一种用于猪舍粪便清理及健康检疫的机器人的制作方法

本发明属于机电一体化领域，特别是涉及一种用于猪舍粪便清理及健康检疫的机器人。

背景技术：

目前，以现代农业为发展背景的畜牧业，多数是靠人工劳动作为服务支撑，少数规模较大的畜牧业场所引进了半自动化服务设备，对于大型养猪场中的猪舍清理工作，仍然需要人工利用工具清理，并消耗大量水源才能清理干净，耗时长，成本高，效率低；2018年我国境内发生的非洲猪瘟给国家和养猪业主造成了严重的经济损失，养猪行业对猪瘟等疾病的预防控制手段较为单一，自动化程度低。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种用于猪舍粪便清理及健康检疫的机器人。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于猪舍粪便清理及健康检疫的机器人，它包括机器人本体、传感导航机构、健康检疫机构、驱动总成、刷架和电气控制机构，所述传感导航机构设置在机器人本体上，使机器人本体能够按设定路线行走，所述驱动总成数量为四组，呈内八字行布置在机器人本体底面，驱动机器人本体行走，所述电气控制机构与传感导航机构、健康检疫机构、驱动总成和刷架均分别通讯连接；

所述健康检疫机构为四轴机械臂，包括竖向伸缩架、直线模组、驱动电机、横向直线模组、旋转架、摄像头、第一电机、第二电机和热成像仪；

所述竖向伸缩架固定在直线模组的滑块上，所述竖向伸缩架通过驱动电机进行驱动并带动直线模组的滑块进行升降，所述直线模组的滑轨固定板与机器人本体固定连接，所述横向直线模组的伸缩架通过第二电机与旋转架相连，通过横向直线模组带动旋转架水平伸缩，通过第二电机带动旋转架水平旋转，所述旋转架通过第一电机与摄像头及热成像仪相连，通过第一电机带动摄像头及热成像仪做俯仰动作，

所述刷架与机器人本体相连，包括刷架伸缩驱动机构、刷架升降驱动机构，所述刷架伸缩驱动机构包括带螺杆包胶轮、侧刷、弹簧铰链、中间刷、前推板、第一电动推杆、三级滑轨外轨、外轨、伸缩板焊接件、伸缩刷、第一内轨、前挡板、第二内轨和侧推板，刷架升降驱动机构包括刷架主体、电动滑台和车底板焊接件；

所述带螺杆包胶轮固定在侧推板上，所述侧推板数量为两个，两个侧推板上均分别固定有侧刷，所述侧推板通过双向弹簧铰链固定在前推板，所述前推板上设置有中间刷，所述伸缩板焊接件通过三级滑轨外轨、外轨、第一内轨和第二内轨与前推板相连，所述三级滑轨外轨、外轨、第一内轨和第二内轨外侧设置有前挡板，所述第一电动推杆的固定端与前推板相连，推杆端与伸缩板焊接件相连，所述伸缩板焊接件上设置有伸缩刷，所述侧推板通过双向弹簧铰链固定在伸缩板焊接件上，所述刷架伸缩驱动机构通过前推板固定在刷架主体上，所述刷架主体固定在电动滑台的滑块上，所述电动滑台固定在车底板焊接件上。

更进一步的，所述传感导航机构包括第一光电传感器、二维激光传感器防护罩、二维激光传感器、圆形罩板、第二光电传感器、磁条传感器防护板、磁条传感器、安装架焊接件和传感器架板，所述第一光电传感器共三个，均安装在二维激光传感器防护罩上，所述二维激光传感器数量为两个，分别布置在传感器架板前后两侧上，二维激光传感器的工作部分从圆形罩板的开孔处伸出，所述第二光电传感器数量为四个，前侧布置三个，后侧布置一个，所述磁条传感器防护板安装在磁条传感器的前面，磁条传感器通过安装架焊接件固定在车底板焊接件上。

更进一步的，所述驱动总成包括车轮、电机减速器组件、轴承安装板焊接件、车轮锁紧螺钉、导柱、直线轴承、减震器、弹簧螺杆、第一弹簧、挡水板和电机盖板，所述弹簧螺杆上设置有第一弹簧，所述车底板焊接件压在第一弹簧的上端，第一弹簧的下端支撑在轴承安装板焊接件上，所述车轮通过车轮锁紧螺钉及轮轴平键与电机减速器组件相连，所述导柱与直线轴承配合相连，实现车轮沿车底板焊接件法线方向平移，所述导柱上设置有减震器，所述弹簧螺杆上部设置有挡水板和电机盖板。

