一种在农田修筑土埂的智能机器人的制作方法

本发明涉及一种在农田修筑土埂的智能机器人，属于机器人应用技术领域。

背景技术：

在江苏省的稻麦两熟农村地区，一年里要种植并收获稻麦两季农作物。每年的6月份，大麦、元麦、小麦成熟了要及时抢收，水稻秧苗生长得一天比一天高，要适时抢栽，农忙季节里用工十分紧缺。麦子收割后，由于麦茬田的地势有高有低，必须在农田里修筑土埂，将大块农田用土埂分隔成小块农田，然后向小块农田里灌水，建立水稻田浅水层，进行土地平整，及时栽插秧苗。

由于农忙时劳动力十分紧缺，匆忙修筑的土埂不够严实，土埂里经常漏水，造成农业水资源的浪费。稻田里修筑的土埂如果布局不合理，高地灌不上水，水稻秧苗栽上去会干死，低地水层过深，水稻秧苗栽下去会淹死。如果不能及时修筑质量好的土埂，会影响粮食生产。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种在农田修筑土埂的智能机器人。

在智能机器人的胸部的左侧安装左机器手臂，在左机器手臂内安装有左系统控制器、左伺服电机、左抱紧装置、左减速机、左压力传感器和左触觉传感器，在左机器手臂的前端安装挖土钢锹，电子计算机乙向左机器手臂发出劳动指令后，左机器手臂内的左系统控制器、左伺服电机、左抱紧装置、左减速机协同运转，驱使挖土钢锹重复挖取附近农田耕作层的碎土块，并且不停地将碎土块堆集在右方的农田上，用作为修筑土埂的材料，左压力传感器和左触觉传感器感知并反馈相关信息，在智能机器人的胸部的右侧安装右机器手臂，在右机器手臂内安装右系统控制器、右伺服电机、右抱紧装置、右减速机、右压力传感器和右触觉传感器，在右机器手臂的前端安装挖土钢锹，电子计算机乙向右机器手臂发出劳动指令后，右机器手臂内的右系统控制器、右伺服电机、右抱紧装置、右减速机协同运转，驱使挖土钢锹重复挖取附近农田耕作层的碎土块，并且不停地将碎土块堆集在左方的农田上，用作为修筑土埂的材料，右压力传感器和右触觉传感器感知并反馈相关信息，在智能机器人的胸部的前面安装中机器手臂，在中机器手臂内安装有中系统控制器、中伺服电机、中抱紧装置、中减速机、中压力传感器和中触觉传感器，在中机器手臂的前端安装夯土工具，电子计算机乙向中机器手臂发出劳动指令后，中机器手臂内的中系统控制器、中伺服电机、中抱紧装置、中减速机、中压力传感器和中触觉传感器协同运转，驱使夯土工具向上、接着向下，反复做出向下猛夯碎土块、向上抬高夯土工具的动作，将一层叠一层的碎土块夯平夯实，修筑成为土埂。由于智能机器人用左机器手臂和右机器手臂挖土，以及用中机器手臂夯土的重复动作不复杂，采用单轴机器手臂或双轴机器手臂，在单轴机器手臂中安装一只伺服电机或在双轴机器手臂中安装二只伺服电机就能满足修筑土埂时，对左机器手臂、右机器手臂和中机器手臂的自由度的要求了。导电线是能够同时输送电流和电信号信息的导电线，在使用电力驱动伺服电机的同时，输入伺服电机的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，控制安装在智能机器人胸部位置上的三只机器手臂协同运动，代替人力来修筑农田里的土埂。

在农场的大块条田里，要修筑许多条平行的土埂，要求修筑的土埂呈直线形状，方便农田里的生产管理。安装在智能机器人头部的视觉传感器能摄录农田和农田周围的图像，并通过导电线将图像信息输入电子计算机甲，安装在智能机器人头顶上的太阳能光伏发电帽顶部上的北斗导航仪接收天线能够接收到北斗卫星导航电信号，并通过导电线将北斗卫星导航电信号输入北斗导航仪，在北斗导航仪里已安装北斗终端，可以对智能机器人在农田里的位置进行精准定位，接着将北斗卫星导航电信号输入电子计算机甲进行运算，对在农田里进行修筑土埂作业的智能机器人进行导航，提高作业精度，使修筑出来的土埂呈直线形状，完全符合农田灌水的要求。

