CN216464630U - 一种粮仓探测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种粮仓探测机器人，用以解决现有粮情监测系统存在的设备体积大、安装维护不便和监测稳定性差的技术问题。本实用新型包括、机器人本体，机器人本体包括钻粮机构、控制机构和至少两节爬行机构，钻粮机构与爬行机构相连接，爬行机构之间通过伸缩机构相连接，爬行机构上设置有传感模块，控制机构分别与伸缩机构和传感模块相连接。本实用新型中通过伸缩机构可以在粮仓浅层内进行任意点钻入，使用传感模块进行粮情信息的探测，并通过控制机构将粮情信息及时反馈，方便浅层粮仓内粮情的检测，且整个粮仓探测机器人的结构简单，操作方便，运动灵活度高，粮情监测实时性强。

Description

一种粮仓探测机器人

技术领域

本实用新型涉及粮仓探测设备的技术领域，尤其涉及一种粮仓探测机器人。

背景技术

我国作为粮食大国，粮库内有大量的储备粮，对粮仓粮情监测对粮食储存的整个过程具有重要作用。

目前，粮仓内部的粮情监测系统主要由在粮仓内提前埋设的传感器和相应的通信电缆组成。如中国发明专利“CN201610245393.1”公开的一种粮仓内粮面位置探测设备及探测方法，使用到许多预埋传感设备，但是，粮情监测传感器安装困难，维护成本高，而且体积不能过大。在上粮和卸粮的过程中，容易对粮情监测系统中的传感器和通信电缆造成一定地损坏，造成粮仓内监测系统故障甚至瘫痪。

当然，也可以采用无线通信的方式，但是使用无线通信时，监测点在长期使用过程中，容易发生电量不足或通讯异常的情况，影响整个监测系统的运行。如果影响到粮情危险情况的监测，将会造成严重的后果和损失。

同时，在粮仓内埋设大量的传感器和其他电气设备，将会对粮仓的机械作业造成一定程度上的影响，增加粮仓管理者的劳动投入，降低工作效率。

因此，一种能够钻入粮堆内部的粮仓探测机器人，进入粮仓进行粮情信息的监测，将会是粮情监测系统一个新方向。

实用新型内容

针对现有粮情监测系统存在的设备体积大、安装维护不便和监测稳定性差的技术问题，本实用新型提出一种粮仓探测机器人，设计至少两节爬行机构，通过伸缩机构相连接，使用拖线式运动控制结构，通过无线传输方式控制伸缩机构的运动，进而控制爬行机构的交替前进，通过钻粮机构进入粮仓内部，利用爬行机构上的传感模块对粮仓粮情进行监测，并将信息通过控制机构实时传输，有效的保证了对粮仓浅层粮情的有效监测，操作简单方便，易于安装和维护，实用性较强。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种粮仓探测机器人，包括机器人本体，机器人本体包括钻粮机构、控制机构和至少两节爬行机构，钻粮机构与爬行机构相连接，爬行机构之间通过伸缩机构相连接，爬行机构上设置有传感模块，控制机构分别与伸缩机构和传感模块相连接。

进一步的，爬行机构上设置有伸缩叶片机构，伸缩叶片机构与控制机构相连接。

进一步的，伸缩叶片机构包括伸缩动力组件和至少四个叶片，伸缩动力组件安装在爬行机构内，叶片均匀分布在爬行机构上且叶片穿过爬行机构上的通孔与伸缩动力组件相连接，伸缩动力组件与控制机构相连接。

进一步的，爬行机构的数量为两个、分别为第一爬行器和第二爬行器，第一爬行器的一端安装有钻粮机构，第一爬行器的另一端通过伸缩机构与第二爬行器相连接，第一爬行器和第二爬行器内均设置有伸缩动力组件，第一爬行器和第二爬行器上均设置有通孔，叶片穿过第一爬行器和第二爬行器的通孔与伸缩动力组件相连接，第一爬行器和第二爬行器表面均设置有传感模块。

