一种水稻育秧机器人及其控制方法与流程

本发明涉及育秧设备技术领域，尤其涉及一种水稻育秧机器人及其控制方法。

背景技术：

水稻育秧机器人具有体积小、效率高、工作精准、自动化程度高大幅度减少人工投入等特点；传统的水稻育秧主要以人工为主，用工量大、速度慢、质量差，还有部分水稻育秧流水线，虽然速度和质量大幅提高，但用工量并没减少多少。

技术实现要素：

本发明克服了上述现有技术的不足，提供了一种水稻育秧机器人及其控制方法；本发明将水稻育秧过程自动化，减少育秧过程的人工投入，通过机械将需要人工操作的工作：包括底土、底肥、浇水、播种、覆土一次完成或两次完成转换成机械自动完成，只需人工上料。

本发明的技术方案：

一种水稻育秧机器人，包括主机、种箱、水箱、横向行走机构、纵向行走机构、横向轨道、纵向轨道；所述主机上方设置有所述水箱，所述水箱内设置有喷水装置连接，所述主机还与所述种箱螺栓连接，所述种箱内部设置有播种辊，所述播种辊与播种驱动装置连接，所述主机内设置有土箱，所述土箱内设置有覆土带，所述覆土带与覆土驱动装置连接，所述主机上还设置有横向行走机构，所述横向走机构设置在所述横向轨道上，所述横向轨道上设置有纵向行走机构，所述纵向行走机构设置在所述纵向轨道上，所述主机上还设置有控制装置，所述控制装置分别与所述横向行走结构、所述纵向行走机构、所述播种驱动装置、所述覆土驱动装置和所述喷水装置电联接。

进一步的，所述横向行走机构包括驱动电机mi和轨道轮组，所述轨道轮组包括所述左轨道轮一、左轨道轮二、右轨道轮一和右轨道轮二，所述驱动电机mi主轴与一组驱动链轮一键连接，所述驱动链轮一通过传动链条一与左从动链轮啮合，所述左从动链轮固定设置在轮轴一上，所述轮轴一左右两端部分别设置有左轨道轮一和右轨道轮一，所述右轨道轮一左侧设置有右驱动链轮，所述右驱动链轮通过传动连条二与右从动链轮啮合，右从动链轮固定设置轮轴二上，所述轮轴二左右两端分别设置有左轨道轮二和右轨道轮二；所述轨道轮组设置在所述横向轨道上。

进一步的，所述纵向行走机构包括纵向行走受电装置、驱动电机miii、纵向行走传动桥、纵向行走驱动轮、纵向行走从动轮；所述驱动电机miii设置在所述主机上，所述驱动电机主轴与驱动链轮三键连接，所述驱动链轮三通过纵向传动链条与纵向行走传动桥连接，所述纵向行走传动桥设置在所述横向轨道下方，且所述纵向行走传动桥与纵向行走驱动轮连接，所述横向轨道另一端设置有一组纵向行走从动轮。

进一步的，所述覆土驱动装置包括覆土驱动链轮、覆土传动轮轴、覆土传动链轮、覆土从动链轮、覆土带轴、覆土外齿轮；所述覆土驱动链轮与传动链条二啮合，所述覆土驱动链轮固定设置在所述覆土传动轮轴一端，覆土传动轮轴另一端通过超越离合器与所述覆土传动链轮连接，所述覆土传动链轮通过覆土传动链条与覆土从动链轮啮合，所述覆土从动链轮固定设置在所述覆土带轴一端，所述覆土带轴与设置在是覆土箱内部的覆土带连接，所述覆土带轴另一端通过超越离合器与所述覆土外齿轮固定连接。

进一步的，所述播种驱动装置包括驱动电机mii、播种驱动链轮、播种从动齿轮、播种辊轴、播种外齿轮；所述驱动电机mii主轴与所述播种驱动链轮键连接，所述播种驱动链轮通过播种传动链条与播种从动齿轮啮合，所述播种从动齿轮固定设置在所述播种辊轴上，所述播种辊轴端部还设置有一组播种外齿轮。

