本實(shí)用新型涉及一種盆栽土壤信息采集設(shè)備，具體是一種盆栽土壤信息采集裝置，適用于盆栽土壤信息的批量自動(dòng)采集。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向精細(xì)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，設(shè)施農(nóng)業(yè)高速發(fā)展，在溫室盆栽培育過程中，需要分析每個(gè)盆栽的土壤信息以采取針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)措施，盆栽的人工管理存在主觀性強(qiáng)、工作強(qiáng)度大、成本高等問題。

現(xiàn)有盆栽土壤信息采集裝置通常是在每個(gè)盆栽土壤中放置單片機(jī)、傳感器和無(wú)線收發(fā)模塊，通過無(wú)線傳輸將土壤信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行分析處理。例如，授權(quán)公告號(hào)為CN204612762U的中國(guó)實(shí)用新型專利，公開了“一種盆栽土壤溫濕度和松緊度監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊”，該系統(tǒng)在盆栽土壤的溫度、濕度和松緊度超出閾值范圍時(shí)發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警，以提醒用戶及時(shí)做出相應(yīng)的改進(jìn)措施,保證盆栽土壤的環(huán)境質(zhì)量。這種盆栽土壤信息采集裝置采用較為精確的農(nóng)用傳感器，因此每個(gè)傳感器價(jià)格較高，但是由于需要在每個(gè)盆栽中安裝傳感器，當(dāng)需要管理的盆栽數(shù)量較多時(shí)，便需要很多的盆栽土壤信息采集裝置，因此導(dǎo)致盆栽的自動(dòng)化管理成本較高，不利于盆栽的批量管理和生產(chǎn)。

授權(quán)公告號(hào)為 CN202635206U的中國(guó)實(shí)用新型專利，公開了“一種智能盆栽裝置”，該裝置通過傳感器模塊檢測(cè)盆栽植物的各種參數(shù)及利用微控制器設(shè)置植物生長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)模式，智能的養(yǎng)護(hù)盆栽植物。由于該裝置系統(tǒng)的微控制器、顯示屏、按鍵模塊和存儲(chǔ)模塊都放置在盆栽外側(cè)，占用了盆栽周圍的生長(zhǎng)空間，造成了生產(chǎn)空間的浪費(fèi)，不利于盆栽的集約化生產(chǎn)。

綜上所述，盆栽土壤信息采集的人工管理存在主觀性強(qiáng)、工作強(qiáng)度大、成本高等問題，而當(dāng)前盆栽土壤信息采集的自動(dòng)化管理存在成本高、裝置體積大、資源浪費(fèi)等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服盆栽人工管理存在的主觀性強(qiáng)、工作強(qiáng)度大、成本高等問題，以及當(dāng)前盆栽土壤信息采集的自動(dòng)化管理存在成本高、裝置體積大、資源浪費(fèi)等問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種盆栽土壤信息采集裝置，在電氣控制盒控制下，通過多關(guān)節(jié)機(jī)械手將傳感器插入盆栽土壤，通過傳感器采集土壤信息。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出以下技術(shù)方案：一種盆栽土壤信息采集裝置，它包括車架，所述車架的底部安裝有履帶底盤，所述履帶底盤的左、右兩條履帶分別由兩個(gè)減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述履帶底盤的底部前端安裝有多個(gè)霍爾傳感器，所述車架的頂部中心安裝有旋轉(zhuǎn)底盤，所述旋轉(zhuǎn)底盤的頂部安裝有多關(guān)節(jié)機(jī)械臂，所述多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的末端安裝有傳感器檢測(cè)裝置，所述傳感器檢測(cè)裝置上夾持安裝有多個(gè)土壤傳感器；所述減速電機(jī)、霍爾傳感器、多關(guān)節(jié)機(jī)械臂、傳感器檢測(cè)裝置和土壤傳感器同時(shí)與電氣控制盒通過信號(hào)線相連，控制整個(gè)采集裝置的動(dòng)作。

所述傳感器檢測(cè)裝置由舵機(jī)、夾持裝置、舵臂和限位開關(guān)組成，所述傳感器檢測(cè)裝置采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，活動(dòng)鉸鏈為舵機(jī)，連桿為舵臂，傳感器固定在連桿上，所述傳感器檢測(cè)裝置的固定滑槽與多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的末端相連，所述舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)舵臂繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)土壤傳感器沿固定滑槽上下運(yùn)動(dòng)，傳感器在舵臂控制下在夾持裝置中自由滑動(dòng)，所述限位開關(guān)用來檢測(cè)傳感器是否成功插入盆栽土壤。

所述減速電機(jī)與履帶驅(qū)動(dòng)輪之間采用聯(lián)軸器連接。

所述霍爾傳感器共有4個(gè)，并排安裝在一條直線上，與車頭平齊，其底端與地面之間的間距為1.5-2.5cm。

所述多關(guān)節(jié)機(jī)械臂采用四關(guān)節(jié)機(jī)械臂，相連兩個(gè)關(guān)節(jié)的連接處采用舵機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源。

