应用于中国机器人大赛的模拟授花粉机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种应用于中国机器人大赛的模拟授花粉机器人，包括：主控板、底盘、云台、行走模块、横移装置驱动模块、升降装置驱动模块、授粉模块、巡线模块和花朵检测模块。主控板分别与云台、行走模块、横移装置驱动模块、升降装置驱动模块、授粉模块、巡线模块和花朵检测模块相连并控制各个模块相应的动作。该模拟授花粉机器人能够自动识别比赛场地引导线，寻找植株并且精准定位雌花完成授粉，同时为中国农业机器人的研究开发提供理论基础和实验依据。

Simulation pollen robot applied in China robot competition

【技术实现步骤摘要】
应用于中国机器人大赛的模拟授花粉机器人
本专利技术涉及农业机械
，具体的涉及一种农业机器人，更为具体的涉及一种应用于中国机器人大赛的模拟授花粉机器人。
技术介绍
随着科技的发展，农业机械化、智能化程度的不断提高，使用机器人代替人工已经成为现代农业发展的趋势。中国是农业大国，果树或者其他农作物生产中通过人工授粉可提高坐果率、改善品质、提高产量，但随着社会人口老龄化和农业劳动力的减少，以及人工的传统授粉方式劳动强度大、工作效率低、劳动力密集，成本也相应提高，因此研究开发农业机器人特别是授花粉机器人具有重要意义。中国机器人大赛的宗旨是通过组织机器人比赛和技术研讨，让更多的青少年学生了解机器人，喜爱机器人，向他们普及现代科学知识，为我国的机器人事业培养更多的优秀人才。同时通过机器人比赛和技术研讨，也为推动和促进机器人与自动化技术的发展与创新，为我国的快速持续发展贡献力量。授花粉机器人是中国机器人大赛的重要项目，其中模拟授花粉机器人比赛场地布局如图4所示，比赛场地为矩形场地，在矩形场地的长边一侧设有10株模拟被授花粉植株，模拟植株上的花朵朝向矩形场地的另一侧长边，在矩形场地中部沿着矩形场地长边方向设有白色引导线，在引导线的首尾两端分别设有开始区和终止区。如图5所示，在每一株模拟被授花粉植株上均设有三朵花，其中只有一朵为雌花且随机布置，剩余两朵为雄花，三朵花构成等边三角形。其中雄花与雌花都为内切圆的正六边形，雌花花心为圆形，内部为黄色，雄花花心为若干个内部为黄色的圆形分布在以六边形几何中心为圆心的圆周上。<br>根据比赛规则，模拟授花粉机器人的授粉模块上安装有白板笔，模拟授花粉机器人需要自动识别场地引导线，自动寻找植株，精准定位雌花，找到雌花后白板笔对雌花进行标记视为授粉成功，依次完成对10株模拟植株的授粉，返回终止区比赛结束。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种应用于中国机器人大赛的模拟授花粉机器人，同时为农业机器人的研究开发提供理论基础和实验依据。为实现上述目的，本技术采用的技术解决方案是：一种应用于中国机器人大赛的模拟授花粉机器人，包括：主控板、底盘、云台、行走模块、横移装置驱动模块、升降装置驱动模块、授粉模块、巡线模块和花朵检测模块，主控板分别与云台、行走模块、横移装置驱动模块、升降装置驱动模块、授粉模块、巡线模块和花朵检测模块相连。