CN218184549U - 一种授粉机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种授粉机器人，包括上部机身、中部机身、下部机身、三角履带、检测组件、机械臂与授粉组件，机械臂为多节机械连接结构，检测组件包括摄像识别系统与测距模块，下部机身两侧安装有三角履带，下部机身上部依次与中部机身、上部机身、检测组件连接，机械臂为两个并分别连接在上部机身两侧面，机械臂远离上部机身的一端与授粉组件转动连接。通过检测组件实时检测收集被授粉作物信息，如花束进行区域提取，准确定位花朵位置，精准识别花期，从而保证在花的最佳授粉时期完成授粉，实现优质作物如草莓的培育。

Description

一种授粉机器人

技术领域

本实用新型涉及农业机器人技术领域，尤其是涉及一种授粉机器人。

背景技术

目前，草莓授粉主要依靠蜜蜂和人工授粉，但近几年，蜂类数量持续减少，蜂媒授粉率降低，导致许多草莓无法得到授粉，草莓的坐果率也因此降低。其次，人工授粉效率不高，人工授粉存在易错失最佳授粉时机、授粉均匀度难把控等弊端，导致形成畸形果、空洞果等草莓。

为解决这一类问题，机械授粉逐渐走进人们的视野，国内外的相关机构对授粉机器人进行了相关机械授粉研究。国内有机器人大赛的授花粉竞赛机器人、基于机器视觉的竞赛授粉机器人、合肥智能研究所的基于ROS系统开发的智能型授粉机器人的相关研究。但实际应用于生产的授粉方面机器人基本处于比较空白状态，市面的授粉机器人很少，同时只能适用于室内；而且授粉机器人研究也局限于研究某个功能，比如机器人路径规划或者授粉识别系统，不能做到集识别授粉于一体。国外：国外授粉产品较少且不够完善，有以色列开心果授粉机器人、Arugga精准授粉机器人、美国研发果树授粉机器人系统的授粉产品，但其授粉机器人的功能性较低，主要是起到辅助风媒授粉和虫媒授粉的作用，导致其在农业授粉工作中的比重很小。

如中国专利CN216438220U公开一种温室作物授粉机器人，包括自主行走装置和智能授粉装置；自主行走装置包括移动底盘、导航模块、主控制器、测距模块、储粉液箱以及稳压电源；智能授粉装置包括机械臂、云台、底座、上支撑柱、雾化喷头、水泵、授粉控制器、定位模块、视觉模块以及软管；该温室作物授粉机器人可以实现温室环境下对作物的自主授粉作业，且实施精准授粉作业，降低了花粉的浪费，同时避免了人工授粉的危险性，以及减少人工成本。但该温室作物授粉机器人局限在温室内作业，尤其是不能对如草莓这种户外种植的物种进行授粉。

实用新型内容

为了解决现有技术中授粉机器人局限于温室内授粉，尤其是不能对如草莓这种户外种植的物种进行授粉的问题。

本实用新型的技术方案：

提供一种授粉机器人，包括上部机身、中部机身、下部机身、三角履带、检测组件、机械臂与授粉组件，机械臂为多节机械连接结构，检测组件包括摄像识别系统与测距模块，下部机身两侧安装有三角履带，下部机身上部依次与中部机身、上部机身、检测组件连接，机械臂为两个并分别连接在上部机身两侧面，机械臂远离上部机身的一端与授粉组件转动连接。通过检测组件实时检测收集被授粉作物信息，如花束进行区域提取，准确定位花朵位置，精准识别草莓花花期，从而保证在草莓花的最佳授粉时期完成授粉，实现优质作物如草莓的培育。并且使用三角履带，可以使得本实用新型一种授粉机器人适应崎岖不平的道路，且具有自动避障系统，能够避免出现授粉机器人出现翻车、损坏草莓植株等事故。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，授粉组件包括基座、活动节与刷毛，活动节为多个并使得活动节的一端在基座周向铰接，刷毛固定连接在活动节一侧。通过使用灵活的机械臂与授粉组件配合，可以灵活地进行授粉作业，适用于不株高的植物授粉。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，活动节为多节部件铰接结构，授粉组件的呈半球型结构，刷毛固定连接在授粉组件的呈半球型结构的活动节内侧。半球体状的授粉组件的球形截面部分的多个活动节，可有效地提高授粉组件对作物授粉作业的效率。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，活动节为三节部件铰接结构，活动节包括第一节部、第二节部与第三节部，第一节部一端与基座铰接，第一节部、第二节部与第三节部依次铰接。通过多节的关节设置，增加授粉组件的灵活度。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，为更好地保障花朵能均匀授粉，设置刷毛为硅胶材质的细毛状结构。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，中部机身为可升降结构，通过设置中部机身为可升降结构从而增加本实用新型一种授粉机器人机器的适用度。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，机械臂包括后臂、连接节与前臂，后臂转动连接在上部机身两侧，连接节两端分别与后臂、前臂活动连接；前臂远离连接节的一端与授粉组件转动连接。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，为增加检测组件的灵活度及检测范围，检测组件转动连接在上部机身上方，检测组件可在上部机身上方周向转动。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，上部机身、中部机身、下部机身均为铝合金材质，采用铝合金的材质从而增加机器人的结构强度，从而提高机器人的使用寿命。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，上部机身内部安装有主控板，主控板采用Arduino UNO。