进一步的，所述喷水装置包括水泵，水管、喷头；所述水泵设置在所述水箱内，所述水泵与一组水管连接，所述水管上设置有多组喷头。

进一步的，所述控制装置包括处理器、位置传感器一、位置传感器二和位置传感器三；所述位置传感器一和所述位置传感器二分别设置有在所述横向轨道的两头，所述位置传感器三设置在所述纵向传动链条上，所述位置传感器一、位置传感器二和位置传感器三分别与所述处理器电连接，所述处理器还通过导线与一组蓄电池电源点连接，所述处理器还分别与驱动电机mi、驱动电机mii、驱动电机miii和水泵电点连接。

进一步的，所述纵向行走传动桥包括纵向行走传动齿轮、驱动斜齿轮和从动斜齿轮；所述纵向行走传动齿轮通过纵向行走传动链条与驱动链轮三啮合，所述纵向行走传动齿轮与驱动斜齿轮连接，所述驱动斜齿轮与从动斜齿轮啮合，所述从动斜齿轮与纵向行走驱动轮固定连接。

该水稻育秧机器人的控制方法包括如下步骤：

步骤a：横向运动前进：拆卸水箱，人工上料，开启电源，此时，控制驱动电机mi正转，主机主机在横向运动机构的带动下前进，前进的同时，驱动电机mii同时工作，驱动播种驱动装置工作，带动播种辊工作，还通过超越离合器单向带动覆土带工作，完成施肥和覆底土的工作；

步骤b：横向运动回退：主机运动到横向轨道端部，位置传感器一感应信号，传递给处理器，处理器控制驱动电机mii停止运动，驱动电机mi反转，主机在横向运动机构的带动下回退，回退过程中，横向运动机构中传动连条二通过与覆土驱动装置的啮合关系，及超越离合器单向带动覆土带工作，完成二次覆土；

步骤c：纵向行走：当主机回退到横向轨道近端，位置传感器二感应信号，并将信号传递给处理器，处理器控制驱动电机mi、驱动电机mii停止工作，驱动电机miii开始工作，驱动横向轨道连同主机一同在纵向轨道上行走，纵向传动链条端设置有位置传感器三，位置传感器三在纵向传动链条运动一周后，感应信号，控制驱动电机miii停止工作，再重复进行横向运动过程；

步骤d：横向行走浇水：当主机在纵向行走轨道上行走到端部后，回退到主机起点，安装水箱及水箱内部的喷水装置，主机在横向行走和回退的过程中，开启水泵，进行浇水工作。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

本发明通过育秧盘面两侧设置纵向行走轨道，主机内部设置土箱，主机前端还设置播种箱，主机在横向行走轨道上行走，行走的同时播种箱内的播种辊和土箱内的覆土带同时工作，育苗覆底土并播种，运动到横向轨道的尽头，主机回退，覆土带继续工作，再覆土一次，一次行进过程完成底土和覆土的两个工作，增加了育秧的工作效率；

本发明通过设置三组位置传感器，位置传感器一和位置传感器二分别设置在横向轨道的两端，用以感应主机的横向运动的前进和回退，位置传感器三设置在设置在纵向行走机构中的纵向传动链条端，用以感应主机纵向行走的距离；

本发明将原本需要大量人工的水稻育秧工作完全自动化，在育秧工作过程中仅仅需要人工上料即可，大大缩减了育秧所需的人工成本；

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明主机的左视图；

图4是本发明主机的右视图；

图5是本发明的控制装置的控制框图；

图6是本发明的纵向行走传动桥的结构示意图；

图7是本发明实施例一的主机的主视图；

图8是本发明实施例二的主机的主视图。

图中：1-主机；2-种箱；3-水箱；4-横向行走机构；5-纵向行走机构；6-横向轨道；7-纵向轨道；8-喷水装置；9-播种驱动装置；10-覆土驱动装置；11-控制装置；12-左轨道轮一；13-左轨道轮二；14-右轨道轮一；15-右轨道轮二；16-驱动链轮一；17-传动链条一；18-左从动链轮；19-轮轴一；21-右驱动链轮；22-传动连条二；23-右从动链轮；24-轮轴二；25-纵向行走传动桥；26-纵向行走驱动轮；27-纵向行走从动轮；28-覆土驱动链轮；29-纵向传动链条；30-覆土传动链轮；31-覆土从动链轮；32-覆土带轴；33-覆土外齿轮；34-覆土传动链条；35-播种驱动链轮；36-播种从动齿轮；37-播种辊轴；38-播种外齿轮；39-播种传动链条；40-水泵；41-水管；42-喷头；43-处理器；44-位置传感器一；45-位置传感器二；46-位置传感器三；47-纵向行走传动齿轮；48-驱动斜齿轮；49-从动斜齿轮；50-驱动链轮三；51-纵向传动链条；52纵向行走受电装置。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明。