云台由舵盘、舵机、底座、第一轴承和舵机控制板构成，所述底座上设有圆环状连接件，所述舵盘底部设有圆柱形凸起，第一轴承外环与所述圆环状连接件固定连接，第一轴承内环与所述圆柱形凸起固定连接，所述舵机安装在圆环状连接件内部底座上，舵机的连接轴与圆柱形凸起端面固定连接，所述主控板和舵机控制板均安装在舵盘上，舵机通过数据线与舵机控制板连接，舵机控制板通过数据线与主控板连接，所述底座安装在底盘的上部面。行走模块安装在底盘的下部面，用于驱动整个机器人的移动。横移装置驱动模块安装在舵盘上，所述横移装置驱动模块包括第二步进电机Ⅰ、第一滑块、丝杠Ⅰ、光杠、第一支撑座Ⅰ、第一支撑座Ⅱ、第一支撑座Ⅲ、第二轴承Ⅰ、第二轴承Ⅱ和第二轴承Ⅲ，所述第二步进电机Ⅰ通过联轴器与丝杠Ⅰ的一端连接，丝杠Ⅰ的另一端与第二轴承Ⅰ的内环固定连接，第二轴承Ⅰ的外环安装在第一支撑座Ⅰ上，所述光杠的两端分别与第二轴承Ⅱ和第二轴承Ⅲ的内环固定连接，第二轴承Ⅱ和第二轴承Ⅲ的外环分别安装在第一支撑座Ⅱ和第一支撑座Ⅲ上，所述丝杠Ⅰ和光杠在舵盘上平行布置，所述第一滑块的侧面设有与丝杠Ⅰ和光杠相匹配的第一螺纹孔和通孔，第一滑块通过丝杠Ⅰ和光杠穿过相应的第一螺纹孔和通孔安装在舵盘的上方。升降装置驱动模块安装在第一滑块上，所述升降装置驱动模块包括第二步进电机Ⅱ、丝杠Ⅱ、第二支撑座、第二轴承Ⅳ和步进电机支撑架，所述步进电机支撑架呈槽形，底部固定安装在第一滑块上，所述第二步进电机Ⅱ安装在步进电机支撑架的上部槽内，通过联轴器与丝杠Ⅱ的一端连接，丝杠Ⅱ的另一端与第二轴承Ⅳ的内环固定连接，第二轴承Ⅳ的外环安装在第二支撑座上，第二支撑座安装在第一滑块上，所述丝杠Ⅱ布置在步进电机支撑架的槽内。所述授粉模块包括第二滑块、电动推杆、直流电机驱动器和授粉杆，所述第二滑块侧面设有与丝杠Ⅱ相匹配的第二螺纹孔，第二滑块通过丝杠Ⅱ穿过第二螺纹孔安装在丝杠Ⅱ上，所述电动推杆和直流电机驱动器安装在第二滑块上，电动推杆通过数据线与直流电机驱动器连接，直流电机驱动器通过数据线与主控板连接，所述授粉杆安装在电动推杆的推杆上。所述巡线模块包括灰度传感器，所述灰度传感器安装在底盘的下部面，灰度传感器通过数据线与主控板连接。所述花朵检测模块包括光电开关Ⅰ、光电开关Ⅱ和摄像头，所述光电开关Ⅰ和光电开关Ⅱ分别安装在底盘的左右两侧，光电开关Ⅰ和光电开关Ⅱ分别通过数据线与主控板连接，所述摄像头安装在授粉杆上，摄像头通过数据线与主控板连接。优选地，所述行走模块包括驱动车轮Ⅰ、驱动车轮Ⅱ、万向轮Ⅰ、万向轮Ⅱ、第一步进电机Ⅰ和第一步进电机Ⅱ，所述驱动车轮Ⅰ和驱动车轮Ⅱ相互对称的安装在底盘下部面的左右两侧，在驱动车轮Ⅰ和驱动车轮Ⅱ上轴承的一端分别与安装在底盘下部面的第一步进电机Ⅰ的电机轴和第一步进电机Ⅱ的电机轴连接，所述万向轮Ⅰ和万向轮Ⅱ分别安装在底盘下部面的前端和后端。优选地，所述第一步进电机Ⅰ和第一步进电机Ⅱ上分别安装有第一步进电机驱动器Ⅰ和第一步进电机驱动器Ⅱ，所述第一步进电机驱动器Ⅰ和第一步进电机驱动器Ⅱ分别通过数据线与主控板连接。优选地，所述第一步进电机Ⅰ和第一步进电机Ⅱ为57步进电机，所述第二步进电机Ⅰ和第二步进电机Ⅱ为42步进电机。优选地，所述舵盘上还安装有第二步进电机驱动器Ⅰ和第二步进电机驱动器Ⅱ，第二步进电机Ⅰ通过数据线与第二步进电机驱动器Ⅰ连接，第二步进电机驱动器Ⅰ通过数据线与主控板连接，第二步进电机Ⅱ通过数据线与第二步进电机驱动器Ⅱ连接，第二步进电机驱动器Ⅱ通过数据线与主控板连接。