更进一步的，所述电气控制机构包括下层电气安装板、上层电气安装板、支撑柱、急停按钮、开关、端子排、电机驱动器、plc扩展模块、电池和电池夹，所述下层电气安装板和上层电气安装板通过支撑柱从下至上以此相连，并支撑在车底板焊接件上，直线模组通过安装角固定在下层电气安装板上，所述开关和端子排安装在上层电气安装板上，所述急停按钮安装在圆形罩板上，所述电机驱动器和plc扩展模块安装在下层电气安装板上，所述电池通过电池夹固定在车底板焊接件上。

更进一步的，所述机器人还包括外观罩壳，所述外观罩壳包括外观罩焊接件、左下裙板、装饰条、连接片、右下裙板、上盖板和吊环螺钉，所述外观罩焊接件压在上盖板上，通过吊环螺钉将外观罩焊接件压在上盖板固定在支撑柱上，左下裙板和右下裙板固定在车底板焊接件周边，所述装饰条被左下裙板和右下裙板加持在中间，所述连接片将左下裙板和右下裙板相连。

更进一步的，所述机器人还包括充电机构，所述充电机构包括推杆座、第二电动推杆、充电头壳体、充电触头、滑槽、第一螺钉、塑料挡片、第二弹簧、第二螺钉、塑料杯、壳体挡片和第三螺钉，所述第二电动推杆固定在推杆座上，所述推杆座固定在下层电气安装板上，所述充电头壳体为abs塑料材质，通过第一螺钉固定在第二电动推杆的末端，所述充电头壳体与滑槽配合相连并在滑槽内滑动，所述充电触头通过第二螺钉连接到电池的充电线缆上，所述塑料挡片可在充电触头的抬肩上，所述充电触头通过塑料挡片压在第二弹簧的一端，第二弹簧的另一端压在塑料杯的底部，所述壳体挡片通过第三螺钉固定在充电头壳体上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了现有大型养猪场猪舍清理效率低，对疾病的预防控制手段较为单一的问题。本发明能够实现自动清理猪粪，采集猪的体貌特征，采集猪的体温，为疾病预防控制提供依据。本发明的应用可以实现在物联网控制平台的操作控制下，机器人自主行走，自动充电，自动清理猪舍内的粪便，将猪舍内或猪舍角落的粪便扫出到开阔位置，然后推扫到漏粪口。清扫效率高，清扫质量好。机器人可根据控制指令在清理粪便过程中伸出机械臂，利用摄像头和热像仪检测猪的体征体温，为猪的健康检疫提供依据。也可自主行走对猪体的健康状况进行巡检，对疫情和疾病早发现早隔离早治疗。为养猪业主节省了人力、物力，为培育优质猪肉提供了有力的卫生条件。

