一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人，包括感知模块、车体固定机构、车体滑动机构、轮距调节模块、地隙调节模块、后轮行驶机构和前轮转向机构，感知模块安放在车体固定机构上，轮距调节模块、地隙调节模块、后轮行驶机构与前轮转向机构均安装在车体固定机构的下方，轮距调节模块通过驱动车体滑动机构相对车体固定机构移动以调节轮距尺寸，地隙调节模块用于调节地隙尺寸，后轮行驶机构用于实现机器人的行驶功能；前轮转向机构用于实现前轮转向功能。本发明专利技术提供了一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人，使得机器人可以用于多种作物种植行距，以及多个生长周期的作物冠层信息采集，增强机器人的适用性。人的适用性。人的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人


[0001]本专利技术属于农业机器人
，尤其涉及一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人。

技术介绍

[0002]大田作物冠层信息包含形状、结构、颜色、尺寸等丰富的表观特征，是用于作物表型研究和农机自主导航研究的重要基础数据。当前针对大田作物冠层信息的采集装置主要有人工手持设备、地面行驶机器和植保无人机系统。其中，地面行驶系统具有操作便捷、管理方便、使用安全、可靠性高等优势，应用最为广泛。
[0003]由于种植模式差异，不同类型作物的种植行距、株距存在较大差别。对于同种作物的不同生长时期，冠层宽度、株高、叶面积等农艺性状变化较大。因此，为了适应不同作物的种植差异和同种作物的生长差异，需要地面行驶机器在结构紧凑、重量轻便、成本低廉的基础上，还要具备轮距和地隙可调功能提高通过能力。然而，相关机器仍然缺乏，并且自动化和智能化程度较低，采集过程需要人工驾驶机器或遥控控制等较多人为干预。
[0004]专利CN113875730A公开了一种多功能农业机器人，通过深度相机进行环境识别，机器人可根据环境情况改变工作状态，进行自动巡迹。但该装置不能调节轮距和地隙，无法适应作物类型或生长时期的变化。
[0005]专利CN 113878593 A公开了一种地隙和轮距可调的农田信息采集机器人及信息采集方法，但其结构较复杂，且仍需要人工操控机器人行驶，智能化程度不足。
[0006]因此，针对大田作物冠层信息采集，仍缺乏高通过性、智能化的地面行驶机器技术方案。
[0007]综上所述，如何增强大田作物冠层信息采集装置的适用性，不仅能够用于多种作物种植行距，也可以用于多个生长周期的作物冠层信息采集，提高工作效率、降低人工操作强度，已经成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0008]为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本专利技术的目的在于针对上述问题，提供一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人，包括感知模块100、车体固定机构2、车体滑动机构3、轮距调节模块4、地隙调节模块5、后轮行驶机构7和前轮转向机构8，其特征在于，感知模块100安放在车体固定机构2上，轮距调节模块4、地隙调节模块5、后轮行驶机构7 与前轮转向机构8均安装在车体固定机构2的下方，轮距调节模块4通过驱动车体滑动机构3 相对于车体固定机构2的移动以调节轮距尺寸，地隙调节模块5用于调节地隙尺寸，后轮行驶机构7用于实现机器人的行驶功能；前轮转向机构8用于实现前轮转向功能。
[0009]优选的，感知模块100包括双目相机信息采集机构、GNSS定位模块103、决策控制器 104、感知控制器105和蓄电池106，双目相机信息采集机构包括双目相机支架101、高精度双目相机102和相机连接架107，其中，双目相机支架101固定安装在车体固定机构2上，相机连
接架107固定连接在双目相机支架101上，高精度双目相机102安装在双目相机支架 101上，高精度双目相机102与感知控制器105连接，高精度双目相机102将采集到的信号数据传输给感知控制器105；
[0010]感知控制器105与决策控制器104相互通信；