优选地，所述灰度传感器的型号为S308八路灰度传感器，所述摄像头为OpenMV摄像头，所述光电开关Ⅰ和光电开关Ⅱ均为E3F-DS30C4红外线光电开关。与现有技术相比本技术具有的有益效果：(1)本技术模拟授花粉机器人应用于中国机器人大赛，同时为中国农业机器人的研究开发提供理论基础和实验依据。(2)本技术模拟授花粉机器人结构简单，可操作性强，根据比赛规则能够自动识别引导线，寻找植株并且精准定位雌花完成授粉。附图说明图1是模拟授花粉机器人整体结构图。图2是模拟授花粉机器人云台安装结构图。图3是模拟授花粉机器人运行流程图。图4是模拟授花粉机器人比赛场地布局图。图5是比赛场地模拟被授花粉植株结构图。图中：1、主控板；2、底盘；31、舵盘；32、舵机；33、底座；34、第一轴承；35、舵机控制板；41、第二步进电机Ⅰ；42、第一滑块；43、丝杠Ⅰ；44、光杠；45、第一支撑座Ⅰ；46、第一支撑座Ⅱ；4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于中国机器人大赛的模拟授花粉机器人，其特征在于，包括：主控板、底盘、云台、行走模块、横移装置驱动模块、升降装置驱动模块、授粉模块、巡线模块和花朵检测模块，主控板分别与云台、行走模块、横移装置驱动模块、升降装置驱动模块、授粉模块、巡线模块和花朵检测模块相连；/n云台由舵盘、舵机、底座、第一轴承和舵机控制板构成，所述底座上设有圆环状连接件，所述舵盘底部设有圆柱形凸起，第一轴承外环与所述圆环状连接件固定连接，第一轴承内环与所述圆柱形凸起固定连接，所述舵机安装在圆环状连接件内部底座上，舵机的连接轴与圆柱形凸起端面固定连接，所述主控板和舵机控制板均安装在舵盘上，舵机通过数据线与舵机控制板连接，舵机控制板通过数据线与主控板连接，所述底座安装在底盘的上部面；/n行走模块安装在底盘的下部面，用于驱动整个机器人的移动；/n横移装置驱动模块安装在舵盘上，所述横移装置驱动模块包括第二步进电机Ⅰ、第一滑块、丝杠Ⅰ、光杠、第一支撑座Ⅰ、第一支撑座Ⅱ、第一支撑座Ⅲ、第二轴承Ⅰ、第二轴承Ⅱ和第二轴承Ⅲ，所述第二步进电机Ⅰ通过联轴器与丝杠Ⅰ的一端连接，丝杠Ⅰ的另一端与第二轴承Ⅰ的内环固定连接，第二轴承Ⅰ的外环安装在第一支撑座Ⅰ上，所述光杠的两端分别与第二轴承Ⅱ和第二轴承Ⅲ的内环固定连接，第二轴承Ⅱ和第二轴承Ⅲ的外环分别安装在第一支撑座Ⅱ和第一支撑座Ⅲ上，所述丝杠Ⅰ和光杠在舵盘上平行布置，所述第一滑块的侧面设有与丝杠Ⅰ和光杠相匹配的第一螺纹孔和通孔，第一滑块通过丝杠Ⅰ和光杠穿过相应的第一螺纹孔和通孔安装在舵盘的上方；/n升降装置驱动模块安装在第一滑块上，所述升降装置驱动模块包括第二步进电机Ⅱ、丝杠Ⅱ、第二支撑座、第二轴承Ⅳ和步进电机支撑架，所述步进电机支撑架呈槽形，底部固定安装在第一滑块上，所述第二步进电机Ⅱ安装在步进电机支撑架的上部槽内，通过联轴器与丝杠Ⅱ的一端连接，丝杠Ⅱ的另一端与第二轴承Ⅳ的内环固定连接，第二轴承Ⅳ的外环安装在第二支撑座上，第二支撑座安装在第一滑块上，所述丝杠Ⅱ布置在步进电机支撑架的槽内；/n所述授粉模块包括第二滑块、电动推杆、直流电机驱动器和授粉杆，所述第二滑块侧面设有与丝杠Ⅱ相匹配的第二螺纹