结合图1-5所示，本实施例公开的一种水稻育秧机器人，包括主机1、种箱2、水箱3、横向行走机构4、纵向行走机构5、横向轨道6、纵向轨道7；所述主机1上方设置有所述水箱3，所述水箱3内设置有喷水装置8，所述主机1还与所述种箱3螺栓连接，所述种箱3内部设置有播种辊，所述播种辊与播种驱动装置9连接，所述主机1内设置有覆土箱，所述覆土箱内设置有覆土带，所述覆土带与覆土驱动装置10连接，所述主机1上还设置有横向行走机构4，所述横向走机构4设置在所述横向轨道6上，所述横向轨道6上设置有纵向行走机构5，所述纵向行走机构5设置在所述纵向轨道7上，所述主机1上还设置有控制装置11，所述控制装置11分别与所述横向行走结构4、所述纵向行走机构5、所述播种驱动装置9、所述覆土驱动装置10和所述喷水装置8电联接。

具体的，所述横向行走机构4包括驱动电机mi和轨道轮组，所述轨道轮组包括所述左轨道轮一12、左轨道轮二13、右轨道轮一14和右轨道轮二15，所述驱动电机mi主轴与一组驱动链轮一16键连接，所述驱动链轮一16通过传动链条一17与左从动链轮18啮合，所述左从动链轮18固定设置在轮轴一19上，所述轮轴一19左右两端部分别设置有左轨道轮一12和右轨道轮一14，所述右轨道轮一14左侧设置有右驱动链轮21，所述右驱动链轮21通过传动连条二22与右从动链轮23啮合，右从动链轮23固定设置轮轴二24上，所述轮轴二24左右两端分别设置有左轨道轮二13和右轨道轮二15；所述轨道轮组设置在所述横向轨道6上。

具体的，所述纵向行走机构5包括驱动电机miii、纵向行走受电装置52、纵向行走传动桥25、纵向行走驱动轮26、纵向行走从动轮27；所述驱动电机miii设置在所述纵向行走传动桥25上，由纵向行走受电装置52(只在主机在起始位置时接通)提供电源和反馈信号，所述驱动电机miii主轴与驱动链轮三50键连接，所述驱动链轮三50通过纵向传动链条51与纵向行走传动桥25连接，具体的，所述纵向行走传动桥25包括纵向行走传动齿轮47、驱动斜齿轮48和从动斜齿轮49；所述纵向行走传动齿轮47通过纵向传动链条51与驱动链轮三50啮合，所述纵向行走传动齿轮47与驱动斜齿轮48连接，所述驱动斜齿轮48与从动斜齿轮49啮合，所述从动斜齿轮49与纵向行走驱动轮26固定连接；所述纵向行走传动桥25设置在所述横向轨道6下方，且所述纵向行走传动桥25与纵向行走驱动轮26连接，所述横向轨道6另一端设置有一组纵向行走从动轮27。

具体的，所述覆土驱动装置10包括覆土驱动链轮28、覆土传动轮轴29、覆土传动链轮30、覆土从动链轮31、覆土带轴32、覆土外齿轮33；所述覆土驱动链轮28与传动链条二22啮合，所述覆土驱动链轮28固定设置在所述覆土传动轮轴29一端，覆土传动轮轴29另一端通过超越离合器与所述覆土传动链轮30连接，所述覆土传动链轮30通过覆土传动链条34与覆土从动链轮啮合31，所述覆土从动链轮31固定设置在所述覆土带轴32一端，所述覆土带轴32与设置在覆土箱内部的覆土带连接，所述覆土带轴另一端通过超越离合器与所述覆土外齿轮33固定连接。