[0011]根据外界环境的变化，决策控制器104控制机器人及时调整状态以适应外界环境的变化，增加信息采集机器人的适用灵活性；
[0012]GNSS定位模块103与感知控制器105相连，GNSS定位模块103为信息采集机器人提供定位导航，传递信息采集机器人的位置信息；
[0013]感知控制器105采用NX SUB开放板作为作物冠层信息处理的核心，将双目相机采集的外界信息传递给感知控制器105，感知控制器105根据双目相机采集到的作物冠层信息进行处理，提取作物行线，用于机器人巡迹的依据；同时，感知控制器105将会与NX SUB开放板进行串口通信，根据大田作物的种植情况及时通过决策控制器104发出控制信号调整机器人的轮距和地隙，使机器人能够及时调整状态以适应外界环境的变化，从而实现机器人的自动巡迹。
[0014]优选的，蓄电池106的规格为48V、100Ah，用于为农田信息采集机器人整体供电；决策控制器104以STM32F103单片机作为下层控制器驱动机器人行走。
[0015]优选的，轮距调节模块4包括横向电推杆401、横向电推杆安装座402、水平直线滑动模组A403、电推杆顶杆支撑座404、滑轨轨道405和水平直线滑动模组B407，其中，
[0016]车体固定机构2既充当感知模块100的载物平台，也作为轮距调节模块4的一部分，实现一物多用；
[0017]水平直线滑动模组A403与水平直线滑动模组B407相互平行且分别设置于车体固定机构 2的左右两侧；
[0018]水平直线滑动模组A403与水平直线滑动模组B407里面均安装有滑轨轨道405，车体滑动机构3通过滑轨轨道405搭载在车体固定机构2上；
[0019]横向电推杆安装座402固定连接在车体滑动机构3上，电推杆顶杆支撑座404安装在车体固定机构2上；
[0020]横向电推杆401一端通过横向电推杆安装座402安装在车体滑动机构3上，另外一端通过电推杆顶杆支撑座404安装在车体固定机构2上；
[0021]当进行轮距调节时，决策控制器104向横向电推杆401发送电信号，横向电推杆401运动带动车体滑动机构3在滑轨轨道405上向左运动，而车体固定机构2始终不动，从而实现车体滑动机构3相对于车体固定机构2的相对运动，进一步的实现了轮距调节。
[0022]优选的，水平直线滑动模组A403与水平直线滑动模组B407的前后两端还设置滑轨滑块 406，滑轨滑块406用来限制车体固定机构2和车体滑动机构3移动的极限位置。
[0023]优选的，地隙调节模块5、后轮行驶机构7与前轮转向机构8均设有结构完全相同的两组，且布置在采集机器人的左右两侧。
[0024]优选的，地隙调节模块5包括垂向电推杆501、地隙调节L型安装座502、竖直导向杆座A503、竖直导向杆体A504、竖直导向杆座B505、竖直导向杆体B506、上层支撑梁507、下层支撑梁A601、下层支撑梁B602、下L型连接板603和上L型连接板604，
[0025]两侧的上层支撑梁507分别通过螺栓固定安装在车体固定机构2和车体滑动机构3
上；
[0026]竖直导向杆体A504与竖直导向杆体B506的一端分别套在竖直导向杆座A503与竖直导向杆座B505里面，另一端分别与下层支撑梁A601或者下层支撑梁B602固定连接；
[0027]竖直导向杆座A503与竖直导向杆座B505的上端通过螺栓固定连接上层支撑梁507；
[0028]垂向电推杆501设有结构完全相同的两组，对称布置在左右两侧；
[0029]垂向电推杆501的一端通过地隙调节L型安装座502螺栓固定在上层支撑梁507上，另外一端通过下L型连接板603固定在下层支撑梁A601上；下L型连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人，包括感知模块(100)、车体固定机构(2)、车体滑动机构(3)、轮距调节模块(4)、地隙调节模块(5)、后轮行驶机构(7)和前轮转向机构(8)，其特征在于，感知模块(100)安放在车体固定机构(2)上，轮距调节模块(4)、地隙调节模块(5)、后轮行驶机构(7)与前轮转向机构(8)均安装在车体固定机构(2)的下方，轮距调节模块(4)通过驱动车体滑动机构(3)相对于车体固定机构(2)的移动以调节轮距尺寸，地隙调节模块(5)用于调节地隙尺寸，后轮行驶机构(7)用于实现机器人的行驶功能，前轮转向机构(8)用于实现前轮转向功能。2.