CN217195348U - 麦田巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种麦田巡检机器人，其特征在于它包括机器人底盘(1)，机器人底盘(1)的顶部前端装置激光雷达(2)、第二深度相机(3)、GNSS主天线(4)，机器人底盘(1)的顶部后端装置GNSS定向天线(5)，机器人底盘(1)的顶部中部装置双轴直线导轨(6)；机器人底盘(1)的尾部设置充电口(7)、2.4G天线(8)。设计采用双轴直线导轨和相机集成箱作为传感器搭载平台，可以对小麦生长动态进行多高度多行距多角度的信息采集，扩大长势信息采集范围，可满足对小麦全生育期进行监测的需求，便于对机器人进行远程控制，提高了麦田巡检机器人的自动化程度。

Description

麦田巡检机器人

技术领域

本实用新型属于作物信息采集平台领域，具体是一种麦田巡检机器人。

背景技术

小麦长势信息反映小麦生长的状况和趋势，与小麦产量和品质息息相关。小麦长势受到光、温、土壤、水、气(CO2)、肥、病虫害、灾害性天气、管理措施等诸多因素的影响，是多因素综合作用的结果。小麦的长势可以用个体与群体特征来描述，发育健壮的个体所构成的合理群体才是长势良好的小麦区，比如冬小麦的个体特征可以用株高、分蘖数、形状、颜色等来描述，群体特征可以用群体密度、叶面积指数来描述。在小麦生长早期，小麦长势信息可以反应小麦的苗情好坏；在小麦生长发育中后期，小麦长势信息可以反应小麦植株发育形势及其在产量丰欠方面的指定性特征。所以准确快速地获取小麦长势信息对改善小麦品质增加小麦产量非常重要。

随着计算机技术、传感器技术、自动化技术、机器视觉技术的快速发展，各类作物信息采集平台应运而生并取得了很大突破，运用这些信息采集平台可以准确快速地获取作物长势信息，大幅提高了工作效率。目前用于作物长势信息采集的平台主要有固定式、轨道式、高空机载式、大型车载式等，但这些信息采集设备灵活性较差、投资成本及维护费用高、稳定性安全性难以保障、受天气因素影响较大、易损伤作物，而小型自走式平台小巧灵活，成本低，成为了作物长势信息采集平台研究领域的热点。其中以轮式移动机器人为载体的作物长势信息采集平台具有良好的通过性、泛用性、扩展性，因此具有非常可观的前景，其可以代替人们完成繁琐的信息采集工作，也可以有效避免人们在高温高湿环境下的长时间作业，能够提升劳动效率和工作质量，提高机械化与自动化水平。

现有方案存在以下问题：

一、用于作物长势信息采集的机器人根据移动方式主要分为轮式、履带式等。轮式机器人以车轮为运动机构或采用轮式底盘，轮式结构灵活性较强，可以配置到多种形式的机器人载体平台上，以适应各种应用场景的需求，具有很好的泛用性，且轮式底盘自动化集成度高，具有较好的扩展性。履带式机器人以履带式底盘为行走机构，履带式底盘载重量大，牵引力大，不易打滑，越野性能好，可适用于野外、城市环境等，能在各类复杂地面运动，但其速度相对较低，且运动噪声较大，成本高。

二、作物长势信息采集机器人主要以铝型材框架作为传感器的搭载平台，框架的结构大致分为U形结构、T形结构等。比如巴西William S.Barbosa等人开发的差速驱动移动机器人可以在大豆和棉花等行栽作物中自主导航并执行监测和检查任务。机器人整体框架呈倒U形，可以手动调整其高度和宽度以适应不同行栽作物的行距及作物高度，框架上安装高清摄像头和测距传感器用于对作物的监测。上述U形结构可以调整传感器框架的高度和宽度，但其调节方式为手动调节，操作步骤繁琐，增加使用人员的操作难度，且难以实现远程控制，降低机器人的自动化程度。另外，T形固定式结构，不可调节，缩小了传感设备采集信息的范围。传感器搭载平台的结构同时限制了传感器的安装方式，由于手动调节结构及固定式结构存在的缺陷使得传感器多以固定高度固定角度的方式安装，使机器人只能采集某一高度或角度的作物生长动态影像，不能实现多行距多高度多角度的数据获取，数据量少不具代表性，也不能满足对作物全生育期进行监测的需求。