进一步的，钻粮机构包括锥形钻头，锥形钻头的端部与爬行机构的第一爬行器相连接。

进一步的，伸缩机构包括第一步进电机和滚珠丝杆，第一步进电机位于爬行机构的第一爬行器的端部，滚珠丝杆的一端与第一步进电机的输出端相连接，滚珠丝杆的另一端与爬行机构的第二爬行器的端部相连接，第一步进电机与控制机构相连接。

进一步的，传感模块包括温湿度传感器，温湿度传感器分别安装在爬行机构的第一爬行器和第二爬行器上，温湿度传感器与控制机构相连接。

进一步的，控制机构包括控制箱和PC机，控制箱安装在第二爬行器内，控制箱分别与第一步进电机、温湿度传感器和伸缩动力组件相连接，控制箱与PC机无线连接。优选的，控制箱内设置有驱动器、运动控制卡和电源，PC机通过控制箱上的USB或以太网接口与运动控制卡和温湿度传感器无线连接，运动控制卡、电源、第一步进电机和伸缩动力组件均与驱动器相连接。

进一步的，叶片的数量为四个且分为两两相同的两种叶片，爬行机构的第一爬行器上设置有第一叶片和第二叶片，第一叶片竖直设置在第一爬行器的上下两侧，第二叶片水平设置在第一爬行器的水平两侧；爬行机构的第二爬行器上设置有第三叶片和第四叶片，第三叶片竖直设置在第二爬行器的上下两侧，第四叶片水平设置在第二爬行器的水平两侧；第一叶片和第二叶片均通过爬行机构的第一爬行器上的通孔与伸缩叶片机构的伸缩动力组件相连接，第三叶片和第四叶片均通过爬行机构的第二爬行器上的通孔与伸缩叶片机构的伸缩动力组件相连接。优选的，第一叶片的体积大于第二叶片，第三叶片的体积大于第四叶片。

进一步的，伸缩动力组件包括第二步进电机、减速器和齿轮，第二步进电机安装在第一爬行器和第二爬行器内，减速器与第二步进电机相连接，第二步进电机通过齿轮分别与第一叶片、第二叶片、第三叶片和第四叶片相连接，第二步进电机与控制箱相连接。优选的，第二步进电机与控制箱内的驱动器相连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过伸缩机构可以在粮仓浅层内进行任意点钻入，使用传感模块进行粮情信息的探测，并通过控制机构将粮情信息及时反馈，方便浅层粮仓内粮情的检测，且整个粮仓探测机器人的结构简单，操作方便，运动灵活度高，粮情监测实时性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的剖面图。

图中，1-锥形钻头，2-第二叶片，3-第一爬行器，4-第四叶片，5-第二爬行器，6-第三叶片，7-伸缩机构，8-第一叶片，9-机器人本体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种粮仓探测机器人，如图1所示，包括机器人本体9，机器人本体9包括钻粮机构、控制机构和至少两节爬行机构，钻粮机构与爬行机构相连接，爬行机构之间通过伸缩机构7相连接，爬行机构上设置有传感模块，控制机构分别与伸缩机构7和传感模块相连接。在本实施例中，当需要进行粮仓粮情监测时，首先，通过控制机构开启爬行机构之间的伸缩机构7，伸缩机构7开始工作；其次，伸缩机构7一端的爬行机构在伸缩机构7的推动下向粮仓运动，由于爬行机构的端部有钻粮机构，因此，爬行机构容易进入粮堆内，同时，伸缩机构7另一端的爬行机构保持不动，为钻粮机构的伸入提供支撑；再次，当伸缩机构7一端的爬行机构运动到合适距离时，爬行机构上的传感模块对粮堆内的粮情进行监测，并将监测信息通过控制机构实时传输并存储，有效对粮情进行监测；最后，在一节爬行机构上的传感模块监测完毕后，伸缩机构7一端的爬行机构保持静止，伸缩机构7另一端的爬行机构在伸缩机构7的拉动下开始运动，这样，至少两个爬行机构交替向前运动，保证粮仓探测机器人对粮情的监测。

