一种可进行土壤作业的智能机器人及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种可进行土壤作业的智能机器人及其控制方法，该智能机器人工作稳定性高，适应性强，并可多台设备联动使用，由于设备重量轻，可避免目前大型农业设备在进行田间作业时造成的犁土层。本发明专利技术通过采用电机驱动的动力单元，且为提高效率及动力配有辅助动力系统，并通过探测机构识别工作区域，由控制主板对识别的信息处理并自主制定作业步骤和路径，耕作部件具有起落功能，利于节能。同时，还可通过远端利用无线信号对设备进行控制。同时，本发明专利技术提供的智能机器人，系统可自动编译耕作路径，识别障碍物，自动化、智能化程度高以及大型机械不能工作的小块地具有突出优势。本发明专利技术极大解放了农民被耕作机械的束缚，无需进行复杂操作。

【技术实现步骤摘要】
一种可进行土壤作业的智能机器人及其控制方法
本专利技术涉及农业领域，特别涉及智能农业生产设备的土壤耕作装置，具体为一种可进行土壤作业的智能机器人及其控制方法。
技术介绍
目前，农耕机械，尤其是大型机械器具的使用越来越广泛，虽然说极大的降低了农民的耕作负担，但是使用过程中人力资源依然是必不可少的重要环节，且对人员数量和人员的素质要求较高。随着科学技术的发展，智能技术的发展日新月异，尤其5G通信技术在智能化机械中的应用越来越成熟，在农业领域的应用也越来越广泛，智能机械在农业领域的应用，极大提高了农业生产的效率，并且降低了农民的负担。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种可进行土壤作业的智能机器人及其控制方法，是一种可在各种复杂情况下自主处理信息，高度智能化的土壤耕作机械设备，体积小、操作简单、工作性能稳定、适应场合广、可根据现场情况设备自主工作，并且无人化、智能化程度高，大大解放了农民的负担，并可进行远程操作，而且该机械为小型机械，避免机械作业时造成土壤犁土层，解决现有大型机械对土壤反复造成的破坏问题。本专利技术采用的技术方案为，结合附图：作为本专利技术的一方面，提供一种可进行土壤作业的智能机器人，包括顶部防护罩1、运算及能源模块3、驱动轮组4、耕作部件5、辅助动力轮组6、车架组件7，四个驱动轮组4安装在车架组件7底部四角，用于驱动智能机器人行走及转向；两个辅助动力轮组6安装在车架组件7底部并分别位于左右两侧，用于辅助智能机器人直线行走；耕作部件5可转动安装在车架组件7中部，在智能机器人作业时，耕作部件5落下，对土壤进行作业，完成作业后，耕作部件5收回；所述运算及能源模块3底部固定在车架组件7上，运算及能源模块3后端设置有电池组件8，前端设置有控制主板9、工控机10及接线器11，控制主板与控制主板9与工控机信号连接；顶部防护罩1底部固定在运算及能源模块3上，顶部防护罩1前端安装有探测机构2，顶部防护罩1后端安装有无线接收装置101，顶部防护罩1内部设有探测实时信号处理单元102及无线信号处理单元103；所述耕作部件5包括深松爪501、固定轴502、防转锁片503、锁定机构及深松驱动部件510，深松爪501固定安装在固定轴502上，固定轴502两端分别转动连接在车架组件7上，防转锁片503安装在固定轴502一端并通过锁定机构锁定或解锁，深松驱动部件510安装在固定轴502另一端用于驱动固定轴502转动。进一步地，所述深松驱动部件510包括蜗轮蜗杆电机513、传动齿轮512及传感器511，蜗轮蜗杆电机513输出轴通过传动齿轮512连接固定轴502，当工作时，深松爪501顺时针旋转，转动时，由蜗轮蜗杆电机513通过传动齿轮512带动固定轴502转动，并由传感器511检测是否到位。进一步地，所述锁定机构包括锁定片504、安装架505、光耦挡片506、检测传感器507、电磁铁508；当固定轴502转动前，由电磁铁508带动锁定片504及光耦挡片506运动，通过检测传感器507检测光耦挡片506是否到位，当深松爪501转动到位后，电磁铁508释放，锁定片504锁定防转锁片503。