三、目前用于作物长势信息采集的机器人所用到的定位导航技术主要有视觉导航定位技术、SLAM技术、UWB技术等。视觉定位导航主要借助视觉传感器完成，机器人借助单目、双目摄像头、深度摄像机、视频信号数字化设备或基于DSP的快速信号处理器等其他外部设备获取图像，然后对周围的环境进行光学处理，将采集到的图像信息进行压缩，反馈到由神经网络和统计学方法构成的学习子系统，然后由子系统将采集到的图像信息与机器人的实际位置联系起来，完成定位。视觉导航定位技术虽然成本低，但计算量大，需要一定计算能力的主机处理视觉数据，技术难度大，实时性较差，且受光线条件限制较大。SLAM技术，即时定位与地图构建，对于完全未知的室内环境，配备激光雷达等核心传感器后，SLAM技术可以帮助机器人构建室内环境地图，助力机器人的自主行走。SLAM问题可以描述为：机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和传感器数据进行自身定位，同时建造增量式地图。SLAM技术存在的缺点是工业领域激光雷达成本昂贵，且在野外环境中性能较差。超宽带无线通信技术(UWB)是一种无载波通信技术，UWB不使用载波，而是使用短的能量脉冲序列，并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围内。超宽带定位系统包括UWB接收器、UWB参考标签和主动UWB标签，定位过程中由UWB接收器接收标签发射的UWB信号，通过过滤电磁波传输过程中夹杂的各种噪声干扰，得到含有效信息的信号，再通过中央处理单元进行测距定位计算分析。UWB技术成本低，通信速度快，功耗低，但通信距离短，频带利用率低，多用于室内定位。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种用于小麦长势信息采集的移动机器人，本实用新型能够实现对小麦长势信息多高度多行距多角度的采集；进一步的，能够实现机器人在田间的自主行驶与导航；能够方便高效地获取与小麦生长状态、产量、品质等相关的数据。

本实用新型具体采用如下技术方案：

技术方案：

本实用新型公开了一种麦田巡检机器人，它包括机器人底盘，机器人底盘的顶部前端装置激光雷达、第二深度相机、GNSS主天线，机器人底盘的顶部后端装置GNSS定向天线，机器人底盘的顶部中部装置双轴直线导轨；机器人底盘的尾部设置充电口、2.4G天线；所述双轴直线导轨包括：

纵向的Z轴导轨、横向的Y轴导轨，Z轴导轨的底部装置于机器人底盘的顶部，Z轴导轨上设置伺服电机Z，伺服电机Z控制Y轴导轨整体在在Z轴导轨的轨道中做上下移动；Y轴导轨上设置伺服电机Y，伺服电机Y控制相机集成箱在Y轴导轨的轨道上做左右移动；

所述相机集成箱中集成第一深度相机。

优选的，Z轴导轨的底端设置Z轴导轨零位传感器，Y轴导轨的一侧端部设置Y轴导轨零位传感器。

优选的，所述双轴直线导轨还包括导轨控制中继箱，用于控制伺服电机Y的工作以及相机集成箱的数据转发。

优选的，Y轴导轨上设置Y轴导轨固定座对导轨进行加固。

优选的，所述相机集成箱还包括：RGB相机、舵机、多光谱相机和集成箱风扇，RGB相机通过舵机安装于相机集成箱上。

优选的，所述机器人底盘的四个轮胎为橡胶轮胎，伺服电机的输出轴连接延长轴，延长轴与橡胶轮胎的轮毂法兰零间隙固定；增加止退法兰使轮毂法兰与延长轴复锁；延长轴和轴承座之间设置密封圈、水封；所述轴承座内部装有深沟球轴承。

