智能农业机器人移动平台的制作方法

文档序号:8461205阅读:420来源:国知局
智能农业机器人移动平台的制作方法
【专利说明】
一、技术领域
[0001]本发明涉及智能机器人技术领域,尤其是涉及一种基于机器视觉技术的适应于农田或是果园环境的移动机器人平台。
二、【背景技术】
[0002]随着科技的进步,自动化程度日益提高,涉及农业领域的机器人智能化程度也在不断提高。农业机器人属于机器人范畴,是融合检测传感技术、自动控制技术、信息处理技术、伺服驱动技术、计算机技术和精密机械技术等多种技术于一体的交叉学科。农业机器人推动了农业向自动化,智能化方向发展,随着设施农业的发展如果园采摘,农田喷雾,温湿度检测等等,极大的推动了带有GPS定位导航功能的智能农业机械的发展。“农业的根本出路在于机械化”,研制适合于我国农业国情的农业机器人利于改善农业生产模式,缓解劳动力压力,对发展精准农业、绿色农业,提高农业生产效率,推进农业科技创新具有重要意义。根据作业工种不同,农业机器人又可分为锄草机器人、施药施肥机器人、釆摘机器人等,每一种机器人都有各自的特点和任务要求。本发明正是基于改善农业生产过程中作业人员的操作性,舒适性,提高作业效率,以及胜任一些极端恶劣的农田环境而研宄制造的一款满足多作业要求的多功能智能移动农业机器人平台。
三、
【发明内容】

[0003]本发明的目的是提供一种智能农业机器人移动平台,该平台不仅可做教学实验平台,更为设施农业智能机械的研发提供切实可行的实施方案和性能分析,为加快设施农业的发展发挥重要作用。
[0004]一种智能农业机器人移动平台,包括四轮后驱移动平台和嵌入式自动控制系统。嵌入式自动控制系统控制可同时控制后驱行走机构前进,前置转向机构转向,抓取机构抓取目标。
[0005]所述的四轮后驱移动平台包括载体车厢、后驱行走机构、前置转向机构和前端抓取机构。
[0006]所述的后驱行走机构由安装在载体车厢底面后部骨架上的两个完全相同的对称配置的行走驱动总成构成;所述的行走驱动总成包括安装在骨架上的固定支架、安装在固定支架上的伺服电机、安装在固定支架下部的车轮和安装在固定支架转动轴上的链传动机构;所述的前置转向机构由安装在载体车厢底面前部固定钢板上的两个完全相同对称配置的转向驱动总成构成;所述转向驱动总成包括安装在固定钢板上的转向支架、安装在转向支架上部的伺服电机(减速比100比I)、安装在转向支架下部的车轮和安装在转向支架上的带张紧轮的链传动机构;
[0007]所述载体车厢底面前部安装有固定钢板用于固定前置转向机构;载体车厢底面后部安装有固定骨架用于固定后驱行走机构;
[0008]所述前端抓取机构包括安装在载体车厢前端由同步带驱动的机械臂转盘和安装在机械臂转盘上的三段式机械臂以及安装在三段式机械臂末端的四自由度机械手爪;机械臂转盘和机械手爪通过伺服电机驱动。
[0009]所述的嵌入式自动控制系统包括安装在载体车厢内的工控机、机械臂末端的单目摄像头、载体车厢顶部分居两侧的双目摄像头;工控机包括以stm32F103zet6为核心的控制板以及通过CAN总线分别与控制板连接的伺服电机驱动器、GPS接收机和图像信息采集卡;图像信息采集卡通过RS232与上述机械臂末端的单目摄像头、载体车厢上部分居两侧的双目摄像头连接并采集其图像信息上传给工控机,GPS接收机将当前移动平台的GPS信息通过CAN总线上传给工控机,工控机将得到的图像信息与GPS信息综合分析后通过各伺服电机对应的伺服驱动器分别向后轮驱动伺服电机、前轮转向伺服电机、机械臂转动伺服电机和机械手抓取机构伺服电机发送不同的PWM脉冲,并根据伺服电机的反馈信号实时调整最终实现整个移动平台各机构的协同作业以达到设定运行轨迹进行农田作业;此外,工控机与各伺服电机均由安装在载体车厢内60V50AH的蓄电池通过电缆供电,其中工控机通过降压模块将电压由60V降为5V间接供电。
