本发明专利技术提供一种适用于梯田作业的多功能机器人平台及其使用方法，包括平台本体，平台本体上的相对两侧分别安置有上层执行机构和电控柜，上层执行机构可拆卸式的固定于平台本体上，上层执行机构为插秧机构、收割机构、施肥机构或施药机构，平台本体的底面上贴合布置有滑轨，升降机构设置于平台本体的下方，且升降机构的上端通过平移机构行走设置于滑轨上，滑轨两侧的平台本体的底面上分别布设固定有至少两组底盘车轮系统，所述上层执行机构、底盘车轮系统、升降机构和平移机构均与电控柜电性连接。以解决由于设备转移困难等原因，针对梯田难以实现高度机械化作业的问题。属于农机器械领域。械领域。械领域。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于梯田作业的多功能机器人平台及其使用方法
[0001]本专利技术涉及一种适用于梯田作业的多功能机器人平台及其使用方法，属于农机器械领域。
技术介绍
[0002]梯田作业需要跨越不同海拔的水平面，而现有农机大都针对平原设计。当在梯田使用农机耕种时则需频繁的搬运机器，极大的增加了耕种作业的工作量，因此梯田的耕种多是由人工作业。现缺乏一种针对梯田地形的机器平台以实现梯田耕种(插秧、收割、施肥等)的全流程自动化作业。
技术实现思路
[0003]本专利技术提供一种适用于梯田作业的多功能机器人平台及其使用方法，以解决由于设备转移困难等原因，针对梯田难以实现高度机械化作业的问题。
[0004]为实现上述目的，拟采用这样一种适用于梯田作业的多功能机器人平台，包括平台本体，平台本体上的相对两侧分别安置有上层执行机构和电控柜，上层执行机构可拆卸式的固定于平台本体上，上层执行机构为插秧机构、收割机构、施肥机构或施药机构，平台本体的底面上贴合布置有滑轨，升降机构设置于平台本体的下方，且升降机构的上端通过平移机构行走设置于滑轨上，滑轨两侧的平台本体的底面上分别布设固定有至少两组底盘车轮系统，所述上层执行机构、底盘车轮系统、升降机构和平移机构均与电控柜电性连接。
[0005]前述机器人平台中，还包括有固定于平台本体或电控柜上的激光雷达，激光雷达也与电控柜相连；
[0006]前述机器人平台中，还包括有上位机，所述电控柜与上位机通过无线信号传输模块实现无线信号传输；
[0007]前述机器人平台中，所述底盘车轮系统包括垫块、车轮和底盘电机，垫块的上端固定于平台本体的底面，车轮转动连接于垫块的下端，底盘电机固定于垫块上并驱动车轮转动；
[0008]前述机器人平台中，所述平移机构包括齿条、齿轮和步进电机，升降机构的上端固定有上抬升板，上抬升板的上端与平台本体的底面相平行，平台本体的底面平行固定有两条限位滑轨，如T型滑轨或燕尾型滑轨，上抬升板的顶面上分别固定有两组与限位滑轨相匹配的限位滑槽，且两组限位滑槽分别沿限位滑轨的长度方向滑动设置于限位滑轨上，抬升板的顶面中部固定有平行于限位滑轨的齿条，齿轮与齿条相啮合，且齿轮固定于步进电机的输出轴上，或齿轮与步进电机的输出轴传动连接；
[0009]前述机器人平台中，平台本体1上端的中部安置有储料箱，用于储存秧苗等；
[0010]前述机器人平台中，升降机构为剪式液压升降机构。
[0011]前述机器人平台中，所述上层执行机构为插秧机构。
[0012]本专利技术还提供了上述适用于梯田作业的多功能机器人平台的使用方法，
[0013]第一步：根据作业要求选择上层执行机构1安装到平台本体上；
[0014]第二步：将机器放置在初始位置；
[0015]第三歩：开机执行程序，激光雷达6扫描得到当前平面部分地图，并开始局部弓形路径规划，起始位置为距离田埂最近的覆盖线，在行驶过程中继续进行局部路径规划并完成沿田埂覆盖线的初始耕收作业，直至车体行进至距横向田埂附近停止，根据耕种需求以不小于平台轮廓的耕种间距折返至路径规划的下一条耕种线，如此反复，同时，当行驶在纵向覆盖线上时上层执行机构工作进行耕收作业；
[0016]第四步：完成平面作业后行驶至选定的待爬升至下一层梯田的位置，调整车体位置使电气柜端贴近梯田立面；
[0017]第五步：启动升降机构抬升，将机器抬升至下一层梯田的工作面高度，启动平移机构驱动机器主体向下一层梯田的工作面移动直至机器主体落在下一层梯田的工作面上；
[0018]第六步：升降机构收起，再通过平移机构使收起的升降机构收回至车体下方，结束爬升作业；
[0019]第七步：调整车体方向使之与纵向田埂平行，激光雷达6开始工作，重复第三歩继续循环工作完成所有阶梯面工作。
[0020]与现有技术相比，本专利技术优点如下：
[0021]1、以梯田耕种中的插秧作业为例，现有技术是人工将秧苗搬运至工作平面后人力耕种，使用基于梯田作业的多功能机器人平台，可在梯田的耕种过程中保证播种间距的最优化，收割时保证农作物的完整统一性。实现标准化梯田作业，解放劳动力、提高生产效率及产量；