优选的，所述机器人底盘的车体四周设置防撞杆，包括前防撞杆、侧防撞杆、尾防撞杆。

优选的，所述机器人底盘的车体两侧电气面板，包括左侧电气面板和右侧电气面板。

优选的，所述机器人底盘的首端设置前风扇、尾端设置后风扇。

优选的，其电路系统为：

舵机通过分控板连接导轨控制中继箱，伺服电机Y连接导轨控制中继箱，导轨控制中继箱连接传感器搭载平台主控；伺服电机Z连接传感器搭载平台主控；

传感器搭载平台主控连接下位机主控，下位机主控输出控制信号至伺服电机和LED灯；下位机主控由电池供电，并接收遥控接收机信号；

下位机主控连接工控机，工控机接收RGB相机、第一深度相机、第二深度相机、IMU传感器、激光雷达传输的数据；工控机通过工业路由接收GNSS主天线和GNSS定向天线的定位信息，笔记本电脑设备通过LAN调试口连接到机器人内网。

本实用新型的有益效果

一、设计采用双轴直线导轨和相机集成箱作为传感器搭载平台，可以对小麦生长动态进行多高度多行距多角度的信息采集，扩大长势信息采集范围，可满足对小麦全生育期进行监测的需求，便于对机器人进行远程控制，提高了麦田巡检机器人的自动化程度。

二、采用适用于野外环境配备有全地形轮胎的轮式机器人底盘，使麦田巡检机器人在野外具有优秀的行进能力且运动灵活，速度快，适应环境范围广，易于扩展，同时降低成本。

三、在本实用新型中设计采用双轴直线导轨和相机集成箱作为传感器搭载平台，双轴直线导轨组成部分是Y轴导轨、Y轴导轨固定座、伺服电机Y、Y轴导轨零位传感器、Z轴导轨、Z轴导轨固定座、伺服电机Z、Z轴导轨零位传感器、导轨控制中继箱，相机集成箱安装于Y轴导轨滑块上，双轴直线导轨以及相机集成箱的设计可控制信息采集传感器的移动与旋转，通过该设计实现麦田巡检机器人对小麦生长动态多高度多行距多角度的信息采集，扩大信息采集范围，可满足对小麦全生育期进行监测的需求，同时便于对机器人远程控制，提高自动化程度。

四、集成多种传感器(RGB相机、深度相机、多光谱相机)，实现对小麦长势信息多源数据的采集。

五、采用厘米级高精度RTK定位模块实现麦田巡检机器人在野外环境中全天候的、厘米级的定位与自主导航，提高定位精度及作业效率。经比较，在本实用新型中采用差分GPS定位技术即RTK。RTK定位技术定位精度高，作业效率高，可全天候作业，自动化、集成化程度高，适用于野外环境。通过RTK技术实现麦田巡检机器人在野外环境中全天候的、厘米级高精度的定位与自主导航。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为本实用新型的尾部示意图

图3为本实用新型的双轴直线导轨结构示意图

图4为本实用新型的相机集成箱结构示意图

图5为本实用新型的行走机构结构示意图

图6为本实用新型的电路系统框图

图7为本实用新型的电源管理系统框图

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于此：

一种麦田巡检机器人，结合图1-5，它包括机器人底盘1，机器人底盘1的顶部前端装置激光雷达2、第二深度相机3、GNSS主天线4，机器人底盘1的顶部后端装置GNSS定向天线5，机器人底盘1的顶部中部装置双轴直线导轨6；机器人底盘1的尾部设置充电口7、2.4G天线8。

机器人底盘1为轮式机器人底盘，其尺寸为1005mm*770mm*410mm(长*宽*高)；其颜色设计为灰色，可以有效减轻车体颜色对相机采集信息时光线的干扰；其前后侧面分别设置有前防撞杆9-1、尾部防撞杆9-3、侧防撞杆9-2，防止障碍物对机器人本体造成损害；其前后分别设置有前风扇12-1和后风扇12-2用于散热，防止机器人运行时自身产生的热量以及外部环境高温影响机器人的作业过程；其尾部设置有充电口7用于对机器人充电；其左右两侧设置有左侧电器面板10-1、右侧电器面板10-2。左侧电气面板10-1装有电量显示器、急停1开关、启动开关、指示灯，电量显示器实时显示机器人电池电量，按下急停1开关后机器人停止运动，复位后恢复，启动开关是电源启动按钮，启动后机器人开机，关闭后机器人关机，指示灯为双色指示灯用于分辨机器人运行状态。右侧电气面板10-2装有USB1母座、USB2母座、急停2开关、网口母座、HDMI母座，USB1连接工控机，USB2连接运动控制箱(运动控制箱位于底盘内部，以灵遨STM32F4运动控制板为核心)，按下急停2开关后机器人停止运动，复位后恢复，网口连接工控机，HDMI连接工控机可用于外接屏幕或控制机器人。机器人启动步骤为：1.拧松急停1和急停2开关，解除运动保护状态；2.按下启动开关，机器人开机；3.开机后可以使用遥控或者WIFI控制机器人。