值得说明的是，在本实施例中，针对粮堆的浅层即小于2.5m的区域进行监测。

进一步的，为了保证爬行机构运动的顺畅程度和灵活性，在爬行机构上设置有伸缩叶片机构，伸缩叶片机构与控制机构相连接。具体的说，伸缩叶片机构包括伸缩动力组件和至少四个叶片，伸缩动力组件安装在爬行机构内，叶片均匀分布在爬行机构上且叶片穿过爬行机构上的通孔与伸缩动力组件相连接，伸缩动力组件与控制机构相连接。当一节爬行机构需要运动时，通过控制机构控制伸缩动力组件工作，叶片在伸缩动力组件的控制下伸出爬行机构的通孔，当爬行机构开始运动时，叶片在爬行机构的带动下运动，能够很好的将需要爬行机构深入区域的粮食剥离，形成一个稳定的钻探路径，保证粮仓探测机器人的机器人本体9的工作稳定性。

进一步的，如图1所示，在本实施例中，爬行机构的数量为两个，分别为第一爬行器3和第二爬行器5，第一爬行器3的一端安装有钻粮机构，第一爬行器3的另一端通过伸缩机构7与第二爬行器5相连接，第一爬行器3和第二爬行器5内均设置有伸缩动力组件，第一爬行器3和第二爬行器5上均设置有通孔，叶片穿过第一爬行器3和第二爬行器5的通孔与伸缩动力组件相连接，第一爬行器3和第二爬行器5表面均设置有传感模块。第一爬行器3和第二爬行器5在伸缩机构7的推动和拉动下，交替向前运动，实现在粮堆内部的自主的灵活运动，第一爬行器3和第二爬行器5表面的传感模块对粮情进行有效监测，在第一爬行器3或第二爬行器5运动时，伸缩动力组件将叶片及时伸出，在第一爬行器3或第二爬行器5开始旋转时，叶片也随即发生旋转运动，将需要第一爬行器3或第二爬行器5深入区域的粮食剥离，形成一个稳定的钻探路径。

值得说明的是，为了降低钻粮机构进入粮堆的难度，如图1所示，在本实施例中，钻粮机构包括锥形钻头1，锥形钻头1的端部与爬行机构的第一爬行器3相连接。锥形钻头1能够有效深入粮堆内，有效提高粮仓探测机器人的运动灵活度。

值得说明的是，为了保证粮仓探测机器人的有效钻出，在本实施例中，在第二爬行器5的端部也安装了一个锥形钻头1。

进一步的，如图2所示，伸缩机构7包括第一步进电机和滚珠丝杆，第一步进电机位于爬行机构的第一爬行器3的端部，滚珠丝杆的一端与第一步进电机的输出端相连接，滚珠丝杆的另一端与爬行机构的第二爬行器5的端部相连接，第一步进电机与控制机构相连接。当需要第一爬行器3运动时，控制机构控制第一步进电机运动，第一步进电机带动滚珠丝杆运动，滚珠丝杆旋转，使得伸缩机构7的长度增加，此时，第二爬行器5保持不变，第一爬行器3在伸缩机构7的推动下向前旋转运动，同理，若第二爬行器5运动，第一步进电机反转，带动滚珠丝杆反转，伸缩机构7的长度减小，此时，第一爬行器3不动，第二爬行器5在伸缩机构7的拉动下向前旋转运动，这样交替运动，使得粮仓探测机器人在粮堆内进行灵活自主运动，对粮情进行有效监测。

进一步的，在本实施例中，传感模块包括温湿度传感器，温湿度传感器分别安装在爬行机构的第一爬行器3和第二爬行器5上，温湿度传感器与控制机构相连接。在需要进行粮情监测时，温湿度传感器通过控制机构将信息实时有效的传输并存储，以供对粮情进行实时分析。在本实用新型的其他实施例中，还可以使用其他如气体浓度传感器等粮情监测传感器作为传感模块。