附图说明

图1为本发明所述的一种用于猪舍粪便清理及健康检疫的机器人侧视图；

图2为本发明所述的刷架伸出状态结构示意图；

图3为本发明所述的机器人底部结构示意图视图；

图4为本发明所述的健康检疫机构安装示意图；

图5为本发明所述的健康检疫机构伸出状态示意图；

图6为本发明所述的车底板焊接件下轴侧示意图；

图7为本发明所述的车底板焊接件上轴侧示意图；

图8为本发明所述的驱动总成示意图；

图9为本发明所述的前推板结构示意图；

图10为本发明所述的侧推板结构示意图；

图11为本发明所述的伸缩板焊接件示意图；

图12为本发明所述的刷架及传感导航机构底部结构示意图

图13为本发明所述的充电机构结构示意图；

图14为本发明所述的充电头壳体壳体剖视图

图15为本发明所述的电气控制机构示意图。

1-1：第一光电传感器，1-2：二维激光传感器防护罩，1-3：二维激光传感器，1-4：圆形罩板，1-5：螺钉，1-6：第二光电传感器，1-7：磁条传感器防护板，1-8：磁条传感器，1-9：安装架焊接件，1-10：传感器架板，2-1：竖向伸缩架，2-2：安装角，2-3：直线模组，2-4：驱动电机，2-5：横向直线模组，2-6：旋转架，2-7：摄像头，2-8：第一电机，2-9：第二电机，3-1：外观罩焊接件，3-2：左下裙板，3-3：装饰条，3-4：连接片，3-5：右下裙板，3-6：上盖板，3-7：吊环螺钉，4-1：车轮，4-2：电机减速器组件，4-3：轴承安装板焊接件，4-4：车轮锁紧螺钉，4-5：导柱，4-6：直线轴承，4-7：闷盖，4-8：减震器，4-9：弹簧螺杆，4-10：第一弹簧，4-11：挡水板，4-12：电机盖板，5-1：带螺杆包胶轮，5-2：侧刷，5-3：弹簧铰链，5-4：中间刷，5-5：前推板，5-6：第一电动推杆，5-7：三级滑轨外轨，5-8：外轨，5-9：伸缩板焊接件，5-10：伸缩刷，5-11：第一内轨，5-12：前挡板，5-13：第二内轨，5-14：侧推板，6-1：刷架主体，6-2：电动滑台，6-3：车底板焊接件，7-1：下层电气安装板，7-2：上层电气安装板，7-3：支撑柱，7-4：急停按钮，7-5：开关，7-6：端子排，7-7：电机驱动器，7-8：plc扩展模块，7-9：电池，7-10：电池夹，8-1：推杆座，8-2：第二电动推杆，8-3：充电头壳体，8-4：充电触头，8-5：滑槽，8-6：第一螺钉，8-7：塑料挡片，8-8：第二弹簧，8-9：第二螺钉，8-10：塑料杯，8-11：壳体挡片，8-12：第三螺钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。

参见图1-15说明本实施方式，一种用于猪舍粪便清理及健康检疫的机器人，它包括机器人本体、传感导航机构、健康检疫机构、驱动总成、刷架和电气控制机构，所述传感导航机构设置在机器人本体上，使机器人本体能够按设定路线行走，所述驱动总成数量为四组，呈内八字行布置在机器人本体底面，驱动机器人本体行走，所述电气控制机构与传感导航机构、健康检疫机构、驱动总成和刷架均分别通讯连接；

所述健康检疫机构为四轴机械臂，包括竖向伸缩架2-1、直线模组2-3、驱动电机2-4、横向直线模组2-5、旋转架2-6、摄像头2-7、第一电机2-8、第二电机2-9和热成像仪；

所述竖向伸缩架2-1固定在直线模组2-3的滑块上，所述竖向伸缩架2-1通过驱动电机2-4进行驱动并带动直线模组2-3的滑块进行升降，所述直线模组2-3的滑轨固定板与机器人本体固定连接，所述横向直线模组2-5的伸缩架通过第二电机2-9与旋转架2-6相连，通过横向直线模组2-5带动旋转架2-6水平伸缩，通过第二电机2-9带动旋转架2-6水平旋转，所述旋转架2-6通过第一电机2-8与摄像头2-7及热成像仪相连，通过第一电机2-8带动摄像头2-7及热成像仪做俯仰动作，

所述刷架与机器人本体相连，包括刷架伸缩驱动机构、刷架升降驱动机构，所述刷架伸缩驱动机构包括带螺杆包胶轮5-1、侧刷5-2、弹簧铰链5-3、中间刷5-4、前推板5-5、第一电动推杆5-6、三级滑轨外轨5-7、外轨5-8、伸缩板焊接件5-9、伸缩刷5-10、第一内轨5-11、前挡板5-12、第二内轨5-13和侧推板5-14，刷架升降驱动机构包括刷架主体6-1、电动滑台6-2和车底板焊接件6-3；