结合图3，所述双轴直线导轨6包括：

纵向的Z轴导轨6-1、横向的Y轴导轨6-2，Z轴导轨6-1的底部装置于机器人底盘1的顶部，Z轴导轨6-1上设置伺服电机Z6-3，伺服电机Z6-3控制Y轴导轨6-2整体在在Z轴导轨6-1的轨道中做上下移动；Y轴导轨6-2上设置伺服电机Y6-4，伺服电机Y6-4控制相机集成箱6-5在Y轴导轨6-2的轨道上做左右移动；所述相机集成箱6-5中集成第一深度相机6-51。

Z轴导轨6-1的底端设置Z轴导轨零位传感器6-6，Y轴导轨6-2的一侧端部设置Y轴导轨零位传感器6-7。

所述双轴直线导轨6还包括导轨控制中继箱6-8，用于控制伺服电机Y6-4的工作，以及相机集成箱的通讯数据转发。

结合图3，Y轴导轨6-2上设置Y轴导轨固定座6-9对导轨进行加固。

双轴直线导轨6和相机集成箱构成本申请的传感器搭载平台，用以搭载相机集成箱6-5。其中双轴直线导轨由Y轴导轨6-2、Y轴导轨固定座6-9、伺服电机Y6-4、Y轴导轨零位传感器6-7、Z轴导轨6-1、Z轴导轨固定座、伺服电机Z6-3、Z轴导轨零位传感器6-6、导轨控制中继箱6-8构成。双轴直线导轨6的工作方式为：Z轴导轨6-1通过Z轴导轨固定座固定安装在机器人底盘1的双轴直线导轨6安装平台上，Z轴导轨6-1通过伺服电机Z6-3驱动内部的滚珠丝杆，使固定在滑块上的Y轴导轨6-2进行上下移动，伺服电机Z6-3配置电子刹车结构，可实现断电后自动刹车，防止Y轴导轨6-2因断电突然坠落造成损害。Y轴导轨6-2通过Y轴导轨固定座6-9固定安装在Z轴导轨6-1滑块上，通过控制伺服电机Y6-4驱动内部同步轮，同步轮带动同步带上的滑块进行横向移动。Y轴导轨零位传感器6-7和Z轴导轨零位传感器6-6所实现的是使Y轴导轨6-2和Z轴导轨6-1上电自检时自动复位到设定的零位，便于操作人员在移动相机集成箱6-5时准确控制其位置。Z轴导轨6-1高0.9m加上机器人底盘的自身高度可使信息采集传感器(结合图4，RGB相机6-52、第一深度相机6-51、多光谱相机6-54)移动高度达1.3m，Y轴导轨6-2长度为2m减去车体二分之一宽度可使信息采集传感器移动范围达0-1.7m，有效扩大传感器采集信息的范围，能够满足对小麦全生育期的生长动态进行监测的需求。导轨控制中继箱6-8的设计可减少更多的控制和通讯线，避免线路太长产生干扰和通讯不良，提高控制双轴直线导轨6的稳定性，其中设计了一个中继控制板(中继箱6-8)，该控制板连接相机集成箱6-5和机器人业务箱内的控制板，负责转发信息采集传感器及Y轴导轨的通讯数据至机器人业务箱(机器人业务箱13安装于车体后方，机器人业务箱13尾部有一个可以拆卸的护盖14，内部安装有传感器搭载平台主控控制板、4G路由器等设备)。相机集成箱6-5安装于Y轴导轨6-2的滑块上，相机集成箱6-5上搭载了RGB相机6-52、第一深度相机6-51、多光谱相机6-54，其中RGB相机6-52镜头朝向为左安装于相机集成箱6-5左侧，第一深度相机6-51和多光谱相机6-54镜头朝向竖直向下安装于相机集成箱6-5右侧，相机集成箱6-5可实现对RGB相机6-52、第一深度相机6-51、多光谱相机6-54的供电和通讯控制，箱体内设计了一个分控板，用于控制舵机6-53，可实现RGB相机6-52正负130°旋转，相机集成箱6-5中还设计有USB分线器分出多路USB给RGB相机和第一深度相机6-51使用，箱体侧面的集成箱风扇6-55用于散热。其他传感器为安装于车体前端的激光雷达和安装于GNSS主天线4支撑平台上的第二深度相机3，其中激光雷达2用于在线建图及避障，辅助RTK进行导航。第二深度相机3可以获取机器人行进方向的环境信息，其可借助GNSS主天线4支撑平台提高安装高度，扩大信息获取范围，同时可避开激光雷达2的干扰。