本实用新型的有益效果：

本实用新型一种授粉机器人通过设置了包括上部机身、中部机身、下部机身、三角履带、检测组件、机械臂与授粉组件，可以在不同的环境下对农作物如草莓进行自动授粉，同时本实用新型一种授粉机器人适用于不同的地面，通过检测组件实时检测收集被授粉作物信息，如花束进行区域提取，准确定位花朵位置，精准识别草莓花花期，从而保证在草莓花的最佳授粉时期完成授粉，实现优质作物如草莓的培育。

附图说明

图1为本实用新型一种授粉机器人的结构示意图；

图2为本实用新型一种授粉机器人的结构示意图；

图3为本实用新型一种授粉机器人的结构示意图；

图4为本实用新型一种授粉机器人的授粉组件结构示意图；

图中名称及序号：1、上部机身；2、中部机身；3、下部机身；4、三角履带；5、检测组件；6、后臂；7、连接节；8、前臂；9、授粉组件；901、基座；902、活动节；903、刷毛。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

如图1到图3所示，本实用新型提供一种授粉机器人，包括上部机身1、中部机身2、下部机身3、三角履带4、检测组件5、机械臂与授粉组件9。机械臂为多节机械连接结构，检测组件5包括摄像识别系统与测距模块，摄像识别系统包括K210摄像头、级联卷积神经网络技术提取识别系统。下部机身3两侧安装有三角履带4，下部机身3上部依次与中部机身2、上部机身1、检测组件5连接；下部机身3内还设置有储能系统用于提供机器人所需电能。上部机身1内安装有驱动器、自动避障系统、和主控板；主控板配合摄像识别系统运用级联卷积神经网络技术用于定位农作物花朵如草莓花朵，识别农作物花朵如草莓花期，实现授粉机器人的精准定位。机械臂为两个并分别连接在上部机身1的两侧面，机械臂远离上部机身1的一端与授粉组件9转动连接，授粉组件9设置有刷毛903。三角履带4由履带、三角支架、驱动轮、支撑轮、涨紧轮、还有防侧翻、连接盘装置组成，三角履带4采用橡胶和耐磨钢制成。使用三角履带4，可以使得本实用新型一种授粉机器人适应崎岖不平的道路，且具有自动避障系统，能够避免出现授粉机器人出现翻车、损坏植物如草莓植株等事故，通过检测组件5实时检测收集被授粉作物信息，如花束进行区域提取，准确定位花朵位置，精准识别草莓花花期，从而保证在草莓花的最佳授粉时期完成授粉，实现优质作物如草莓的培育。