进一步地，所述驱动轮组4包括固定板、行走驱动组件、角度驱动组件及行走轮406，行走驱动组件及角度驱动组件均安装在固定板上，行走轮406同时与行走驱动组件及角度驱动组件连接且位于固定板下方，行走驱动组件用于驱动行走轮406前进并进行运动反馈控制，角度驱动组件用于控制行走轮406转角。进一步地，所述行走驱动组件包括驱动电机401、一号齿轮402、传动轴403、二号齿轮404、三号齿轮405、四号齿轮402、皮带407、联轴器408、编码器409。驱动电机401输出轴连接一号齿轮402，一号齿轮402通过传动轴403连接二号齿轮404，二号齿轮404与三号齿轮405啮合传动，三号齿轮405与行走轮406同轴固定；驱动电机401输出轴同时通过皮带407及联轴器408与编码器409输入轴连接。进一步地，所述角度驱动组件包括转向驱动电机410、四号齿轮411、传动皮带413、行走轮安装架414、角度编码器412，转向驱动电机410输出轴连接四号齿轮411，四号齿轮411与角度编码器412同轴连接，转向驱动电机410输出轴同时通过传动皮带413连接行走轮安装架414，行走轮406安装在行走轮安装架414上。进一步地，所述辅助动力轮组6包括直线驱动电机601、连接件602、连接板604、输入齿轮603、输出齿轮605、直线轮606、固定架607；直线驱动电机601通过连接件602与连接板604固定，连接板604安装在固定架607上，固定架607固定在车架组件7同侧的前后端两个钢板703之间；直线驱动电机601输出轴与输入齿轮603连接，输入齿轮603与输出齿轮605啮合传动，输出齿轮605与直线轮606同轴传动。作为本专利技术的另一方面，提供一种可进行土壤作业的智能机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：进行土壤作业的智能机器人到达工作田间后，其一，可以直接加载已有地图，根据地图设定工作路径；其二，由探测机构2对工作区域扫描，并通过机器人内置的程序运算，设定好工作的路线；进入工作状态，机器人在工作起点位置，启动耕作部件5的深松驱动部件510，带动深松爪501转动至落下状态，并通过锁定部件将其位置锁死，；机器人在对土壤作业过程中，探测机构2一直处于工作状态，对工作路径前方实施扫描，以避免前方的障碍及其它突发情况，如前方出现障碍物，则优化路径，后回到原定路线继续工作，直至完成预定工作。本专利技术具有以下有益效果：1.可进行土壤作业的智能机器人工作原理为：智能机器人到达工作区域后开始工作，首先，地块为已有地图，则在设备中加载地图，并根据地图规划路径；其次，现场规划路径，探测机构扫描工作区域，控制系统通过内置算法根据扫描结果规划工作路径。工作时，根据深松部件反馈的信息制定工作速度，并实时扫描工作路径，对工作前方出现的情况反馈。2.可进行土壤作业的智能机器人可根据内置程序及扫描结果自主完成一定工作，智能化程度高。3.可进行土壤作业的智能机器人结构小巧，动作灵活，可避免对耕田的破坏，不会形成犁土层等目前大型耕作机械造成的问题。4.可进行土壤作业的智能机器人耕作部件可进行转动，工作时落下，不工作时收回，并且可以通过安装在上面的传感器检测土壤紧实度、含水量等。5.可进行土壤作业的智能机器人驱动轮为万向结构，每个轮均可单独驱动，并且具有辅助驱动装置。6.可进行土壤作业的智能机器人可接收和发送信号，进现场情况反馈到控制室中并进行远程控制。附图说明图1：可进行土壤作业的智能机器人总体示意图。图2：可进行土壤作业的智能机器人上部单元示意图。图3：可进行土壤作业的智能机器人中部单元示意图。图4：可进行土壤作业的智能机器人底部单元示意图。