由于麦收后的农田里的表层土壤比较松软，采用电动履带行驶装置进行野外作业，有利于智能机器人的左、右两套电动履带式行驶装置分列在土埂的左、右两旁，智能机器人从矮小的土埂的两旁和顶面上行驶向前，到前方继续修筑新的土埂。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

由智能机器人1、太阳能光伏发电帽2、北斗导航仪接收天线3、北斗导航仪4、控制器5、导电线6、分流器甲7、视觉传感器8、电子计算机甲9、电子计算机乙10、充电装置11、锂离子电池12、分流器乙13、驱动装置14、下部机械控制系统15、行驶控制器16、履带式行驶装置17、中机器手臂18、中系统控制器19、中伺服电机20、中抱紧装置21、中减速机22、中压力传感器23、中触觉传感器24、夯土工具25、碎土块26、左机器手臂27、左系统控制器28、左伺服电机29、左抱紧装置30、左减速机31、左压力传感器32、左触觉传感器33、挖土钢锹34、右机器手臂35、右系统控制器36、右伺服电机37、右抱紧装置38、右减速机39、右压力传感器40和右触觉传感器41共同组成；

在农田42上，智能机器人1用左机器手臂27使用挖土钢锹34挖出并向右堆集碎土块26，智能机器人1用右机器手臂35使用挖土钢锹34挖出并向左堆集碎土块26，智能机器人1用中机器手臂18使用夯土工具25夯实碎土块26，左机器手臂27、右机器手臂35和中机器手臂18合力将碎土块26修筑成土埂43，在智能机器人1的头顶上安装太阳能光伏发电帽2，在太阳能光伏发电帽2上安装北斗导航仪接收天线3，在太阳能光伏发电帽2内安装北斗导航仪4，在太阳能光伏发电帽2的下方安装分流器甲7，在分流器甲7的前方的两侧各安装一只视觉传感器8，在分流器甲7的后方安装控制器5，在分流器甲7的下方安装电子计算机甲9，在智能机器人1的胸腹部躯干内从上向下分别安装电子计算机乙10、驱动装置14和下部机械控制系统15，在下部机械控制系统15安装行驶控制器16，在智能机器人1的左、右各一个脚部的位置上安装左、右各一套履带式行驶装置17，在智能机器人1的背部内安装分流器乙13，在智能机器人1的背部的外表面上安装锂离子电池12，在锂离子电池12上安装充电装置11，在智能机器人1的胸部的左侧安装左机器手臂27，在左机器手臂27的后半部内安装左系统控制器28，在左机器手臂27的前半部内安装左减速机31、左抱紧装置30和左伺服电机29，在左伺服电机29的上面安装左抱紧装置30，在左抱紧装置30的上面安装左减速机31，在左机器手臂27的前端、从前向后依次安装左触觉传感器33、左压力传感器32，在智能机器人1的右侧安装右机器手臂35，在右机器手臂35的后半部内安装右系统控制器36，在右机器手臂35的前半部内安装右减速机39、右抱紧装置38和右伺服电机37，在右伺服电机37的上面安装右抱紧装置38，在右抱紧装置38的上面安装右减速机39，在右机器手臂35的前端、从前向后依次安装右触觉传感器41、右压力传感器40，在智能机器人1的胸部的前面安装中机器手臂18，在中机器手臂18的后半部内安装中系统控制器19，在中机器手臂18的前半部内安装中减速机22、中抱紧装置21和中伺服电机20，在中伺服电机20的上面安装中抱紧装置21，在中抱紧装置21的上面安装中减速机22，在中机器手臂18的前端、从前向后依次安装中触觉传感器24、中压力传感器23；