具体的，所述播种驱动装置9包括驱动电机mii、播种驱动链轮35、播种从动齿轮36、播种辊轴37、播种外齿轮38；所述驱动电机mii主轴与所述播种驱动链轮35键连接，所述播种驱动链轮35通过播种传动链条39与播种从动齿轮36啮合，所述播种从动齿轮6固定设置在所述播种辊轴37上，所述播种辊轴37端部还设置有一组播种外齿轮38，所述播种辊轴37与设置在播种箱内的播种辊连接。

具体的，所述喷水装置8包括水泵40、水管41、喷头42；所述水泵40设置在所述水箱3内，所述水泵40与水管41连接，所述水管41上设置有多组喷头42。

具体的，所述控制装置包括处理器43、位置传感器一44、位置传感器二45和位置传感器三46；所述位置传感器一44和所述位置传感器二45分别设置有在所述横向轨道6的两头，所述位置传感器三46设置在所述纵向传动链条51端，所述位置传感器一44、位置传感器二45和位置传感器三46分别与所述处理器43电连接，所述处理器43还通过导线与一组蓄电池电源点连接，所述处理器43还分别与驱动电机mi、驱动电机mii、驱动电机miii和水泵40电点连接；位置传感器一、位置传感器二和位置传感器三均为非接触式位置传感器，其中位置传感器一和位置传感器二的探头部分均设置在主机上，探测体部分设置在横向轨道上，主机横向前进时，驱动电机mi和驱动电机mii同时工作，此时，主机前进时施肥的同时进行覆土，前进到横向轨道端部，触头部分接近探测体部分，同时将信号传递给处理器，处理器控制驱动电机mi反转，主机回退；相同的，主机回退时，驱动电机mi工作，驱动电机mii停止工作，但是横向驱动机构同样驱动覆土驱动机构，回退的同时，也进行覆土工作；退到横向轨道的近端，位置传感器二的探头部分接近探测体部分后，同样传递给处理器信号，处理器控制驱动电机mi停转，再控制驱动电机miii启动，横向轨道连带主机纵向移动，位置传感器的探头部分设置在纵向传动链条51端，且主机外端还设置有位置传感器三的开关部分，当传动链条运动一周后链条上的探测体部分再次与探头部分接近感应后，再将信号传递给处理器，处理器控制驱动电机miii停止工作，驱动电机mi待机，等待上料后再次启动开始工作。

一种水稻育秧机器人的控制方法，该方法包括如下步骤：

步骤a：横向运动前进：拆卸水箱3，人工上料，开启电源，此时，控制驱动电机mi正转，主机主机1在横向运动机构4的带动下前进，前进的同时，驱动电机mii同时工作，驱动播种驱动装置9工作，带动播种辊工作，同时还通过超越离合器单向驱动覆土装置完成施肥和覆底土的工作；

步骤b：横向运动回退：主机1运动到横向轨道端部，位置传感器一44感应信号，传递给处理器43，处理器43控制驱动电机mii停止运动，驱动电机mi反转，主机1在横向运动机构4的带动下回退，回退过程中，横向运动机构4中传动连条二22通过与带有超越离合器覆土驱动装置10的啮合关系，带动覆土带单向工作，完成二次覆土；

步骤c：纵向行走：当主机回退到横向轨道6近端，位置传感器二45感应信号，并将信号传递给处理器43，处理器43控制驱动电机mi、驱动电机mii停止工作，驱动电机miii开始工作，驱动横向轨道6连同主机1一同在纵向轨道7上行走，纵向传动链条51端设置有位置传感器三46，位置传感器三46在纵向传动链条51运动一周后，感应信号，控制驱动电机miii停止工作，再重复进行横向运动过程；

步骤d：横向行走浇水：当主机1在纵向行走轨道7上行走到端部后，回退到主机(1)起点，安装水箱3及水箱3内部的喷水装置8，主机在横向行走和回退的过程中，开启水泵，进行浇水工作。

实施例二：

如附图6所示，与实施例一不同的是，由于种箱上加工有腰形孔，而将种箱与主机固定的长螺栓固定设置在所述腰形孔内，所以松开长螺栓，种箱具有一定尺寸的位移范围，将种箱移动，此时，种箱外端的播种外齿轮与主机外端的覆土外齿轮不啮合，此时，主机在横向运动前进时，不会带覆土带的运动，此时，可以为底土覆土完成后，浇水、播种、过程中的另一种实施方式。

以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。