所述車架的頂部?jī)蓚?cè)面固定安裝有超聲波測(cè)距模塊，所述超聲波測(cè)距模塊的高度與旋轉(zhuǎn)底盤的高度保持平齊。

所述電氣控制盒的外部安裝有防水罩。

所述土壤傳感器選用多種土壤傳感器，包括土壤水分傳感器、土壤墑情儀、土壤墑情傳感器、土壤溫度傳感器和土壤鹽分傳感器。

本實(shí)用新型有如下有益效果：

1、采用全金屬履帶裝置底盤，該底盤可以適應(yīng)潮濕、泥濘、坑洼的惡劣道路環(huán)境，實(shí)現(xiàn)裝置的平穩(wěn)行駛。

2、移動(dòng)采集平臺(tái)能夠在劃定的路徑下穩(wěn)定行走，行走出錯(cuò)率為0，并能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)盆栽有無(wú)和盆栽到平臺(tái)的距離，盆栽距離監(jiān)測(cè)誤差小于5mm。

3、采用限位開關(guān)檢測(cè)傳感器是否插入土壤，并通過夾持裝置、搖臂和舵機(jī)的配合使用，靈活控制了傳感器在夾持裝置中的上下滑動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傳感器插入土壤的動(dòng)作。

4、通過多關(guān)節(jié)機(jī)械臂和加持裝置控制傳感器，具有自由度高、轉(zhuǎn)向靈活、可活動(dòng)范圍大的特點(diǎn)，機(jī)械臂能夠準(zhǔn)確地插入到盆栽土壤中，執(zhí)行正確率大于95%，其他裝置運(yùn)行穩(wěn)定。

5、采用多關(guān)節(jié)機(jī)械臂搭載傳感器采集盆栽土壤信息，通過全自動(dòng)巡檢方式代替人工進(jìn)行盆栽土壤信息的批量采集，能大大減少工作強(qiáng)度，同時(shí)能避免人工操作過程中的失誤，降低了盆栽大規(guī)模生產(chǎn)的人工成本。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型主視圖。

圖2為本實(shí)用新型左視圖。

圖3為本實(shí)用新型傳感器檢測(cè)裝置局部結(jié)構(gòu)圖。

圖中：履帶底盤1，霍爾傳感器2，電氣控制盒3，超聲波測(cè)距模塊4，旋轉(zhuǎn)底盤5，多關(guān)節(jié)機(jī)械臂6，減速電機(jī)7，傳感器檢測(cè)裝置8，舵機(jī)801，夾持裝置802，舵臂803，限位開關(guān)804，土壤傳感器9。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

如圖1~3所示，一種盆栽土壤信息采集裝置，它包括車架，所述車架的底部安裝有履帶底盤1，所述履帶底盤1的左、右兩條履帶分別由兩個(gè)減速電機(jī)7驅(qū)動(dòng)，所述履帶底盤1的底部前端安裝有多個(gè)霍爾傳感器2，所述車架的頂部中心安裝有旋轉(zhuǎn)底盤5，所述旋轉(zhuǎn)底盤5的頂部安裝有多關(guān)節(jié)機(jī)械臂6，所述多關(guān)節(jié)機(jī)械臂6的末端安裝有傳感器檢測(cè)裝置8，所述傳感器檢測(cè)裝置8上夾持安裝有多個(gè)土壤傳感器9；所述減速電機(jī)7、霍爾傳感器2、多關(guān)節(jié)機(jī)械臂6、傳感器檢測(cè)裝置8和土壤傳感器9同時(shí)與電氣控制盒3通過信號(hào)線相連，控制整個(gè)采集裝置的動(dòng)作。

進(jìn)一步的，所述傳感器檢測(cè)裝置8由舵機(jī)801、夾持裝置802、舵臂803和限位開關(guān)804組成，所述傳感器檢測(cè)裝置8采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，活動(dòng)鉸鏈為舵機(jī)，連桿為舵臂，傳感器固定在連桿上，所述傳感器檢測(cè)裝置8的固定滑槽與多關(guān)節(jié)機(jī)械臂6的末端相連，所述舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)舵臂繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)土壤傳感器9沿固定滑槽上下運(yùn)動(dòng)，傳感器在舵臂控制下在夾持裝置中自由滑動(dòng)，所述限位開關(guān)804用來檢測(cè)傳感器是否成功插入盆栽土壤。