结合图5，机器人本体采用4组无刷伺服电机作为行走机构的驱动动力，无刷电机运行时不产生电火花，极大减少了对无线电设备的干扰；电机延长轴11-2前端为锥形结构，与橡胶轮胎11-9(优选的实施例中，为平花纹橡胶轮胎)的轮毂法兰11-7固定后可达零间隙，有效保证机器人在运行时里程计的准确；增加止退法兰11-8使轮毂法兰11-7与延长轴11-2进行复锁，有效防止因震动、摩擦导致轮毂法兰11-7固定螺丝松动使轮胎脱落；电机延长轴11-2处安装轴承座11-6，轴承座11-6与车体之间设置有密封圈11-5可防水防尘，延长轴11-2设置有水封11-4进行防水防尘，通过密封圈11-5和水封11-4的作用，使机器人行走机构结构达到IP65的防水等级，轴承座11-6内部装有深沟球轴承11-3，保证延长轴11-2与伺服电机11-1输出轴的同轴精度，并增加延长轴11-2径向负载能力；使用平花纹轮胎，减轻晃动，保证机器人在田间稳定运行。

优选的实施例中，所述机器人底盘1的首端设置前风扇12-1、尾端设置后风扇12-2。

结合图6，其电路系统为：

舵机6-53通过分控板连接导轨控制中继箱6-8，伺服电机Y6-4连接导轨控制中继箱6-8，导轨控制中继箱6-8连接传感器搭载平台主控；伺服电机Z6-3连接传感器搭载平台主控；

传感器搭载平台主控连接下位机主控，下位机主控输出控制信号至伺服电机11-1和LED灯；下位机主控由电池供电，并接收遥控接收机信号；电池BMS内置于电池中，其主要是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态(参考文献https://zhuanlan.zhihu.com/p/149932069)。

下位机主控连接工控机，工控机接收RGB相机6-52、第一深度相机6-51、第二深度相机3、IMU传感器(位于机器人底盘1内部)、激光雷达2传输的数据；工控机通过工业路由接收GNSS主天线4和GNSS定向天线5的定位信息，笔记本电脑设备可通过LAN调试口连接到机器人内网。

控制系统，通过下位机主控、工控机(上位机主控)和传感器搭载平台主控实现对机器人本体及其组件的控制。下位机主控的核心为灵遨STM32F4运动控制板，主要实现对机器人底盘的运动控制，对电机及其他外设的控制，下位机主控通过RS232串口与上位机通讯。传感器搭载平台主控(双轴导向控制)的核心为STM32F1控制板，该控制板安装于机器人业务箱内，主要实现对Y轴导轨升降的控制、对相机集成箱移动的控制、对RGB相机多角度旋转的控制，进而实现对信息采集传感器位置的控制，传感器搭载平台主控通过RS485串口与下位机主控通讯。上位机主控采用Intel I5-8265u工业控制主机，通过USB接口或有线网络接入激光雷达、深度相机、RGB相机、工业路由器、RTK定位模块，最终通过ROS系统(安装于工控机中的机器人操作系统(软件)，为市场上成熟可获得的软件，优选的实施例中选用ROSNoetic)节点处理控制机器人本体及其组件。电源管理系统，结合图7，机器人的电源管理箱由48V磷酸铁锂电池供电，电源管理箱可输出48V、12V电压，48V输出电压经工业隔离电源降压到24V为传感器搭载平台供电，12V输出电压为运动控制箱、工控机、RTK定位设备、激光雷达供电。