进一步的，在本实施例中，控制机构包括控制箱和PC机，控制箱安装在第二爬行器5内，控制箱分别与第一步进电机、温湿度传感器和伸缩动力组件相连接，控制箱通过与PC机无线连接。在进行粮情监测时，工作人员使用PC机通过远程向控制箱发送指令，控制箱分别传输控制信号给第一步进电机和伸缩动力组件，进而控制整个粮仓探测机器人的运动，而温湿度传感器能够将监测到的粮情有效的传输至PC机存储，以供对粮情进行实时分析。

值得说明的是，控制箱内设置有驱动器、运动控制卡和电源，PC机通过控制箱上的USB或以太网接口与运动控制卡和温湿度传感器无线连接，运动控制卡、电源、第一步进电机和伸缩动力组件均与驱动器相连接。当需要工作时,PC机发送控制信号至运动控制卡，运动控制卡传输信号至第一步进电机的驱动器或伸缩动力组件的驱动器，进而控制第一步进电机或伸缩动力组件工作，实现粮仓探测机器人的有效工作。

值得说明的是，在本实施例中，控制箱内的运动控制卡通过以太网接口与PC机无线连接，方便接收PC机传输的控制信号和传输粮情信息至PC机。在本实用新型的其他实施例中，还可以使用USB无线蓝牙传输的方式代替以太网接口无线传输的方式，只要达到本实用新型的控制箱能够及时接收控制信号和传输粮情信息即可。

进一步的，如图1所示，叶片的数量为四个，包括两种叶片，爬行机构的第一爬行器3上设置有第一叶片8和第二叶片2，第一叶片8竖直设置在第一爬行器3的上下两侧，第二叶片2水平设置在第一爬行器3的水平两侧；爬行机构的第二爬行器5上设置有第三叶片6和第四叶片4，第三叶片6竖直设置在第二爬行器5的上下两侧，第四叶片4水平设置在第二爬行器5的水平两侧；第一叶片8、第二叶片2、第三叶片6和第四叶片4均通过爬行机构的第一爬行器3和第二爬行器5上的通孔与伸缩叶片机构的伸缩动力组件相连接。具体的说，如图2所示，伸缩动力组件包括第二步进电机、减速器和齿轮，第二步进电机安装在第一爬行器3和第二爬行器5内，减速器与第二步进电机相连接，第二步进电机通过齿轮分别与第一叶片8、第二叶片2第三叶片6和第四叶片4相连接，第二步进电机与控制箱相连接。当需要将叶片伸出或收回时，第二步进电机旋转，通过齿轮的传动，带动第一叶片8、第二叶片2、第三叶片6和第四叶片4运动，在四个叶片伸缩时，通过减速器控制伸缩的速度，实现粮仓探测机器人运动的进一步灵活调整。

值得说明的是，在本实施例中，第二步进电机与控制箱内的驱动器相连接。

值得说明的是，在本实施例中，为了保证粮仓探测机器人运动的灵活性，第一叶片8的体积大于第二叶片2；第三叶片6的体积大于第四叶片4。

在本实施例中，粮仓探测机器人工作过程为：将粮仓探测机器人的控制箱控制开关打开，第一爬行器3的第一叶片8和第二叶片2开启，第二爬行器5的第三叶片6和第四叶片4关闭，第一爬行器3在内部第一步进电机和滚珠丝杆的动力下带动锥形钻头1向粮堆内部旋转钻入；当运动到某一深度时，运动暂停，在粮仓探测机器人的PC机上，打开温湿度传感器开关，进行当前粮堆深度的粮情探测；当前深度的粮情探测结束后，第一爬行器3的第一叶片8和第二叶片2关闭，第二爬行器5的第三叶片6和第四叶片4开启，第二爬行器5在内部第一步进电机和滚珠丝杆的动力下带动锥形钻头1继续旋转向粮堆钻探；两节爬行器及叶片，循环此运动过程，进行粮仓粮情的探测。当粮仓探测机器人需要收回时，只需要反向运动，利用第二爬行器5端部的锥形钻头1旋转钻出即可。