根据权利要求1所述的一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人，其特征在于，感知模块(100)包括双目相机信息采集机构、GNSS定位模块(103)、决策控制器(104)、感知控制器(105)和蓄电池(106)，双目相机信息采集机构包括双目相机支架(101)、高精度双目相机(102)和相机连接架(107)，其中，双目相机支架(101)固定安装在车体固定机构(2)上，相机连接架(107)固定连接在双目相机支架(101)上，高精度双目相机(102)安装在双目相机支架(101)上，高精度双目相机(102)与感知控制器(105)连接，高精度双目相机(102)将采集到的信号数据传输给感知控制器(105)；感知控制器(105)与决策控制器(104)相互通信；根据外界环境的变化，决策控制器(104)控制机器人及时调整状态以适应外界环境的变化，增加信息采集机器人的适用灵活性；GNSS定位模块(103)与感知控制器(105)相连，GNSS定位模块(103)为信息采集机器人提供定位导航，传递信息采集机器人的位置信息；感知控制器(105)采用NX SUB开放板作为作物冠层信息处理的核心，将双目相机采集的外界信息传递给感知控制器(105)，感知控制器(105)根据双目相机采集到的作物冠层信息进行处理，提取作物行线，用于机器人巡迹的依据；同时，感知控制器(105)将会与NX SUB开放板进行串口通信，根据大田作物的种植情况及时通过决策控制器(104)发出控制信号调整机器人的轮距和地隙，使机器人能够及时调整状态以适应外界环境的变化，从而实现机器人的自动巡迹。3.根据权利要求2所述的一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人，其特征在于，蓄电池(106)的规格为48V、100Ah，用于为农田信息采集机器人整体供电；决策控制器(104)以STM32F103单片机作为下层控制器驱动机器人行走。4.根据权利要求2所述的一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人，其特征在于，轮距调节模块(4)包括横向电推杆(401)、横向电推杆安装座(402)、水平直线滑动模组A(403)、电推杆顶杆支撑座(404)、滑轨轨道(405)和水平直线滑动模组B(407)，其中，车体固定机构(2)既充当感知模块(100)的载物平台，也作为轮距调节模块(4)的一部分，实现一物多用；水平直线滑动模组A(403)与水平直线滑动模组B(407)相互平行且分别设置于车体固定机构(2)的左右两侧；水平直线滑动模组A(403)与水平直线滑动模组B(407)里面均安装有滑轨轨道(405)，车体滑动机构(3)通过滑轨轨道(405)搭载在车体固定机构(2)上；横向电推杆安装座(402)固定连接在车体滑动机构(3)上，电推杆顶杆支撑座(404)安装在车体固定机构(2)上；
横向电推杆(401)一端通过横向电推杆安装座(402)安装在车体滑动机构(3)上，另外一端通过电推杆顶杆支撑座(404)安装在车体固定机构(2)上；当进行轮距调节时，决策控制器(104)向横向电推杆(401)发送电信号，横向电推杆(401)运动带动车体滑动机构(3)在滑轨轨道(405)上向左运动，而车体固定机构(2)始终不动，从而实现车体滑动机构(3)相对于车体固定机构(2)的相对运动，进一步的实现了轮距调节。5.根据权利要求4所述的一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人，其特征在于，水平直线滑动模组A(403)与水平直线滑动模组B(407)的前后两端还设置滑轨滑块(406)，滑轨滑块(406)用来限制车体固定机构(2)和车体滑动机构(3)移动的极限位置。6.根据权利要求4所述的一种轮距和地隙可调的大田作物冠层信息采集机器人，其特征在于，地隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟志强，熊坤，陈宇翔，杜岳峰，朱忠祥，宋正河，毛恩荣，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
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