孔，第二滑块通过丝杠Ⅱ穿过第二螺纹孔安装在丝杠Ⅱ上，所述电动推杆和直流电机驱动器安装在第二滑块上，电动推杆通过数据线与直流电机驱动器连接，直流电机驱动器通过数据线与主控板连接，所述授粉杆安装在电动推杆的推杆上；/n所述巡线模块包括灰度传感器，所述灰度传感器安装在底盘的下部面，灰度传感器通过数据线与主控板连接；/n所述花朵检测模块包括光电开关Ⅰ、光电开关Ⅱ和摄像头，所述光电开关Ⅰ和光电开关Ⅱ分别安装在底盘的左右两侧，光电开关Ⅰ和光电开关Ⅱ分别通过数据线与主控板连接，所述摄像头安装在授粉杆上，摄像头通过数据线与主控板连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种应用于中国机器人大赛的模拟授花粉机器人，其特征在于，包括：主控板、底盘、云台、行走模块、横移装置驱动模块、升降装置驱动模块、授粉模块、巡线模块和花朵检测模块，主控板分别与云台、行走模块、横移装置驱动模块、升降装置驱动模块、授粉模块、巡线模块和花朵检测模块相连；
云台由舵盘、舵机、底座、第一轴承和舵机控制板构成，所述底座上设有圆环状连接件，所述舵盘底部设有圆柱形凸起，第一轴承外环与所述圆环状连接件固定连接，第一轴承内环与所述圆柱形凸起固定连接，所述舵机安装在圆环状连接件内部底座上，舵机的连接轴与圆柱形凸起端面固定连接，所述主控板和舵机控制板均安装在舵盘上，舵机通过数据线与舵机控制板连接，舵机控制板通过数据线与主控板连接，所述底座安装在底盘的上部面；
行走模块安装在底盘的下部面，用于驱动整个机器人的移动；
横移装置驱动模块安装在舵盘上，所述横移装置驱动模块包括第二步进电机Ⅰ、第一滑块、丝杠Ⅰ、光杠、第一支撑座Ⅰ、第一支撑座Ⅱ、第一支撑座Ⅲ、第二轴承Ⅰ、第二轴承Ⅱ和第二轴承Ⅲ，所述第二步进电机Ⅰ通过联轴器与丝杠Ⅰ的一端连接，丝杠Ⅰ的另一端与第二轴承Ⅰ的内环固定连接，第二轴承Ⅰ的外环安装在第一支撑座Ⅰ上，所述光杠的两端分别与第二轴承Ⅱ和第二轴承Ⅲ的内环固定连接，第二轴承Ⅱ和第二轴承Ⅲ的外环分别安装在第一支撑座Ⅱ和第一支撑座Ⅲ上，所述丝杠Ⅰ和光杠在舵盘上平行布置，所述第一滑块的侧面设有与丝杠Ⅰ和光杠相匹配的第一螺纹孔和通孔，第一滑块通过丝杠Ⅰ和光杠穿过相应的第一螺纹孔和通孔安装在舵盘的上方；
升降装置驱动模块安装在第一滑块上，所述升降装置驱动模块包括第二步进电机Ⅱ、丝杠Ⅱ、第二支撑座、第二轴承Ⅳ和步进电机支撑架，所述步进电机支撑架呈槽形，底部固定安装在第一滑块上，所述第二步进电机Ⅱ安装在步进电机支撑架的上部槽内，通过联轴器与丝杠Ⅱ的一端连接，丝杠Ⅱ的另一端与第二轴承Ⅳ的内环固定连接，第二轴承Ⅳ的外环安装在第二支撑座上，第二支撑座安装在第一滑块上，所述丝杠Ⅱ布置在步进电机支撑架的槽内；
所述授粉模块包括第二滑块、电动推杆、直流电机驱动器和授粉杆，所述第二滑块侧面设有与丝杠Ⅱ相匹配的第二螺纹孔，第二滑块通过丝杠Ⅱ穿过第二螺纹孔安装在丝杠Ⅱ上，所述电动推杆和直流电机驱动器安装在第二滑块上...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦崇珊，杨展硕，李治文，史颖刚，刘利，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61