一种田间基质填充机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种田间基质填充机器人，包括填充机器人本体，还包括AGV车体、电源单元、导航单元、填充单元和控制单元；所述AGV车体用于承载所述填充机器人本体，实现行走；所述电源单元采用交流220V市电供电和太阳能供电的双电源供电；所述导航单元安放在所述AGV车体内，用于将所述填充机器人移动到目标位置；所述填充单元安装在所述填充机器人壳体内，包括基质装载仓、填料支架和多功能手爪；所述控制单元用于切换所述填充机器人的工作模式并控制机器人作业。本实用新型专利技术能够自动判别田间地形状况进行行走、转向，续航里程和续航时间长，且满足不同田块的基质填充需求。且满足不同田块的基质填充需求。且满足不同田块的基质填充需求。

【技术实现步骤摘要】
一种田间基质填充机器人


[0001]本技术涉及机器人领域，特别是涉及一种田间基质填充机器人。

技术介绍

[0002]在传统的田间基质填充作业中，存放基质的基质仓与田块之间、各田块之间的基质输送和填充主要依赖人力，存在效率低、人工劳动强度大、人力成本高等问题。AGV机器人具有路径灵活、不占用空间、较好的移动性等优点，可以大大节省人力成本，提高基质输送和填充效率。但现有的AGV机器人用于田间基质填充作业仍存在以下不足：移动运输不够轻便，避障功能有待提高，续航里程和续航时间受限，缺乏对不同田块植物所需基质湿度、种类等因素的考虑，难以适应不同基质填充作业要求，适用范围较小。
[0003]因此亟需提供一种新型的田间基质填充机器人来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题是提供一种田间基质填充机器人，能够自动判别田间地形状况进行行走、转向，续航里程和续航时间长，且满足不同田块的基质填充需求。
[0005]为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种田间基质填充机器人，包括填充机器人本体，还包括AGV车体、电源单元、导航单元、填充单元和控制单元；
[0006]所述AGV车体用于承载所述填充机器人本体，下部四个角处均设驱动轮，用于实现行走；
[0007]所述电源单元为填充机器人提供能量来源，采用交流220V市电供电和太阳能供电的双电源供电；
[0008]所述导航单元安放在所述AGV车体内，用于将所述填充机器人移动到目标位置，包括定位模块、避障模块、路径导航模块和导航存储模块，定位模块、避障模块的输出端与路径导航模块的输入端连接，路径导航模块的输出端与导航存储模块连接；
[0009]所述填充单元安装在所述填充机器人壳体内，包括基质装载仓、填料支架和多功能手爪，基质装载仓可拆卸地安装在所述填充机器人本体中空的内部，多功能手爪通过夹具安装在填料支架上，填料支架安装在所述AGV车体上；
[0010]所述控制单元用于切换所述填充机器人的工作模式并控制机器人作业。
[0011]在本技术一个较佳实施例中，所述电源单元包括电池组、电量测量模块、续航估计模块和电量存储模块；
[0012]所述电池组为连接到供电接口的给定电池容量的可充电锂电池组；
[0013]所述电量测量模块用于获取所述电池组的总电量和当前剩余电量；
[0014]所述续航估计模块用于根据所述实际负载物重量以及所述电池的总电量和当前剩余电量，给出所述填充机器人预设的分段分级载重与续航耗电量之间的对应关系，并预存到所述电量存储模块中。
[0015]在本技术一个较佳实施例中，所述定位模块包括内置的GPS/北斗单元双模定位模块、陀螺仪、加速度传感器和地磁指南针在内的惯性模块。
[0016]在本技术一个较佳实施例中，所述避障模块采用安装在所述填充机器人壳体底部及四周不同高度的多个超声波传感器，用于区分所述填充机器人行走时不同高度的障碍物，并进行测距和避障。
[0017]进一步的，所述不同高度的多个超声波传感器分成三组，第一组超声波传感器设置在所述填充机器人壳体底部，第二组超声波传感器设置在所述填充机器人壳体四周的上部，第三组超声波传感器设置在所述填充机器人壳体四周的下部。
[0018]在本技术一个较佳实施例中，所述导航存储模块用于存储所述规划路径和所述田间环境区域网格坐标值，包括基质装载点、充电点、田块起点和终点坐标值以及障碍物编号和坐标值。
[0019]在本技术一个较佳实施例中，所述基质装载仓的顶部和底部均设有开口，所述填充机器人本体顶部翻盖，用于封盖或打开所述基质装载仓顶部的所述开口，所述填充机器人本体底部设有电子阀门，其用于打开或关闭所述基质装载仓底部的所述开口。
[0020]在本技术一个较佳实施例中，所述填料支架包括一底座平台、一立柱和一横梁，所述立柱安装在所述底座平台上，所述横梁嵌套安装于所述立柱上。