自主导航系统，由GNSS主天线、GNSS定向天线、RTK主机(均为现有技术)组成，可使机器人在野外环境下实现厘米级高精度定位导航。GNSS主天线安装于GNSS主天线支撑平台上，GNSS定向天线安装于机器人业务箱上，RTK主机位于机器人底盘内部。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过电路设定来指令相关的硬件来完成的，该电路设定可以通过单片机或其他类似功能的集成芯片完成，为现有技术。本实用新型的核心实用新型点在于巡检机器人系统的整体结构布局，局部控制方法可通过现有技术编程完成；局部的模块连接可通过现有技术实现。

具体在本实用新型中，核心创新点见发明内容部分，相关程序设计/导航技术均为现有技术。

激光雷达2用于在线建图及避障，辅助RTK进行导航为现有技术，可参考文献：

[1]张春蓉.激光雷达在自动驾驶中的技术应用[J].产业与科技论坛,2021,20(21):35-36.

[2]吴欣.ROS下移动机器人激光雷达地图构建与路径规划研究[D].西安理工大学,2021.

[3]蒲文洋.基于前后激光雷达的温室机器人导航系统设计与试验[D].山东农业大学,2021.

RTK定位技术为现有技术，可参考文献：

[1]孙煜,黄启宏,赵博,何媛媛,朱烨.基于RTK的农机机械智能辅助驾驶系统[J].电子技术与软件工程,2021(19):69-71.

[2]秦家鑫,邓明军.基于大疆精灵4RTK的快速测绘方法研究[J].地理空间信息,2021,19(09):109-112+8.

[3]胡明.GPS-RTK技术在数字化地形测量中的应用[J].华北自然资源,2021(05):69-70.

[4]刘洋,曾群意,郭忠臣,胡茂林,任尚勇,黎洋.千寻位置与RTK技术在电力工程测量中的比较分析[J].电力勘测设计,2021(07):78-82.

[5]徐定建.GNSS-RTK控制测量中应用及精度分析[J].低碳世界,2021,11(07):70-72.

定位融合、路径规划、定向融合、运动控制、轮里式设计、双轴导轨控制均为现有技术，可参考文献：

[1]孙煜,黄启宏,赵博,何媛媛,朱烨.基于RTK的农机机械智能辅助驾驶系统[J].电子技术与软件工程,2021(19):69-71.

[2]黄忠睿,兰晓玉,周健,李润峰,李傲,胡世博.轮式机器人的室内多融合精准定位技术[J].电子世界,2021(17):110-113.

[3]胡明.GPS-RTK技术在数字化地形测量中的应用[J].华北自然资源,2021(05):69-70.

[4]黄建军,邵中魁,陶仁和,姜耀林.基于单片机的位置实时精调伺服控制系统开发[J].精密制造与自动化,2021(03):17-21.

[5]张书亮,谭向全,吴清文.基于多传感器融合技术的室内移动机器人定位研究[J].传感器与微系统,2021,40(08):53-56.

[6]徐定建.GNSS-RTK控制测量中应用及精度分析[J].低碳世界,2021,11(07):70-72.

[7]李森.基于多信息融合的智能小车定位研究[D].河北大学,2021.

[8]刘宇翔,陈伟巍,蔡文利,高璐,谭赟.伺服控制技术在喷码机设备中的应用[J].钢管,2020,49(05):65-69.

[9]赵小霞.基于PLC的伺服位置控制技术[J].集成电路应用,2020,37(10):80-81.

[10]潘青慧.自主移动机器人SLAM与路径规划算法研究[D].郑州大学,2020.

[11]葛泽凡.基于ROS的室内巡航机器人设计与实现[D].天津科技大学,2020.

[16]庞剑坤.搭载机械臂的轮式移动机器人运动控制及视觉抓取算法研究[D].华南理工大学,2020.

[17]李文涛.全向AGV运动控制及路径规划研究[D].西安科技大学,2019.

[18]曾俊皓.基于ROS的移动机器人系统平台的设计与实现[D].华南理工大学,2018.

[19]戚尔江,彭道刚,关欣蕾,王立力,梅兰.基于RTK北斗和激光雷达的巡检机器人导航系统研究[J].仪表技术与传感器,2018(06):58-63.