以上所述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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粮仓探测机器人，包括机器人本体（9），其特征在于，所述机器人本体（9）包括钻粮机构、控制机构和至少两节爬行机构，所述钻粮机构与爬行机构相连接，爬行机构之间通过伸缩机构（7）相连接，爬行机构上设置有传感模块，所述控制机构分别与伸缩机构（7）和传感模块相连接。

2.根据权利要求1所述的粮仓探测机器人，其特征在于，所述爬行机构上设置有伸缩叶片机构，伸缩叶片机构与控制机构相连接。

3.根据权利要求2所述的粮仓探测机器人，其特征在于，所述伸缩叶片机构包括伸缩动力组件和至少四个叶片，所述伸缩动力组件安装在爬行机构内，所述叶片均匀分布在爬行机构上且叶片穿过爬行机构上的通孔与伸缩动力组件相连接，伸缩动力组件与控制机构相连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的粮仓探测机器人，其特征在于，所述爬行机构的数量为两个、分别为第一爬行器（3）和第二爬行器（5），所述第一爬行器（3）的一端安装有钻粮机构，第一爬行器（3）的另一端通过伸缩机构（7）与第二爬行器（5）相连接，第一爬行器（3）和第二爬行器（5）内均设置有伸缩动力组件，第一爬行器（3）和第二爬行器（5）上均设置有通孔，叶片穿过第一爬行器（3）和第二爬行器（5）的通孔与伸缩动力组件相连接，第一爬行器（3）和第二爬行器（5）表面均设置有传感模块。

5.根据权利要求4所述的粮仓探测机器人，其特征在于，所述钻粮机构包括锥形钻头（1），所述锥形钻头（1）的端部与爬行机构的第一爬行器（3）相连接。

6.根据权利要求3或5所述的粮仓探测机器人，其特征在于，所述伸缩机构（7）包括第一步进电机和滚珠丝杆，所述第一步进电机位于爬行机构的第一爬行器（3）的端部，所述滚珠丝杆的一端与第一步进电机的输出端相连接，滚珠丝杆的另一端与爬行机构的第二爬行器（5）的端部相连接，第一步进电机与控制机构相连接。

7.根据权利要求6所述的粮仓探测机器人，其特征在于，所述传感模块包括温湿度传感器，所述温湿度传感器分别安装在爬行机构的第一爬行器（3）和第二爬行器（5）上，温湿度传感器与控制机构相连接。

8.根据权利要求7所述的粮仓探测机器人，其特征在于，所述控制机构包括控制箱和PC机，所述控制箱安装在第二爬行器（5）内，控制箱分别与第一步进电机、温湿度传感器和伸缩动力组件相连接，控制箱与PC机无线连接。

9.根据权利要求3或8所述的粮仓探测机器人，其特征在于，所述叶片的数量为四个且分为两两相同的两种叶片，所述爬行机构的第一爬行器（3）上设置有第一叶片（8）和第二叶片（2），所述第一叶片（8）竖直设置在第一爬行器（3）的上下两侧，所述第二叶片（2）水平设置在第一爬行器（3）的水平两侧；爬行机构的第二爬行器（5）上设置有第三叶片（6）和第四叶片（4），所述第三叶片（6）竖直设置在第二爬行器（5）的上下两侧，所述第四叶片（4）水平设置在第二爬行器（5）的水平两侧；第一叶片（8）和第二叶片（2）均通过爬行机构的第一爬行器（3）上的通孔与伸缩叶片机构的伸缩动力组件相连接，第三叶片（6）和第四叶片（4）均通过爬行机构的第二爬行器（5）上的通孔与伸缩叶片机构的伸缩动力组件相连接。

10.根据权利要求9所述的粮仓探测机器人，其特征在于，所述伸缩动力组件包括第二步进电机、减速器和齿轮，所述第二步进电机安装在第一爬行器（3）和第二爬行器（5）内，减速器与第二步进电机相连接，第二步进电机通过齿轮分别与第一叶片（8）、第二叶片（2）、第三叶片（6）和第四叶片（4）相连接，第二步进电机与控制箱相连接。

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