本實用新型涉及智能機器人技術領域，尤其是涉及一種適應于農田或是果園環(huán)境的智能農業(yè)澆灌服務機器人。

背景技術：

隨著科技的進步，自動化程度日益提高，涉及農業(yè)領域的機器人智能化程度也在不斷提高。農業(yè)機器人屬于機器人范疇，是融合檢測傳感技術、自動控制技術、信息處理技術、伺服驅動技術、計算機技術和精密機械技術等多種技術于一體的交叉學科。農業(yè)機器人推動了農業(yè)向自動化，智能化方向發(fā)展，隨著設施農業(yè)的發(fā)展如果園采摘，農田噴霧，溫濕度檢測等等，極大的推動了帶有GPS定位導航功能的智能農業(yè)機械的發(fā)展。“農業(yè)的根本出路在于機械化”，研制適合于我國農業(yè)國情的農業(yè)機器人利于改善農業(yè)生產模式，緩解勞動力壓力，對發(fā)展精準農業(yè)、綠色農業(yè)，提高農業(yè)生產效率，推進農業(yè)科技創(chuàng)新具有重要意義。

根據作業(yè)工種不同，農業(yè)機器人又可分為鋤草機器人、施藥施肥機器人、釆摘機器人等，每一種機器人都有各自的特點和任務要求。本實用新型正是基于改善農業(yè)生產過程中作業(yè)人員的操作性，舒適性，提高作業(yè)效率，以及勝任一些極端惡劣的農田環(huán)境而研究制造的一款滿足多作業(yè)要求的多功能智能移動農業(yè)機器人平臺。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種智能農業(yè)澆灌服務機器人，包括：

底盤機構，所述底盤底部設置有傳動系統；

水箱機構，設置在所述底盤機構上；

噴灑機構，所述噴灑機構設有推桿，所述推桿的底端通過升降機構固定在所述底盤機構上，所述推桿的頂端設置有臂式噴灑裝置；

太陽能面板，設置在所述水箱機構上和/或所述推桿上；

控制系統，設置在所述底盤機構上，所述控制系統設有核心控制板、蓄電池、驅動器和水泵，蓄電池、驅動器和水泵與所述核心控制板相連，所述蓄電池連接所述太陽能面板，所述驅動器連接所述傳動系統，所述水泵通過水管連接所述水箱機構和所述臂式噴灑裝置。

上述的智能農業(yè)澆灌服務機器人，其中，所述傳動系統為履帶式傳動機構，包括：

位于底盤機構左右兩側和前后兩端的4個承重輪，底盤機構的任意一側的兩個承重輪之間還設置有導向輪，承重輪和導向輪通過履帶連接；以及

伺服電機，所述伺服電機通過電機固定支架固定在所述底盤機構底部，任意一伺服電機的軸穿過軸承套與一承重輪相連，所述伺服電機與所述驅動器相連。

上述的智能農業(yè)澆灌服務機器人，其中，所述底盤機構底部兩側的導向輪之間通過聯接桿相連，所述聯接桿的兩端通過支架固定在所述底盤機構底部。

上述的智能農業(yè)澆灌服務機器人，其中，所述控制系統位于所述底盤機構上的保護殼體中，所述控制系統還包括有圖像采集卡和GPS信號接收模塊，所述圖像采集卡和GPS信號接收模塊與核心控制板相連；

所述圖像采集卡還與設置在所述保護殼體頂部的視覺采集裝置相連。

上述的智能農業(yè)澆灌服務機器人，其中，所述視覺采集裝置為雙攝像頭、景深攝像頭其中之一或兩者的組合。

上述的智能農業(yè)澆灌服務機器人，其中，所述核心控制板設有降壓模塊，所述降壓模塊與所述蓄電池和所述太陽能面板相連。

上述的智能農業(yè)澆灌服務機器人，其中，所述升降機構包括U型固定架、手臂固定架、前臂電推缸、前臂電推缸固定座和后端電推缸；

所述U型固定架和所述前臂電推缸固定座通過螺栓固定在所述底盤機構上，所述后端電推缸的底端固定在所述前臂電推缸固定座上，且該后端電推缸的頂端固定在所述手臂固定架的中部，所述手臂固定架的底端通過螺栓鉸接在所述U型固定架上；

所述前臂電推缸的底端鉸接在所述手臂固定架的中部，頂端用于固定所述推桿。

上述的智能農業(yè)澆灌服務機器人，其中，所述臂式噴灑裝置包括和所述推桿呈十字交叉連接的轉動桿，在所述轉動桿和所述推桿的連接處通過固定轉動銷固定，且在所述推桿的頂端和轉動桿之間還通過支撐桿進行加固；