使用时，种植户如草莓种植户可将本实用新型一种授粉机器人放在草莓种植地上，机器人启动开始工作，摄像识别系统识别定位出草莓花位置，控制驱动器驱动三角履带4使本实用新型授粉机器人到达草莓花附近，授粉组件9置于草莓花上方并缓缓下降，当授粉组件9到达适当位置时开始进，授粉组件9的刷毛903将花粉刷下并授粉，完成授粉过程。驱动器驱动三角履带4，适应室外草莓地、室内草莓大棚等不同应用场景的不同种植环境。且本实用新型具有自动避障系统，通过传感器组感应到路面情况，通过STC89C52单片机分析路面情况和当前本实用新型运行状况，可为主控板提供新的行驶路线，能够避免出现机器人翻倒、损坏草莓植株等事故等情况。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，如图4所示授粉组件9包括基座901、活动节902与刷毛903，活动节902为多个并使得活动节902的一端在基座901周向铰接，刷毛903固定连接在活动节902一侧。如图4所示授粉组件9的多个活动节902连接在基座901周向形成环状结构，同时刷毛903固定连接在活动节902的内侧，通过使用灵活的机械臂与授粉组件9配合，可以灵活地进行授粉作业，适用于不株高的植物授粉。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，如图4所示活动节902为多节部件铰接结构，使得授粉组件9的呈半球型结构，刷毛903固定连接在授粉组件9的呈半球型结构的活动节902内侧。半球体状的授粉组件9的球形结构部分的多个活动节902使得授粉组件9能变换成不同的形式尺寸，使用授粉组件9能适用于不同的植株作物进行授粉作业，可有效地提高授粉组件9对作物授粉作业的效率。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，如图4所示活动节902为三节部件铰接结构，活动节902包括第一节部、第二节部与第三节部，第一节部一端与基座901铰接，第一节部、第二节部与第三节部依次铰接。通过多节的关节设置，增加授粉组件9的灵活度，即半球体状的授粉组件9的球形结构部分的设置三个活动节902使得授粉组件9能变换成不同的形式尺寸，使用授粉组件9能适用于不同的植株作物进行授粉作业，可有效地提高授粉组件9对作物授粉作业的效率。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，为更好地保障花朵能均匀授粉，即保障花朵授粉的效率及成功，设置刷毛903为硅胶材质的细毛状结构。即通过设置刷毛903为硅胶材质的细毛状结构使得本实用新型一种授粉机器人在对花朵进行授粉作业时，能较好地保护花朵不被损伤，使得被授粉花朵如草莓花均匀授粉，防止草莓畸形。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，中部机身2为可升降结构，设置中部机身2的升降结构可采用常规的升降结构，以使得通过中部机身2的升降结构使得上部机身1可相对于下部机身3进行上升或下降的动作，通过设置中部机身2为可升降结构从而增加本实用新型一种授粉机器人机器的适用度。即使用设置有升降机构的中部机身2，再配合机械臂与授粉组件9配合，可以灵活地进行授粉作业，适用于不株高的植物授粉。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，如图1所述，机械臂包括后臂6、连接节7与前臂8，后臂6转动连接在上部机身1两侧，连接节7两端分别与后臂6、前臂8活动连接。通过设置多节的连接结构的机构臂，可以有效地增加机械臂的活动范围及可操作空间，即增加了授粉组件9的运动范围，从而提高授粉机器人的授粉操作范围。前臂8远离连接节7的一端与授粉组件9转动连接，使得授粉组件9可相对前臂8转动，即通过授粉组件9的转动可以快速地完成授粉作业。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，为增加检测组件5的灵活度及检测范围，检测组件5转动连接在上部机身1上方，检测组件5可在上部机身1上方周向转动。即机器人的检测组件5在上部机身1上可相对转动，即当机械臂上的授粉组件9在进行授粉作业时，检测组件5可根据主控板的控制指令进行转动检测从而不会影响到授粉组件9进行的授粉作业，即在授粉组件9进行授粉作业时能持续监测机器人周边环境情况。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，上部机身1、中部机身2与下部机身3均为铝合金材质，采用铝合金的材质从而增加机器人的结构强度，从而提高机器人的使用寿命。铝合金材料较轻，坚韧、耐用，而且能够承受较大的冲击，从而可以保障机器人长期在地里作业。

进一步的，本实用新型一种授粉机器人，上部机身1内部安装有主控板，主控板采用Arduino UNO。由于Arduino UNO的可靠性及低价易开发性能，可以用Arduino UNO保障机器人的控制系统的稳定运行，使得本实用新型一种授粉机器人能进行长期稳定地作业，从而保障授粉作业的可靠。

本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种授粉机器人，包括上部机身、中部机身、下部机身、三角履带、检测组件、机械臂与授粉组件，所述机械臂为多节机械连接结构，所述检测组件包括摄像识别系统与测距模块，其特征在于：所述下部机身两侧安装有三角履带，下部机身上部依次与中部机身、上部机身、检测组件连接，所述机械臂为两个并分别连接在上部机身两侧面，机械臂远离上部机身的一端与授粉组件转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种授粉机器人，其特征在于，所述授粉组件包括基座、活动节与刷毛，所述活动节为多个并使得活动节的一端在基座周向铰接，所述刷毛固定连接在活动节一侧。

3.根据权利要求2所述的一种授粉机器人，其特征在于，所述活动节为多节部件铰接结构，所述授粉组件的呈半球型结构，所述刷毛固定连接在授粉组件的呈半球型结构的活动节内侧。

4.根据权利要求3所述的一种授粉机器人，其特征在于，所述活动节为三节部件铰接结构，活动节包括第一节部、第二节部与第三节部，所述第一节部一端与基座铰接，所述第一节部、第二节部与第三节部依次铰接。

5.根据权利要求3所述的一种授粉机器人，其特征在于，所述刷毛为硅胶材质的细毛状结构。

6.根据权利要求1所述的一种授粉机器人，其特征在于，所述中部机身为可升降结构。

7.根据权利要求1所述的一种授粉机器人，其特征在于，所述机械臂包括后臂、连接节与前臂，所述后臂转动连接在上部机身两侧，连接节两端分别与后臂、前臂活动连接；所述前臂远离连接节的一端与授粉组件转动连接。

8.根据权利要求1所述的一种授粉机器人，其特征在于，所述检测组件转动连接在上部机身上方，所述检测组件可在上部机身上方周向转动。

9.根据权利要求1~8任一权利要求所述的一种授粉机器人，其特征在于，所述上部机身、中部机身、下部机身均为铝合金材质。

10. 根据权利要求9所述的一种授粉机器人，其特征在于，所述上部机身内部安装有主控板，所述主控板采用Arduino UNO。

Images