一种适用于矮化密植果林的多功能智能机器人的制作方法

本发明涉及多功能智能机器人领域，尤其涉及一种适用于矮化密植果林的多功能智能机器人。

背景技术：

矮化密植栽培是当前世界果树种植发展的总趋势，也是实现集约化栽培的重要方式。但果园作物的矮化密植也带来了一些问题：1、大型农机进不去，对传统的林业设备提出了新的功能性要求。不仅需要林业设备的小型化和动力集成化程度高，更重要的是，对林业设备的效率和智能化要求也更高，而我国传统的林业设备已经无法达到现代农业、经济果林业矮化密植的栽培方式等对信息化的要求。2、对人身的伤害，果园作物的矮化密植对果农园中作业带来了诸多不便，更有甚者严重影响了果农的身体健康和人身安全，如农药密集喷洒带来的农药中毒，作物过于密集带来的刮伤甚至危及果农生命。

技术实现要素：

本发明要解决以上技术问题，提供一种适用于矮化密植果林的多功能智能机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种适用于矮化密植果林的多功能智能机器人，包括中央处理模块、环境感知阵列、远程控制端和机器人本体，所述中央处理模块包括中央处理器、工作机具控制模块和第一无线通信收发模块，所述中央处理器分别与所述工作机具控制模块和所述第一无线通信收发模块相连，所述环境感知阵列包括姿态传感器、超声波传感器、温度传感器、GPS/北斗模块和车体信号采集模块，所述姿态传感器、所述超声波传感器、所述温度传感器、所述GPS/北斗模块和所述车体信号采 集模块通过总线与所述中央处理器相连，所述远程控制端包括便携式控制终端和移动互联终端，所述便携式控制终端包括操作面板、显示屏和第二无线通信收发模块，所述操作面板分别与所述显示屏和所述第二无线通信收发模块相连，所述第二无线通信收发模块与所述第一无线通信收发模块无线连接，所述移动互联终端包括移动终端和第三无线通信收发模块，所述移动终端通过所述第三无线通信收发模块与所述第一无线通信收发模块相连，所述机器人本体包括履带式移动平台和工作机具，所述工作机具控制模块与所述履带式移动平台相连，所述工作机具位于所述履带式移动平台上。

所述温度传感器为DS18B20温度传感器，所述第一无线通信收发模块为CC1121无线模块，所述中央处理器为STM32F103芯片，所述工作机具控制模块为电磁阀组，所述第二无线通信收发模块和所述第三无线通信收发模块均包括WIFI模块、蓝牙模块和GPRS无线模块。

本发明具有的优点和积极效果是：一种适用于矮化密植果林的多功能智能机器人，环境感知阵列可检测机器人本体的姿态情况、机器人附近的障碍物位置信息、周围温度情况和工作区域，将采集信息发送至中央处理模块，中央处理模块对采集信息进行存储和处理，中央处理模块通过无线通信收发模块向远程控制端发送速度、姿态、周围环境、GPS/北斗信息、温度信息，显示在显示屏上。机器人可以实时的将速度、姿态、周围环境、GPS/北斗信息和温度信息，发送至远程控制端，方便用户对机器人运行状态的监视。机器人本体采用履带式结构，牵引力大，越障能力强，可配搭不同功能的工作机具。本发明体积小、操作方便、可实现喷药、开沟、避障等多种功能，并具有失联保护功能。