所述轉動桿上設置有噴灑管。

本智能農業(yè)澆灌服務機器人最大的特點在于平臺本身完全模塊化設計，各構件皆可拆卸更換，為平臺后續(xù)更新升級提供可能性，可結合具體教學或實驗要求改裝加裝外設，具有相當的靈活性，更為適應各類農田作業(yè)要求增置外設提供更多可能性，可擴展性強，為實現各類農田作業(yè)機器人以及相關科研提供平臺，采用高強度，并具有質量較小，強度高的特點，采用高容量蓄電池供電，太陽能蓄電，具有極強的續(xù)航能力。履帶底盤的機構滿足田間作業(yè)的要求，控制系統以核心控制板為核心，充分滿足信息處理容量大，速度快，多任務并行的要求，為農業(yè)機器人的智能化提供了更多可能性。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型及其特征、外形和優(yōu)點將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點在于示出本實用新型的主旨。

圖1為本實用新型智能農業(yè)澆灌服務機器人整體結構的示意圖；

圖2為臂式噴灑機構的結構示意圖；

圖3為底盤機構的結構示意圖；

圖4為底盤機構的A-A剖視圖；

圖5為底盤機構的B-B剖視圖；

圖6為底盤機構的俯視圖；

圖7為底盤機構的仰視圖；

圖8為手臂升降機構的結構示意圖；

圖9為前端太陽能板的安裝示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

參照圖1-9所示，本實用新型提供了一種智能農業(yè)澆灌服務機器人，包括：

底盤機構5，底盤底部設置有傳動系統；

水箱機構4，設置在底盤機構5上；

噴灑機構，噴灑機構設有推桿101，推桿101的底端通過升降機構3固定在底盤機構5上，推桿101的頂端設置有臂式噴灑裝置1；

太陽能面板2，設置在水箱機構4上和/或推桿101上；

控制系統，設置在底盤機構5上，控制系統設有核心控制板602、蓄電池601、驅動器605和水泵512，蓄電池601、驅動器605和水泵512與核心控制板602相連，蓄電池601連接太陽能面板2，驅動器605連接傳動系統，水泵512通過水管連接水箱機構4和臂式噴灑裝置1。

本實用新型提供的裝置，在水箱機構4里面安裝噴灑的肥料或農藥等，驅動器605驅動機器人底盤底部的傳動系統帶動機器人進行移動，水泵512抽取水箱機構4中儲存的液體并通過噴灑機構進行噴灑，同時該裝置可以利用太陽能面板2進行供電。

在本實用新型一可選的實施例中，參照圖3-圖5所示，傳動系統為履帶式傳動機構，底盤的兩側的結構完全相同的對稱，其傳動系統包括：

位于底盤機構5左右兩側和前后兩端的4個承重輪502，底盤機構5的任意一側的兩個承重輪502之間還設置有導向輪503，承重輪502和導向輪503通過履帶501連接；以及

伺服電機506，伺服電機506通過電機固定支架508固定在底盤機構5底部的載體板504上，任意一伺服電機506的軸穿過軸承套507與一承重輪502聯接，伺服電機506與驅動器605相連。進一步的，底盤機構5底部兩側的導向輪503之間通過聯接桿510相連，導向輪503用螺栓固定在聯接桿510上，聯接桿510的兩端通過支架509固定在底盤機構5底部，如圖7所示。在本實用新型中，傳動系統通過采用履帶式傳動機構，為機器人提供地面支持作用，增強整體的越野性能。

結合圖4和圖6所示，控制系統位于底盤機構5上的保護殼體505中，優(yōu)選的，控制系統部分內部件通過螺栓柱安裝在保護殼體505內。控制系統還包括有圖像采集卡603和GPS信號接收模塊604，圖像采集卡603和GPS信號接收模塊604與核心控制板602相連；進一步的，圖像采集卡603還與設置在保護殼體505頂部的視覺采集裝置511相連。在一可選的實施例中，核心控制板602選用型號為以stm32F103zet6的芯片，核心控制板602通過CAN總線分別與驅動器605、GPS信號接收模塊604和圖像采集卡603進行連接，圖像采集卡603通過RS232接口與上述視覺采集裝置511聯接。根據視覺采集裝置511采集到的圖像信息，以及GPS信號接收模塊604接收到的GPS定位信息，綜合分析后通過各伺服電機506對應的驅動器605分別發(fā)送不同的PWM脈沖，并根據伺服電機506的反饋信號實時調整最終實現整個機構的協同作業(yè)以實現農田作業(yè)。此外，核心控制板602與各伺服電機506均由安裝在保護殼內的蓄電池601通過電線供電。進一步可選的，該核心控制板602還具有降壓模塊，降壓模塊與蓄電池601和太陽能面板2相連，藉由降壓模塊來將電壓由36V降為12V間接供電，以保證用電安全。