所述带螺杆包胶轮5-1固定在侧推板5-14上，所述侧推板5-14数量为两个，两个侧推板5-14上均分别固定有侧刷5-2，所述侧推板5-14通过双向弹簧铰链5-3固定在前推板5-5上，所述前推板5-5上设置有中间刷5-4，所述伸缩板焊接件5-9通过三级滑轨外轨5-7、外轨5-8、第一内轨5-11和第二内轨5-13与前推板5-5相连，所述三级滑轨外轨5-7、外轨5-8、第一内轨5-11和第二内轨5-13外侧设置有前挡板5-12，所述第一电动推杆5-6的固定端与前推板5-5相连，推杆端与伸缩板焊接件5-9相连，所述伸缩板焊接件5-9上设置有伸缩刷5-10，所述侧推板5-14通过双向弹簧铰链5-3固定在伸缩板焊接件5-9上，所述刷架伸缩驱动机构通过前推板5-5固定在刷架主体6-1上，所述刷架主体6-1固定在电动滑台6-2的滑块上，所述电动滑台6-2固定在车底板焊接件6-3上。

本实施例机器人根据控制平台下达的指令，在电气控制机构的控制下，自动行驶至巡检区域，通过健康检疫机构将机械臂深入到猪舍内部，采集猪的体征和体温数据，上传至控制平台，为疾病预防控制提供信息。通过竖向伸缩架2-1带动横向直线模组2-5进行上升或下降，通过横向直线模组2-5带动旋转架2-6水平伸出或收回，通过第二电机2-9带动带动旋转架做水平旋转动作，通过第一电机2-8带动摄像头及热成像仪做俯仰动作，如图5所示，四轴机械臂展开，摄像头及热成像仪深入猪舍。机器人通过设置的刷板对猪舍进行清理，带螺杆包胶轮5-1固定在侧推板5-14上，起避障导向作用，侧推板5-14通过双向弹簧铰链5-3固定在前推板5-5上，在外力作用下侧推板5-14可以向前折或向后折，起到避障作用，侧推板5-14处于自由状态时，在弹簧铰链5-3的作用下，与前推板焊接件5-5平行。通过电动推杆5-6的驱动，使伸缩板焊接件5-9伸出或收回，侧推板5-14通过弹簧铰链5-3固定在伸缩板焊接件5-9上，可以随同伸缩板焊接件5-9一起伸出或收回。整个刷架可随着滑块上升或下降。工作过程如下：机器人行走至清扫区域后，电动推杆5-6伸出，弹簧刷5-2及伸缩刷5-10进入猪舍内，电动滑台6-2驱动整个刷架下降，机器人绕四轮中心回转，带动前刷及推板将猪舍内的粪便扫出，或将角落的粪便扫出到开阔区域，然后电动滑台驱动整个刷架上升，电动推杆5-6收回，机器人回复到正常行进方向，电动滑台驱动整个刷架下降，机器人带动推板及刷子推扫粪便到漏粪口。由于两个侧推板都安装在弹簧铰链上，机器人主体结构为圆台形，因而有很好的避障性能。

本实施例所述传感导航机构包括第一光电传感器1-1、二维激光传感器防护罩1-2、二维激光传感器1-3、圆形罩板1-4、第二光电传感器1-6、磁条传感器防护板1-7、磁条传感器1-8、安装架焊接件1-9和传感器架板1-10，所述第一光电传感器1-1共三个，均安装在二维激光传感器防护罩1-2上，所述二维激光传感器1-3数量为两个，分别布置在传感器架板1-10前后两侧上，二维激光传感器1-3的工作部分从圆形罩板1-4的开孔处伸出，所述第二光电传感器1-6数量为四个，后侧布置一个，通过第一光电传感器1-1和二维激光传感器1-3可以判断其安装高度的平面内有无障碍物，检测障碍物到机器人的距离。所述磁条传感器防护板1-7安装在磁条传感器1-8的前面，起到保护磁条传感器1-8的作用。磁条传感器1-8通过安装架焊接件1-9固定在车底板焊接件6-3上，磁条传感器1-8与事先埋在地面的磁条相配合，使机器人沿着磁条铺设的路径自动行走。