進(jìn)一步的，所述減速電機(jī)7與履帶驅(qū)動(dòng)輪之間采用聯(lián)軸器連接。

進(jìn)一步的，所述霍爾傳感器2共有4個(gè)，并排安裝在一條直線上，與車頭平齊，其底端與地面之間的間距為1.5-2.5cm。采用霍爾傳感器2能夠?qū)Φ孛娴难埠胶诰€進(jìn)行有效的跟蹤，裝置啟動(dòng)時(shí)，電氣控制盒控制左右兩個(gè)電機(jī)使裝置向前行走，履帶底盤正前方四個(gè)霍爾傳感器檢測(cè)黑線和車身的相對(duì)位置，當(dāng)黑線偏右時(shí)，增大左邊電機(jī)速度，減小右邊電機(jī)速度，差速調(diào)節(jié)使得裝置向右微調(diào)；當(dāng)黑線偏左時(shí)，減小左邊減速電機(jī)速度，增大右邊減速電機(jī)速度，差速調(diào)節(jié)使得裝置向左微調(diào)，進(jìn)而使得裝置沿著黑線不斷向前行駛。

進(jìn)一步的，所述多關(guān)節(jié)機(jī)械臂6采用四關(guān)節(jié)機(jī)械臂，相連兩個(gè)關(guān)節(jié)的連接處采用舵機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源。通過多關(guān)節(jié)機(jī)械臂6各個(gè)舵機(jī)不同的轉(zhuǎn)動(dòng)角度使機(jī)械臂搭載傳感器運(yùn)動(dòng)到指定位置，為了使傳感器能精確的插入土壤，第四關(guān)節(jié)機(jī)械臂應(yīng)當(dāng)在工作時(shí)與地面垂直。

進(jìn)一步的，所述車架的頂部?jī)蓚?cè)面固定安裝有超聲波測(cè)距模塊4，所述超聲波測(cè)距模塊4的高度與旋轉(zhuǎn)底盤5的高度保持平齊。通過采用超聲波測(cè)距模塊4能夠檢測(cè)車身兩側(cè)是否有盆栽以及車身和盆栽的距離，若存在盆栽，裝置停止行駛。

進(jìn)一步的，所述電氣控制盒3的外部安裝有防水罩。通過采用防水罩能夠?qū)﹄姎饪刂坪推鸬胶芎玫谋Ｗo(hù)作用，進(jìn)而防止其發(fā)生淋水損壞的危險(xiǎn)。

進(jìn)一步的，所述土壤傳感器9選用多種土壤傳感器，包括土壤水分傳感器、土壤墑情儀、土壤墑情傳感器、土壤溫度傳感器和土壤鹽分傳感器。

本實(shí)用新型的具體操作過程以及實(shí)驗(yàn)原理為：

首先，在盆栽周圍道路鋪設(shè)裝置巡航黑線。裝置啟動(dòng)時(shí)，電氣控制盒控制左右兩個(gè)電機(jī)使裝置向前行走，履帶底盤正前方四個(gè)霍爾傳感器檢測(cè)黑線和車身的相對(duì)位置，當(dāng)黑線偏右時(shí)，增大左邊電機(jī)速度，減小右邊電機(jī)速度，差速調(diào)節(jié)使得裝置向右微調(diào)；當(dāng)黑線偏左時(shí)，減小左邊減速電機(jī)速度，增大右邊減速電機(jī)速度，差速調(diào)節(jié)使得裝置向左微調(diào)，進(jìn)而使得裝置沿著黑線不斷向前行駛。

然后，裝置左右兩邊超聲波測(cè)距模塊檢測(cè)車身兩側(cè)是否有盆栽以及車身和盆栽的距離，若存在盆栽，裝置停止行駛，電氣控制盒開始運(yùn)行多關(guān)節(jié)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制算法。剛開始，電氣控制盒通過一個(gè)舵機(jī)控制旋轉(zhuǎn)底盤在水平面的360°轉(zhuǎn)動(dòng)，然后通過多關(guān)節(jié)機(jī)械臂各個(gè)舵機(jī)不同的轉(zhuǎn)動(dòng)角度使機(jī)械臂搭載傳感器運(yùn)動(dòng)到指定位置。為了使傳感器能精確的插入土壤，第四關(guān)節(jié)機(jī)械臂應(yīng)當(dāng)在工作時(shí)與地面垂直。

同時(shí)，傳感器檢測(cè)裝置采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，活動(dòng)鉸鏈為舵機(jī)，連桿為舵臂，土壤傳感器固定在連桿上，固定滑槽與多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的末端相連，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)舵臂繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)傳感器沿固定滑槽上下運(yùn)動(dòng)，傳感器在搖臂控制下在夾持裝置中自由滑動(dòng)，限位開關(guān)用來檢測(cè)傳感器是否成功插入盆栽土壤。

最終，土壤傳感器插入土壤后開始采集盆栽土壤信息數(shù)據(jù)，采集完數(shù)據(jù)后，裝置繼續(xù)沿著黑線軌道采集下一個(gè)盆栽的土壤信息，不斷的循環(huán)往復(fù)采集，減小了人工采集的工作強(qiáng)度，節(jié)約了人力物力，降低了盆栽大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)的成本。

通過上述的說明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)。