四、【附图说明】
[0010]图1农业机器人移动平台整体配置示意图
[0011]图2后轮驱动系统
[0012]图3前轮转向系统
[0013]图4抓取机构系统
[0014]图5控制系统
[0015]图中:
[0016]1.固定架2.带座轴承安装台a 3.带座轴承a 4.套筒a 5.链轮6.链条7.法兰套筒8.轮轴轴承9.销轴a 10.链轮11.后轮轮轴12.伺服电机a 13后轮14.阶梯轴15.同步带轮a 16.深沟球轴承17.转向支架固定件18.转向支架固定件b 19.卡簧环形凹槽20.推力球轴承21.转向支架22.套筒b 23.轮轴24.前轮25.同步带a 26.同步带张紧轮27.同步带张紧轮固定座28.套筒c 29.带座轴承b 30.带座轴承安装台b31.同步带轮b 32.载体车厢底部前端固定板33伺服电机b 34.伺服电机c 35.同步带轮c 36.同步带c 37.同步带转盘38.机械臂安装底座39.机械臂a 40.大U型连接件a 41.伺服电机d 42.套筒d 43.带座轴承c 44.小U型连接件a 45.机械臂b 46.大U型连接件b 47.带座轴承d 48.伺服电机e 49.小U型连接件b 50.机械臂c 51.单目摄像头52.机械手爪
五、【具体实施方式】
[0017]如图2给出的后轮驱动系统安装示意图所示,固定架⑴上部通过螺栓连接固定到载体车厢底面骨架上,伺服电机a(12)也是由螺栓连接横向水平安装到固定架(I)中部,一侧开有键槽的套筒a(4)与伺服电机a(12)之间通过键链接,套筒a(4)另一侧通过紧定螺钉与带座轴承a(3)周向固定,带座轴承a(3)则通过螺栓连接安装到固定架(I)的带座轴承安装台a(2)上,这样就保证了套筒a(4)转动的平稳性,确保无挠动,套筒a(4)中部安装链轮(5),链轮(5)与套筒a(4)上开螺纹孔,这样其周向固定通过紧定螺钉实现。后轮(13)通过螺栓与后轮轮轴(11)固定,轮轴轴承(8)内圈通过过盈连接安装到后轮轮轴
(11)上,轮轴轴承(8)外圈以相同的连接方式安装到法兰套筒(7)内侧,法兰套筒(7)则通过螺栓安装到固定架(I)上,轮轴上装有链轮(10),周向固定通过销轴(9)旋入螺纹孔内实现。链轮(5)与链轮(10)保持在同一垂直面内,二者通过链条(6)构成链传动机构,由此伺服电机将动力输送到后驱动车轮。伺服电机电源线与控制线通过固定架上部中空的圆筒通道分别连接到载体车厢内的蓄电池电源接口,伺服驱动器的RS232接口。
[0018]如图3前轮转向系统的安装示意图所示,转向支架上部阶梯轴(14)上套有(20),套在阶梯轴(14)上的转向支架固定件a(17)用螺栓安装到载体车厢底部前端固定板(32)上,其中阶梯轴(14)上部开有卡簧环形凹糟(19),由卡簧防止转向支架(8)的上下浮动,转向支架固定件(4)内嵌轴承(3),由此保证前轮转向支架(21)转动时保持竖直无偏斜,转向支架阶梯轴(14)最上部通过紧定螺钉安装同步带轮(15),前轮(24)通过轮轴(23),套筒b(22),螺栓安装到前轮转向支架(21)上,控制转向的伺服电机b
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