太阳能光伏发电帽2通过导电线6与控制器5连接，控制器5通过导电线6与分流器甲7连接，分流器甲7分别通过导电线6与左、右各一只视觉传感器8连接，左、右各一只视觉传感器8分别通过导电线6与电子计算机甲9连接，分流器甲7通过导电线6与电子计算机甲9连接，电子计算机甲9通过导电线6与电子计算机乙10连接，电子计算机乙10通过导电线6与分流器乙13连接，分流器乙13通过导电线6与锂离子电池12连接，分流器乙13通过导电线6与左系统控制器28连接，分流器乙13通过导电线6与中系统控制器19连接，分流器乙13通过导电线6与右系统控制器36连接，分流器乙13通过导电线6与驱动装置14连接，驱动装置14通过导电线6与左伺服电机29连接，驱动装置14通过导电线6与中伺服电机20连接，驱动装置14通过导电线6与右伺服电机37连接，左系统控制器28通过导电线6与左伺服电机29连接，左伺服电机29通过左抱紧装置30与左减速机31连接，中系统控制器19通过导电线6与中伺服电机20连接，中伺服电机20通过中抱紧装置21与中减速机22连接，右系统控制器36通过导电线6与右伺服电机37连接，右伺服电机37通过右抱紧装置38与右减速机39连接，电子计算机乙10通过导电线6与左减速机31连接，电子计算机乙10通过导电线6与左压力传感器32和左触觉传感器33连接，电子计算机乙10通过导电线6与中减速机22连接，电子计算机乙10通过导电线6与中压力传感器23和中触觉传感器24连接，电子计算机乙10通过导电线6与右减速机39连接，电子计算机乙10通过导电线6与右压力传感器40和右触觉传感器41连接，驱动装置14通过导电线6与下部机械控制系统15连接，下部机械控制系统15通过导电线6与行驶控制器16连接，行驶控制器16通过导电线6分别与左、右各一套履带式行驶装置17连接。

左伺服电机29、中伺服电机20和右伺服电机37是直流伺服电机。

左、右各一只视觉传感器8是3d视觉传感器或智能视觉传感器。

锂离子电池12是钴酸锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池或磷酸铁锂锂离子电池。

左伺服电机29、中伺服电机20和右伺服电机37的数量是各1只到2只。

土埂43的横截面为梯形，梯形上底的长度为40公分到80公分，梯形下底的长度为60公分到100公分，梯形的高度为30公分到70公分，智能机器人1的躯干的底面要比土埂43的顶面高10公分到20公分，智能机器人1的左边的一套履带式行驶装置17位于土埂43的左侧，智能机器人1的右边的一套履带式行驶装置17位于土埂43的右侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：①缓解了夏收夏种期间的农业劳动力紧缺的难题，使用智能机器人高效率修筑土埂，有利于水稻田早灌水、早平整、早插秧。②提高了修筑土埂的质量。过去用人力修筑的土埂，没有用夯土工具将碎土块逐层夯平、夯实，经常发生土埂漏水，造成水资源的浪费。③采用北斗导航新技术给智能机器人导航，使智能机器人将土埂修筑成直线形状，减少了不必要的弯曲，有利于农田灌水和农田管水。

附图说明

图1为本发明的侧视结构示意图。

图2为本发明的正视结构示意图。

具体实施方式

农场里有一大块条田，该田长度为1000米，宽度为50米；该田的地势为南高北低、该田块南边的高度比北边的高度要高出100公分。如果不在田里拦腰修筑一条又一条拦水的土埂，不建立稻田浅水层，在这块大条田里就不能栽插水稻秧苗。水稻的秧苗的高度是20公分左右，如果稻田里不能保持浅水层，秧苗会逐渐干枯死亡，如果稻田里水层过深，秧苗会慢慢烂死。稻田管理人员决定：每间隔50公尺长度、修筑一条横向的土埂，用于分段蓄水，在用土埂分隔的每一小块水稻田里建立5公分到10公分深的浅水层，确保水稻秧苗栽插后，每一小块田里都能靠土埂来保持适量的水层、确保水稻秧苗栽插后能够较快活棵。在这块大条田里分开修筑19条、每条长度为50公尺、合计长度为950米的土埂的工作量是相当大的，时间也是十分紧迫的。

太阳光照射安装在太阳能光伏发电帽的上表面上的太阳能电池产生的光伏电流和从安装在智能机器人的背部的外表面上的锂离子电池输出的电流一起向智能机器人的全部用电器供电，提供修筑土埂用能源。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