[0022]2、现有农机技术在梯田一个工作面完成作业后需人力搬运至下一个工作平面，有些重型的农机则需要使用专用搬运设备才能布置到下一工作平面。使用基于梯田作业的多功能机器人平台，可针对梯田地形自动爬升至下一工作平面并收回爬升机构，保证了工作的连续性，减少工作量且降低了成本；
[0023]3、现有技术是人工使用传统方法进行梯田作业，使用梯田作业多功能机器人平台通过对工作平面地形扫描自动规划出作业的最优路径，实现梯田耕收的自动化作业；
[0024]4、现有技术为每种功能需使用不同类型的农机，使用梯田作业多功能机器人平台可通过快换机构实现农作物全生命周期的多种功能实现。
[0025]与此同时，本专利技术使用剪式升降机构实现机器的抬升，可以在狭小区域作业、减小机器体积，且保证了抬升的稳定性。通过对推杆的控制可实现抬升到高度不同的每级梯田，且升降机构的底板面积占整车投影面积1/3以上，保证机器抬升过程中的稳定；使用平移机构实现机器主体的前移及机构本身的收回，使用齿轮齿条驱动保证平移过程中的平稳性。使用宽距布置的双滑轨保证运行过程中行进方向上重心的稳定，通过非等距的滑块布置实现上层机构平移行程大于车体轴距，以保证能够跨越至梯田下一工作平面；使用上层机构的快换装置可实现基于同一平台的耕种、收割、施肥等多种功能的实现；使用激光雷达控制系统实现每一工作平面的最优路径规划，根据不同地形，不同气候情况匹配最优耕种间距，实现产量的最大化；设备整体结构可靠可单人操作，可解决农村劳动力短缺的问题。
附图说明
[0026]图1是本方案的结构示意图；
[0027]图2是下层结构剖面示意图；
[0028]图3是上层执行机构示意图(以插秧机构为例)；
[0029]图4是本方案主视图；
[0030]图5是下层机构布局图；
[0031]图6是平台爬升时工作示意图；
[0032]图7是本方案俯视图；
[0033]图8是下层结构剖面示意图；
[0034]图9是激光雷达扫描的全自动控制原理图；
[0035]图10是利用上位机控制的原理图；
[0036]图11是利用激光雷达扫描地形并利用上位机控制的原理图；
[0037]其中：1、上层执行机构(插秧机构为例)；2、底盘车轮系统；3、升降机构；4、平移机构；5、电控柜；6、激光雷达；7、储料箱；8、滑轨；9、齿条；10、底板；11、垫块；12、轮子；13、底盘电机；14、升降连杆；15、升降底板；16、滑槽角铝；17、上层执行机构快换装置；18、升降推杆；19、秧苗箱；20、插秧杆；21、轴承座；22、转轴；23、压秧板；24、连杆；25、直流电机；26、偏置轮；27、电机架；28、齿轮；29、步进电机；30、滑块；31本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于梯田作业的多功能机器人平台，其特征在于：包括平台本体(10)，平台本体(10)上的相对两侧分别安置有上层执行机构(1)和电控柜(5)，上层执行机构(1)可拆卸式的固定于平台本体(10)上，上层执行机构(1)为插秧机构、收割机构、施肥机构或施药机构，平台本体(10)的底面上贴合布置有滑轨(8)，升降机构(3)设置于平台本体(10)的下方，且升降机构(3)的上端通过平移机构(4)行走设置于滑轨(8)上，滑轨(8)两侧的平台本体(10)的底面上分别布设固定有至少两组底盘车轮系统(2)，所述上层执行机构(1)、底盘车轮系统(2)、升降机构(3)和平移机构(4)均与电控柜(5)电性连接。2.根据权利要求1所述一种适用于梯田作业的多功能机器人平台，其特征在于：还包括有固定于平台本体(10)或电控柜(5)上的激光雷达(6)，激光雷达(6)也与电控柜(5)相连。3.根据权利要求1所述一种适用于梯田作业的多功能机器人平台，其特征在于：还包括有上位机(32)，所述电控柜(5)与上位机(32)通过无线信号传输模块实现无线信号传输。4.根据权利要求1所述一种适用于梯田作业的多功能机器人平台，其特征在于：所述底盘车轮系统(2)包括垫块(11)、车轮(12)和底盘电机(13)，垫块(11)的上端固定于平台本体(10)的底面，车轮(12)转动连接于垫块(11)的下端，底盘电机(13)固定于垫块(11)上并驱动车轮(13)转动。5.根据权利要求1所述一种适用于梯田作业的多功能机器人平台，其特征在于：所述平移机构(4)包括齿条(9)、齿轮(28)和步进电机(29)，升降机构(3)的上端固定有上抬升板(31)，上抬升板(31)的上端与平台本体(10)的底面相平行，平台本体(10)的底面平行固定有两条限位滑轨(8)，上抬升板(31)的顶面上分别固定有两组与限位滑轨(8)相匹配的限位滑槽(30)，且两组限位滑槽(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚立国，李承骏，余振成，孙恒卓，李广辉，
申请(专利权)人：贵州师范大学，
类型：发明
国别省市：
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