图5：可进行土壤作业的智能机器人底架示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可进行土壤作业的智能机器人，其特征在于，包括顶部防护罩(1)、运算及能源模块(3)、驱动轮组(4)、耕作部件(5)、辅助动力轮组(6)、车架组件(7)，四个驱动轮组(4)安装在车架组件(7)底部四角，用于驱动智能机器人行走及转向；两个辅助动力轮组(6)安装在车架组件(7)底部并分别位于左右两侧，用于辅助智能机器人直线行走；耕作部件(5)可转动安装在车架组件(7)中部，在智能机器人作业时，耕作部件(5)落下，对土壤进行作业，完成作业后，耕作部件(5)收回；所述运算及能源模块(3)底部固定在车架组件(7)上，运算及能源模块(3)后端设置有电池组件(8)，前端设与工控机信号连接；顶部防护罩(1)底部固定在运算及能源模块(3)上，顶部防护罩(1)前端安装有探测机构(2)，顶部防护罩(1)后端安装有无线接收装置(101)，顶部防护罩(1)内部设有探测实时信号处理单元(102)及无线信号处理单元(103)；/n所述耕作部件(5)包括深松爪(501)、固定轴(502)、防转锁片(503)、锁定机构及深松驱动部件(510)，深松爪(501)固定安装在固定轴(502)上，固定轴(502)两端分别转动连接在车架组件(7)上，防转锁片(503)安装在固定轴(502)一端并通过锁定机构锁定或解锁，深松驱动部件(510)安装在固定轴(502)另一端用于驱动固定轴(502)转动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可进行土壤作业的智能机器人，其特征在于，包括顶部防护罩(1)、运算及能源模块(3)、驱动轮组(4)、耕作部件(5)、辅助动力轮组(6)、车架组件(7)，四个驱动轮组(4)安装在车架组件(7)底部四角，用于驱动智能机器人行走及转向；两个辅助动力轮组(6)安装在车架组件(7)底部并分别位于左右两侧，用于辅助智能机器人直线行走；耕作部件(5)可转动安装在车架组件(7)中部，在智能机器人作业时，耕作部件(5)落下，对土壤进行作业，完成作业后，耕作部件(5)收回；所述运算及能源模块(3)底部固定在车架组件(7)上，运算及能源模块(3)后端设置有电池组件(8)，前端设与工控机信号连接；顶部防护罩(1)底部固定在运算及能源模块(3)上，顶部防护罩(1)前端安装有探测机构(2)，顶部防护罩(1)后端安装有无线接收装置(101)，顶部防护罩(1)内部设有探测实时信号处理单元(102)及无线信号处理单元(103)；
所述耕作部件(5)包括深松爪(501)、固定轴(502)、防转锁片(503)、锁定机构及深松驱动部件(510)，深松爪(501)固定安装在固定轴(502)上，固定轴(502)两端分别转动连接在车架组件(7)上，防转锁片(503)安装在固定轴(502)一端并通过锁定机构锁定或解锁，深松驱动部件(510)安装在固定轴(502)另一端用于驱动固定轴(502)转动。


2.如权利要求1所述的一种可进行土壤作业的智能机器人，其特征在于，所述深松驱动部件(510)包括蜗轮蜗杆电机(513)、传动齿轮(512)及传感器(511)，蜗轮蜗杆电机(513)输出轴通过传动齿轮(512)连接固定轴(502)，当工作时，深松爪(501)顺时针旋转，转动时，由蜗轮蜗杆电机(513)通过传动齿轮(512)带动固定轴(502)转动，并由传感器(511)检测是否到位。


3.如权利要求1所述的一种可进行土壤作业的智能机器人，其特征在于，所述锁定机构包括锁定片(504)、安装架(505)、光耦挡片(506)、检测传感器(507)、电磁铁(508)；当固定轴(502)转动前，由电磁铁(508)带动锁定片(504)及光耦挡片(506)运动，通过检测传感器(507)检测光耦挡片(506)是否到位，当深松爪(501)转动到位后，电磁铁(508)释放，锁定片(504)锁定防转锁片(503)。


4.如权利要求1所述的一种可进行土壤作业的智能机器人，其特征在于，所述驱动轮组(4)包括固定板、行走驱动组件、角度驱动组件及行走轮(406)，行走驱动组件及角度驱动组件均安装在固定板上，行走轮(406)同时与行走驱动组件及角度驱动组件连接且位于固定板下方，行走驱动组件用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟金，宋伟，高子博，任丽丽，宋泽来，马云海，庄健，李默，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22