[20]金建军.基于伺服电机驱动的十字滑台PLC控制系统设计[J].自动化应用,2018(02):36-37+43.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神做举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种麦田巡检机器人，其特征在于它包括机器人底盘(1)，机器人底盘(1)的顶部前端装置激光雷达(2)、第二深度相机(3)、GNSS主天线(4)，机器人底盘(1)的顶部后端装置GNSS定向天线(5)，机器人底盘(1)的顶部中部装置双轴直线导轨(6)；机器人底盘(1)的尾部设置充电口(7)、2.4G天线(8)；所述双轴直线导轨(6)包括：

纵向的Z轴导轨(6-1)、横向的Y轴导轨(6-2)，Z轴导轨(6-1)的底部装置于机器人底盘(1)的顶部，Z轴导轨(6-1)上设置伺服电机Z(6-3)，伺服电机Z(6-3)控制Y轴导轨(6-2)整体在Z轴导轨(6-1)的轨道中做上下移动；Y轴导轨(6-2)上设置伺服电机Y(6-4)，伺服电机Y(6-4)控制相机集成箱(6-5)在Y轴导轨(6-2)的轨道上做左右移动；

所述相机集成箱(6-5)中集成第一深度相机(6-51)。

2.根据权利要求1所述的一种麦田巡检机器人，其特征在于Z轴导轨(6-1)的底端设置Z轴导轨零位传感器(6-6)，Y轴导轨(6-2)的一侧端部设置Y轴导轨零位传感器(6-7)。

3.根据权利要求1所述的一种麦田巡检机器人，其特征在于所述双轴直线导轨(6)还包括导轨控制中继箱(6-8)，用于控制伺服电机Y(6-4)的工作以及相机集成箱(6-5)的数据转发。

4.根据权利要求1所述的一种麦田巡检机器人，其特征在于Y轴导轨(6-2)上设置Y轴导轨固定座(6-9)对导轨进行加固。

5.根据权利要求1所述的一种麦田巡检机器人，其特征在于所述相机集成箱(6-5)还包括：RGB相机(6-52)、舵机(6-53)、多光谱相机(6-54)和集成箱风扇(6-55)，RGB相机(6-52)通过舵机(6-53)安装于相机集成箱(6-5)上。

6.根据权利要求1所述的一种麦田巡检机器人，其特征在于所述机器人底盘(1)的四个轮胎(11)为橡胶轮胎(11-9)，伺服电机(11-1)的输出轴连接延长轴(11-2)，延长轴(11-2)与橡胶轮胎(11-9)的轮毂法兰(11-7)零间隙固定；增加止退法兰(11-8)使轮毂法兰(11-7)与延长轴(11-2)复锁；延长轴(11-2)和轴承座(11-6)之间设置密封圈(11-5)、水封(11-4)；所述轴承座(11-6)内部装有深沟球轴承(11-3)。

7.根据权利要求1所述的一种麦田巡检机器人，其特征在于所述机器人底盘(1)的车体四周设置防撞杆，包括前防撞杆(9-1)、侧防撞杆(9-2)、尾防撞杆(9-3)。

8.根据权利要求1所述的一种麦田巡检机器人，其特征在于所述机器人底盘(1)的车体两侧电气面板，包括左侧电气面板(10-1)和右侧电气面板(10-2)。

9.根据权利要求1所述的一种麦田巡检机器人，其特征在于所述机器人底盘(1)的首端设置前风扇(12-1)、尾端设置后风扇(12-2)。

10.根据权利要求1所述的一种麦田巡检机器人，其特征在于其电路系统为：

舵机(6-53)通过分控板连接导轨控制中继箱(6-8)，伺服电机Y(6-4)连接导轨控制中继箱(6-8)，导轨控制中继箱(6-8)连接传感器搭载平台主控；伺服电机Z(6-3)连接传感器搭载平台主控；

传感器搭载平台主控连接下位机主控，下位机主控输出控制信号至伺服电机(11-1)和LED灯；下位机主控由电池供电，并接收遥控接收机信号；

下位机主控连接工控机，工控机接收RGB相机(6-52)、第一深度相机(6-51)、第二深度相机(3)、IMU传感器、激光雷达(2)传输的数据；工控机通过工业路由接收GNSS主天线(4)和GNSS定向天线(5)的定位信息，笔记本电脑设备通过LAN调试口连接到机器人内网。

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