[0021]在本技术一个较佳实施例中，所述多功能手爪包括二指机械夹钳、称重传感器、距离传感器、视觉相机、滚刀、刮板和填料枪，分别通过所述夹具前端面上开有的若干通孔配合螺纹孔进行固定，用于基质包的抓取、装载和填充。
[0022]进一步的，所述填料枪连接有抽料机，所述抽料机包括塑料软管和气泵，其中，塑料软管一端连接到所述基质装载仓出料口、另一端连接到气泵一端，气泵另一端连接至所述填料枪。
[0023]本技术的有益效果是：
[0024](1)本技术通过采用交流220V市电供电和太阳能供电的双电源供电，可根据当地太阳方位角自动调整太阳能电池板的受光角度，根据光照传感器采集到的当前光照强度和剩余电量与预设阈值进行比较，若当前光照强度不小于且剩余电量不大于对应的预设阈值自动开启，提升了充电自主性和效能，改善了填充机器人的续航里程和续航时间；
[0025](2)通过GPS/北斗单元双模定位模块和惯性模块提升了定位精度，并可在卫星导航不可用时仍能保持一定的定位准确性，采用不同高度的多个超声波传感器区分不同高度的障碍物，提升了测距和避障效果，通过预存障碍物坐标信息以及规避障碍物坐标信息进行路径规划，提高了填充机器人的行走和避障效率；
[0026](3)通过采用多功能手爪，可完成基质包的抓取、装载、填充和压实作业，填充机器人功能更丰富，使用范围更广；利用装载的不同种类、湿度的基质，可以满足不同田块植物的基质填充需求。
附图说明
[0027]图1是本技术田间基质填充机器人一较佳实施例的结构示意图。
[0028]附图中各部件的标记如下：1、填充机器人本体，2、AGV车体，21、驱动轮，3、电源单元，4、导航单元，5、填充单元，51、基质装载仓，52、填料支架，6、控制单元。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0030]请参阅图1，本技术实施例包括：
[0031]一种田间基质填充机器人，包括填充机器人本体1、AGV车体2、电源单元3、导航单元4、填充单元5和控制单元6。
[0032]AGV车体2用于承载所述填充机器人本体1，下部四个角处均设驱动轮21，用于实现行走。
[0033]进一步地，所述驱动轮21可采用履带式、仿生的四足式样和四轮差速式这三类模式。
[0034]电源单元3为填充机器人提供能量来源，包括电池组、电量测量模块、续航估计模块和电量存储模块。
[0035]进一步地，所述电池组为连接到供电接口的给定电池容量的可充电锂电池组，采用的充电方式包括交流220V市电充电和太阳能充电。
[0036]具体的，所述太阳能充电方式在供电接口连接到交流220V市电进行充电时自动断开，在未连接至交流220V市电时，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种田间基质填充机器人，包括填充机器人本体，其特征在于，还包括AGV车体、电源单元、导航单元、填充单元和控制单元；所述AGV车体用于承载所述填充机器人本体，下部四个角处均设驱动轮，用于实现行走；所述电源单元为填充机器人提供能量来源，采用交流220V市电供电和太阳能供电的双电源供电；所述导航单元安放在所述AGV车体内，用于将所述填充机器人移动到目标位置，包括定位模块、避障模块、路径导航模块和导航存储模块，定位模块、避障模块的输出端与路径导航模块的输入端连接，路径导航模块的输出端与导航存储模块连接；所述填充单元安装在所述填充机器人壳体内，包括基质装载仓、填料支架和多功能手爪，基质装载仓可拆卸地安装在所述填充机器人本体中空的内部，多功能手爪通过夹具安装在填料支架上，填料支架安装在所述AGV车体上；所述控制单元用于切换所述填充机器人的工作模式并控制机器人作业。2.根据权利要求1所述的田间基质填充机器人，其特征在于，所述电源单元包括电池组、电量测量模块、续航估计模块和电量存储模块；所述电池组为连接到供电接口的给定电池容量的可充电锂电池组；所述电量测量模块用于获取所述电池组的总电量和当前剩余电量；所述续航估计模块用于根据所述填充机器人的实际负载物重量以及所述电池的总电量和当前剩余电量，给出所述填充机器人预设的分段分级载重与续航耗电量之间的对应关系，并预存到所述电量存储模块中。3.根据权利要求1所述的田间基质填充机器人，其特征在于，所述定位模块包括内置的GPS/北斗单元双模定位模块、陀螺仪、加速度传感器和地磁指南针在内的惯性模块。4.根据权利要求1所述的田间基质填充机器人，其特征在于，所述避障模块采用安装在所述填充机器人壳体底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：董俊，马冬，姜铭坤，何俊明，马凡，徐盼盼，黄小文，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：