附图说明

图1是一种适用于矮化密植果林的多功能智能机器人的连接示意图；

图2是中央处理器电路；

图3是超声波传感器电路；

图4是车体信号采集模块电路；

图5是工作机具控制模块电路；

图6是机器人本体结构示意图。

图中：

1、中央处理模块；2、环境感知阵列；3、远程控制端；

4、机器人本体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

如图1-6所示，一种适用于矮化密植果林的多功能智能机器人，包括中央处理模块1、环境感知阵列2、远程控制端3和机器人本体4，所述中央处理模块1包括中央处理器、工作机具控制模块和第一无线通信收发模块，所述中央处理器分别与所述工作机具控制模块和所述第一无线通信收发模块相连，所述环境感知阵列2包括姿态传感器、超声波传感器、温度传感器、GPS/北斗模块和车体信号采集模块，所述姿态传感器、所述超声波传感器、所述温度传感器、所述GPS/北斗模块和所述车体信号采集模块通过总线与所述中央处理器相连，所述远程控制端3包括便携式控制终端和移动互联终端，所述便携式控制终端包括操作面板、显示屏和第二无线通信收发模块，所述操作面板分别与所述显示屏和所述第二无线通信收发模块相连，所述第二无线通信收发模块与所述第一无线通信收发模块无线连接，所述移动互联终端包括移动终端和第三无线通信收发模块，所述移动终端通过所述第三无线通信收发模块与所述第一无线通信收发模块相连，所述机器人本体4包括履带式移动平台和工作机具，所述工作机具控制模块与所述履带式移动平台相连，所述工作机具位于所述履带式移动平台上。

所述温度传感器为DS18B20温度传感器，所述第一无线通信收发模块为 CC1121无线模块，所述中央处理器为STM32F103芯片，所述工作机具控制模块为电磁阀组，所述第二无线通信收发模块和所述第三无线通信收发模块均包括WIFI模块、蓝牙模块和GPRS无线模块。

环境感知阵列2包括姿态传感器、超声波传感器、温度传感器、GPS/北斗模块，其中姿态传感器用于检测机器人本体的姿态情况，通过IIC总线与中央处理器相连，可以根据不同的地形实时调整机器人的行走机构，从而达到时机器人稳定行走的目的。

8个超声波传感器安装履带式移动平台的四周，用于探测周围8米范围内的障碍物，一旦发现障碍物，超声波传感器将障碍物与机器人的位置信息通过IIC总线传送给中央处理器，中央处理器控制机器人进行避障，紧急停机等动作。

温度传感器采用DS18B20温度传感器，通过单总线与中央处理器进行相连，实时采集周围温度。

GPS/北斗模块可以对工作区域进行数字标定，对工作地块进行记忆。

远程控制端3分为两个部分：便携式控制终端和移动互联终端，可选配。

1、便携式控制终端，由操作面板、显示屏和第二无线通信收发模块组成。用户使用操作面板，通过第二无线通信收发模块向安装在机器人本体上的中央处理模块1发送指令，中央处理模块1接到指令后，控制机器人本体完成相应的动作。同时，中央处理模块1通过自身的第一无线通信收发模块与便携式控制终端的第二无线通信收发模块无线传输，向便携式控制终端发送速度、姿态、周围环境、GPS/北斗信息、温度信息，显示在显示屏上。

2、移动互联终端，由手机/平板电脑等移动终端和第三无线通信收发模块模块组成，第三无线通信收发模块模块为WIFI模块、蓝牙模块、GPRS无线模块。用户可以通过无线局域网或蓝牙或手机移动网络，使用安装有指定APP的智能手机或平板电脑和机器人中央处理模块1进行控制连接和通信， 可以在手机上对机器人的行走和工作进行控制，机器人可以实时的将速度，姿态，周围环境，GPS/北斗信息，温度信息，发送至手机或平板电脑，方便用户对机器人运行状态的监视。

机器人本体4由履带式移动平台和其上加载的工作机具构成，机器人本体4采用履带式结构，高度不超过800mm，宽度不超过1000mm，牵引力大，越障能力强，可配搭不同功能的工作机具(如旋耕机、开沟机、喷药装置等)。

中央处理模块1由中央处理器、工作机具控制模块和第一无线通信收发模块组成。中央处理器采用STM32F103为主控芯片。工作机具控制模块由4个开关式电磁阀组成，电磁阀通过电信号和中央处理器相连，中央处理器发送相应的工作命令，控制开关时电磁阀的状态，从而控制相应功能的工作机具(喷药，开沟，旋耕)。

一种适用于矮化密植果林的多功能智能机器人的最佳实施方式，中央处理器电路如图2所示，包含主控芯片、主控芯片外围电路(下载电路、复位电路、晶振电路、电源、串口)。环境感知阵列2中超声波传感器电路如图3所示。环境感知阵列2中车体信号采集模块电路如图4所示，用于采集发动机转速、牵引力、机具装置角度、机载云台转角。工作机具控制模块电路如图5所示，由光耦和继电器组成，其输入连接到主控芯片的引脚上，输出接电磁阀，从而控制工作机具。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。