本实施例所述驱动总成包括车轮4-1、电机减速器组件4-2、轴承安装板焊接件4-3、车轮锁紧螺钉4-4、导柱4-5、直线轴承4-6、减震器4-8、弹簧螺杆4-9、第一弹簧4-10、挡水板4-11和电机盖板4-12，所述弹簧螺杆4-9上设置有第一弹簧4-10，所述车底板焊接件6-3压在第一弹簧4-10的上端，第一弹簧4-10的下端支撑在轴承安装板焊接件4-3上，所述车轮4-1通过车轮锁紧螺钉4-4及轮轴平键与电机减速器组件4-2相连，所述导柱4-5与直线轴承4-6配合相连，实现车轮4-1沿车底板焊接件6-3法线方向平移，所述导柱4-5上设置有减震器4-8，所述弹簧螺杆4-9上部设置有挡水板4-11和电机盖板4-12。驱动总成在弹簧，减震器的作用下可以保证机器人行走过程中对地面不平度有一定的适应能力，避免车轮脱离地面，行走方向失控；减轻车体因地面不平而产生的震动。驱动总成的四个轮为全向轮，成内八字布置在车底板上，整个机器人能够灵活的向各个方向行走，横向平移，前进后退，转弯半径小。

本实施例所述电气控制机构包括下层电气安装板7-1、上层电气安装板7-2、支撑柱7-3、急停按钮7-4、开关7-5、端子排7-6、电机驱动器7-7、plc扩展模块7-8、电池7-9和电池夹7-10，所述下层电气安装板7-1和上层电气安装板7-2通过支撑柱7-3从下至上以此相连，并支撑在车底板焊接件6-3上，直线模组2-3通过安装角2-2固定在下层电气安装板7-1上，所述开关7-5和端子排7-6安装在上层电气安装板7-2上，所述急停按钮7-4安装在圆形罩板1-4上，所述电机驱动器7-7和plc扩展模块7-8安装在下层电气安装板7-1上，所述电池7-9通过电池夹7-10固定在车底板焊接件6-3上。电气控制机构起到接收及发送指令，控制机器人行走，控制刷架及机械臂动作的作用。

本实施例所述机器人还包括外观罩壳，所述外观罩壳包括外观罩焊接件3-1、左下裙板3-2、装饰条3-3、连接片3-4、右下裙板3-5、上盖板3-6和吊环螺钉3-7，所述外观罩焊接件3-1压在上盖板3-6上，通过吊环螺钉3-7将外观罩焊接件3-1压在上盖板3-6固定在支撑柱7-3上，左下裙板3-2和右下裙板3-5固定在车底板焊接件6-3周边，所述装饰条3-3被左下裙板3-2和右下裙板3-5加持在中间，起装饰缝隙的作用，所述连接片3-4将左下裙板3-2和右下裙板3-5相连。

本实施例所述机器人还包括充电机构，所述充电机构包括推杆座8-1、第二电动推杆8-2、充电头壳体8-3、充电触头8-4、滑槽8-5、第一螺钉8-6、塑料挡片8-7、第二弹簧8-8、第二螺钉8-9、塑料杯8-10、壳体挡片8-11和第三螺钉8-12，所述第二电动推杆8-2固定在推杆座8-1上，所述推杆座8-1固定在下层电气安装板7-1上，所述充电头壳体8-3为abs塑料材质，通过第一螺钉8-6固定在第二电动推杆8-2的末端，所述充电头壳体8-3与滑槽8-5配合相连并在滑槽8-5内滑动，所述充电触头8-4通过第二螺钉8-9连接到电池7-9的充电线缆上，所述塑料挡片8-7可在充电触头8-4的抬肩上，所述充电触头8-4通过塑料挡片8-7压在第二弹簧8-8的一端，第二弹簧8-8的另一端压在塑料杯8-10的底部，所述壳体挡片8-11通过第三螺钉8-12固定在充电头壳体8-3上。推杆处于伸出状态，电动推杆8-2带动充电头壳体8-3伸缩移动时，充电头壳体8-3可以在滑槽8-5内滑动，防止充电头壳体发生偏转。当充电触头8-4压碰到电源铜带时，充电触头8-4被压向壳体8-3内部，同时对塑料杯8-10的外圈施加压力，确保充电触头8-4与电源铜带可靠接触。充电头的工作过程如下：机器人靠近电源铜带，电动推杆8-2的推杆伸出，充电触头8-4从外观罩3-1的圆孔伸出；直到充电头触头8-4与电源铜带接触，推杆停止伸出，开始充电。结束充电时，推杆带动触头收回到机器人外观罩焊接件3-1的内部。

以上对本发明所提供的一种用于猪舍粪便清理及健康检疫的机器人，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。