智能机器人行驶到大块长条田的东边，开始修筑一条连接长条田的东边和西边的50米长的土埂，该条土埂的横切面为梯形，梯形的下底宽度为80公分，上底宽度为50公分，高度为40公分。智能机器人先启用视觉传感器观察两边岸上的景物和农田地面上将要修筑的土埂的路线，并将感知到的信息通过导电线输入电子计算机甲处理并储存。在智能机器人头顶部安装的太阳能光伏发电帽内安装有北斗导航仪，北斗导航仪上面的北斗导航仪接收天线能够接收北斗卫星导航电信号，北斗卫星导航电信号输入安装有北斗终端的北斗导航仪后，就可以对智能机器人精准定位，接着通过电子计算机甲和电子计算机乙的运算，指令左机器手臂和右机器手臂、中机器手臂操控相关的工具在修筑土埂的劳动过程中精准施工。左机器手臂手握挖土钢锹挖出农田耕作层的碎土块向右堆放到准备修筑土埂的地方，右机器手臂手握挖土钢锹挖出农田耕作层的碎土块向左堆放到准备修筑土埂的地方，当碎土块堆集到三分之一的高度时，中机器手臂使用夯土工具，一次又一次向下猛击碎土块，将碎土块击平、击实，为修筑结实的土埂打下坚实的基础。当左机器手臂使用挖土钢锹向土埂基础继续添加碎土块后，当右机器手臂使用挖土钢锹向土埂基础继续添加碎土块后，中机器手臂高举手中的夯土工具向下一次接一次猛击碎土块，一层又一层夯平、夯实土埂，使修筑的土埂的质量能经受灌水和耐用的检验。用人力修筑土埂时，有的农业工人将田埂修得歪斜不直，对田间管理工作不利。本发明采用先进的北斗导航技术配合视觉传感器摄录到的图像的管理和运用，确保智能机器人的左、右两套履带式行驶装置能够准确的沿着直线向前进，精准修筑五十公尺长度的土埂的误差不会超过五公分，将夹在左、右两套履带式行驶装置中间的土埂修得笔直，其上底宽、下底宽、高度符合设计要求，智能机器人在高效率修筑土埂的同时，更将土埂一层层夯实不漏水，这样做，对管好稻田水层、科学栽培水稻，提高稻谷产量十分有益。

现举出实施例如下：

实施例一：

麦收以后，急需在麦茬田里修筑土埂拦水泡田，抢抓整田插秧。智能机器人用3d视觉传感器感知的图像信息转换成电信号输入电子计算机甲、北斗卫星导航电信号同时输入电子计算机甲进行运算，预定出在农田里修筑土埂的方向和路线，智能机器人面向预定的方向开始修筑土埂。左机器手臂手握挖土钢锹、挖出农田耕作层的碎土块，向右堆集在两套履带式行驶装置前方的中间的田面上，右机器手臂手握挖土钢锹，挖出农田耕作层的碎土块，向左堆集在两套履带式行驶装置前方的中间的田面上，中机器手臂手持夯土工具，不停地夯平碎土块，将碎土块夯成为坚实的土埂。从锂离子电池输出的电流通过导电线输入分流器乙，从分流器乙输出的电流通过导电线向左系统控制器、右系统控制器、中系统控制器、电子计算机乙和驱动装置供电，从驱动装置输出的电流向左伺服电机、右伺服电机、中伺服电机、下部机械控制系统、行驶控制器、履带式行驶装置供电，为智能机器人修筑土埂提供动力。

实施例二：

在智能机器人的头部安装太阳能光伏发电帽，在太阳能光伏发电帽中安装北斗导航仪，在北斗导航仪的上面安装北斗导航仪接收天线，北斗导航仪接收天线将接收到的北斗卫星导航电信号输入北斗导航仪用于精准定位，接着输入电子计算机甲、结合从智能视觉传感器输入的图像信息进行处理，处理结果输入电子计算机乙进行运算形成工作指令，工作指令通过驱动装置、下部机械控制系统、行驶控制器，指令左、右各一套履带式行驶装置沿着直线行驶，从而使修筑在左、右各一只履带式行驶装置之间的土埂呈直线形状，方便了水稻田的水层管理，智能机器人沿直线向前方行驶，左机器手臂用手中的挖土钢锹，挖出农田耕作层的碎土块，向右倒土堆集在两套履带式行驶装置前方的中间的田面上，右机器手臂用手中的挖土钢锹，挖出农田耕作层的碎土块，向左倒土堆集在两套履带式行驶装置前方的中间的田面上，中机器手臂使用手持的夯土工具夯平夯实碎土块，将碎土块夯成土埂。