在本實用新型一可選的實施例中，視覺采集裝置511為雙攝像頭、景深攝像頭其中之一或兩者的組合，通過雙攝像頭開通提高圖像采集畫質，采用景深攝像頭可判斷障礙物與機器人之間的距離，以避免機器人撞到障礙物。

在本實用新型一可選的實施例中，如圖8所示，升降機構3包括U型固定架301、手臂固定架302、前臂電推缸303、前臂電推缸固定座305和后端電推缸304。其中，U型固定架301和前臂電推缸固定座305通過螺栓固定在底盤機構5上，后端電推缸304的底端固定在前臂電推缸固定座305上，且該后端電推缸304的頂端固定在手臂固定架302的中部，手臂固定架302的底端通過螺栓鉸接在U型固定架301上。前臂電推缸303的底端通過螺栓鉸接固定在手臂固定架302的中部，頂端用于固定推桿101。當后端電推缸304推動時，手臂固定架302向上抬動，前臂電推缸303舉升推動臂式噴灑裝置1。

如圖2所示，推桿101穿過檔環(huán)102與推桿擋塊103鏈接，推桿擋塊103與電推缸104鏈接，電推缸104通過螺栓安裝在推桿101底部，并固定在底盤機構上。其中，臂式噴灑裝置1包括和推桿101呈十字交叉連接的轉動桿108，轉動桿108和推桿101的連接處通過固定轉動銷105固定，且在推桿101的頂端和轉動桿108之間還通過支撐桿106進行加固。當電推缸104推動推桿擋塊103時，推桿101的伸縮帶動支撐桿106的轉動，使其轉動桿108進行張開閉合運動。轉動桿108上設置有噴灑管107，該噴灑管107設置有若干間距相同的噴灑口，且該噴灑管107用金屬箍固定轉動桿108上。

其中，太陽能面板主要是為機器人提供能源，前端太陽能面板201焊接在推桿101上，后端太陽能面板202通過鋼鐵支架固定在水箱機構4上，通過電鏈接為蓄電池601進行供電，如圖9和圖3所示。

參照圖1和圖3，水箱機構4的水箱401安裝在載體板504后端，并通過固定鋼架進行固定，水箱401的水管將水通過水管輸送至水泵512，水泵512的另一端通過水管將水箱401內的液體(例如水、農藥等)輸送至噴灑機構，并通過前端的臂式噴灑裝置1的噴灑管107進行噴灑。

整個控制系統由高容量蓄電池供電以及太陽能供蓄電，使其具有續(xù)航能力強，滿足田間作業(yè)的要求，圖像采集卡603采集視覺采集裝置511的實時監(jiān)控信息，通過圖像采集卡603的RS232接口上傳到核心控制板602，同時核心控制板602結合當前的GPS信號接收模塊604確定的位置信息及所有伺服電機506反饋回來的各項動力狀態(tài)，綜合處理后通過CAN總線發(fā)送給各伺服電機506相應的脈沖信號，驅動整個移動平臺協調運作以實現預先設定位姿，進行作業(yè)。此外，本實用新型采用了基于stm32F103zet6芯片的控制系統，其內存大，具有信息處理速度快，具有多任務同時工作的特點，可更好的滿足農田環(huán)境下的作業(yè)要求。

本實用新型的優(yōu)點在于：

1、采用履帶式運動，使田間移動靈活性高，又避免了四輪驅動的動力冗余及轉向驅動力重復等特點，充分滿足農田作業(yè)要求；

2、全部采用伺服電機驅動，閉環(huán)控制，精確度更高輸出扭矩大，可負載能力高，滿足農田作業(yè)(噴灑農藥，施肥等)要求；

3、擁有機器視覺傳感器等保證了機器人路徑的最優(yōu)性與安全性；

4、底盤的擴展性強，可勝任各種農田作業(yè)要求；

5、全程在工控機控制下全程自主作業(yè)，降低勞動力，勞動生產率大大提高；

6、由于開源性強，為同領域人員拓展研究提供可行性。

本智能農業(yè)澆灌服務機器人最大的特點在于平臺本身完全模塊化設計，各構件皆可拆卸更換，為平臺后續(xù)更新升級提供可能性，可結合具體教學或實驗要求改裝加裝外設，具有相當的靈活性，更為適應各類農田作業(yè)要求增置外設提供更多可能性，可擴展性強，為實現各類農田作業(yè)機器人以及相關科研提供平臺，采用高強度，并具有質量較小，強度高的特點，采用高容量蓄電池供電，太陽能蓄電，具有極強的續(xù)航能力。履帶底盤的機構滿足田間作業(yè)的要求，控制系統以stm32F103zet6為核心，充分滿足信息處理容量大，速度快，多任務并行的要求，為農業(yè)機器人的智能化提供了更多可能性。

以上對本實用新型的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本實用新型的實質內容。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術方案保護的范圍內。