出)、通信模块232及控制器233。在一些实施例中，移动补给站230 还可以包括以下部件中的一种或多种：定位模块234、蓄电池235、太阳能板236、发电机237、作业物料箱238、以及油箱239，其中，太阳能电池板 236可以用于在晴天为蓄电池235充电，发电机237可以用于在阴雨天为蓄电池235充电，关于移动补给站230中的各个组成部分的具体描述可以参见上述图4对应的实施例，这里不再赘述。

例如，在一些实施例中，农业机器人220可以通过通信模块223发送引导信息，相应地，移动补给站230可以通过通信模块232获取所述引导信息，并基于所述引导信息根据所述农业机器人的位置进行移动，以使得所述移动补给站与所述农业机器人之间的距离保持在预设范围内。关于所述引导信息的详细描述可以参见上述实施例，这里不再赘述。

需要说明的是，在上述实施例中，所述农业机器人220可以直接向所述移动补给站230发送所述引导信息，也可以通过第三方控制平台向所述移动补给站230发送引导信息，本申请实施例对此不作限定。

当农业机器人220希望进行补给时，可以直接移动至任移动补给站230 进行补给，此时，移动补给站可以利用补给机构(如机械手)对农业机器人进行自动补给，也可以在工作人员的帮助下对农业机器人进行补给。

与现有的补给方式相比，本申请实施例中的农业机器人在需要进行补给的情况下，只需移动至移动补给站处就可以进行补给，因此，可以降低农业机器人在补给的过程中所花费的时间，提高农业机器人的作业效率，同时，这种补给方式也不会破坏农田。

在一些实施例中，可以在农田边布置一个移动补给站230，在需要进行补给的情况下，农业机器人220可以直接移动至移动补给站230处进行补给；或者，也可以在农田边布置多个移动补给站230，此时，在需要进行补给的情况下，农业机器人可以从多个移动补给站230中选择与其自身距离最近的一个移动补给站，并控制所述农业机器人移动至该移动补给站处进行补给，这样可以花费最少的时间进行补给，从而提高农业机器人的作业效率。

或者，在农田边布置有多个移动补给站230的情况下，会出现两个(或至少两个)移动补给站230与该农业机器人220之间的距离相同的情况，此时，可以控制农业机器人220从两个移动补给站230中随机选择一个移动补给站进行补给；或者，农业机器人220也可以移动至这两个移动补给站230 中的作业物料较多的移动补给站处进行补给(移动补给站的作业物料量可以根据农业机器人每次补给的物料量推算得到，也可以通过与第三方控制平台进行通信得到，本申请实施例对此并不限定)，从而使得农业机器人一次性得到更加充足的补给。

在一些实施例中，还可以在农田边布置一个或多个固定补给站240。例如，如图2所示，农业机器人的补给系统可以包括两个固定补给站240，分别位于所述上边界和所述下边界的外部。当然，在其他实施例中，也可以环绕农田布置更多或更少的固定补给站，本申请实施例中对此并不限定。

该固定补给站240可用于对移动补给站230进行补给。作为一个示例，当移动补给站230中的作业物料用完时，移动补给站230可以返回距离自己最近的固定补给站240进行补给。比如，在移动补给站230跟随农业机器人 220沿着如图2中的箭头方向从下向上移动的过程中，假设移动补给站230 需要返回固定补给站240补给，如果移动补给站230还未到达农田的中线，则该移动补给站230可以返回位于农田下方的固定补给站240补给；如果移动补给站230已经越过农田的中线，则该移动补给站230可以返回位于农田上方的固定补给站240补给。

在本申请实施例中的补给系统也可以包括多个农业机器人，此时，可以由第三方控制平台或第三方控制器等对多个农业机器人进行集中控制，本申请实施例对具体的控制方式不做限定。

应理解，本申请实施例中的控制器可以为中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array， FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

应理解，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，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，其中A,B可以是单数或者复数。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系，但也可能表示的是一种“和/或”的关系，具体可参考前后文进行理解。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项 (个)，可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种作业机器人的补给系统，其特征在于，包括：

作业机器人，用于在待作业区域中作业；

至少一个移动补给站，用于根据所述作业机器人的位置进行移动，以使得所述移动补给站与所述作业机器人之间的距离保持在预设范围内；在所述作业机器人移动至所述移动补给站时，对所述作业机器人进行补给。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述作业机器人在所述待作业区域中按行作业，所述待作业区域包括位于所述行两端的左边界和右边界，所述至少一个移动补给站位于所述待作业区域的左边界和/或右边界的外部。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述移动补给站与所述作业机器人位于同一行。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述至少一个移动补给站包括两个移动补给站，分别位于所述待作业区域的左边界和右边界的外部。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述待作业区域包括除所述左边界和所述右边界之外的上边界和下边界，至少一个固定补给站位于所述待作业区域的上边界和/或下边界的外部。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述至少一个固定补给站包括两个固定补给站，分别位于所述上边界和所述下边界的外部。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，作业机器人包括：

移动机构，用于控制所述作业机器人在待作业区域中移动；

作业机构，用于控制所述作业机器人在所述待作业区域中进行作业；

通信模块，用于在作业过程中发送引导信息，所述引导信息用于引导所述移动补给站根据所述作业机器人的位置进行移动，以使得所述移动补给站与所述作业机器人之间的距离保持在预设范围内。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，移动补给站包括：

移动机构，用于控制所述移动补给站根据所述作业机器人的位置进行移动，以与所述作业机器人之间的距离保持在预设范围内；

补给机构，用于对所述作业机器人进行补给；

通信模块，用于在所述作业机器人作业过程中进行通信。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述移动补给站还包括以下中的一种或多种：电子控制单元、定位装置、作业物料箱、油箱以及蓄电池，太阳能电池板，发电机，其中，所述太阳能电池板用于在晴天为所述蓄电池充电，所述发电机用于在阴雨天为所述蓄电池充电。

10.一种农业机器人的补给系统，其特征在于，所述补给系统中的作业机器人为农业机器人，所述补给系统为权利要求1至9中任一项所述的补给系统。

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