一种变结构植物表型检测移动机器人的制作方法

本发明涉及机器人自动化设备技术领域，尤其是涉及一种变结构植物表型检测移动机器人。

背景技术：

我国是一个发展中的农业大国，农业问题始终是关系到中国经济社会发展的根本问题，农业作为国民经济中最重要的基础产业，对经济社会的发展和人民生活起着极为重要的支撑和保障作用。但随着人口的急剧增长，城市化进程的加快导致对耕地的征用，同时气候变化导致日益严重的非生物胁迫以及病虫灾害发生导致的农作物减产，使我国的粮食安全受到极大挑战，仅仅依靠传统的育种方法已经很难满足三大主要谷类作物(水稻、玉米和小麦)的增产需求。

国外许多所大学或者相关研究院所正在研制新型的表型检测设备。BoniRob这款机器人集喷洒，施肥和收割于一体，是一台自主农业机器人，其重点是自主导航。以地面为基础的农业机器人一一机器人专家，它能够自主地在高粱或玉米等作物的树冠下导航，该机器人能够部署一个机械手来测量植物的茎杆强度。

目前我国虽在农用机器人的研发上取得了不小的成绩，但由于户外环境复杂，存在路面不平坦、倾斜、障碍物不定等问题，机器人的工作效率以及精准度还不够，目前市场上出现的是一个机器人只能完成一项固定的功能，可拆卸、一机多用的概念还未深化。此外，面对环境复杂的农田，行间距、作物高度都是不固定的，固定式的农业机器人已经无法满足大田需求。

技术实现要素：

本发明实施例提供的一种变结构植物表型检测移动机器人，可以解决现有技术中存在的机器宽度、高度不可调，即不可适应多种大田地形的适用局限性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种变结构植物表型检测移动机器人，参见图1至图11，所述变结构机器人包括八边体车身1、表型检测仓2、左前机械腿3、左后机械腿4、右后机械腿5、右前机械腿6。所述左前机械腿3、左后机械腿4、右后机械腿5、右前机械腿6各包括一个变形模块、转向模块、动力模块。车身与变形模块刚性连接，具体指车身四个对称方向通过连接件螺栓连接变形模块一端外壳。变形模块与转向模块选旋转连接，具体指变形模块外壳通过螺栓连接转向模块法兰。转向模块与动力模块旋转连接，具体指转向模块通过圆锥滚子轴承及深沟球轴承同轴连接动力模块车叉。

一种变结构植物表型检测移动机器人，所述变结构机器人以工控机为主控制端，MCU为辅助控制端，两者通过串口进行通讯。所述工控机控制端，包括控制视觉摄像头、转向电机模块、直流电机模块、GPS模块、激光雷达，所述MCU控制端，包括控制变形模块、超声波模块。所述转向电机模块包括转向电机、转向电机驱动器、码盘。所述直流电机模块包括直流无刷电机、直流电机驱动器、码盘。所述变形模块包括推杆电机、电机驱动器、霍尔传感器。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)结构简单可靠，通过钢结构连杆链接，保证各部分运动可靠牢固。

(2)全自动、半自动切换，远程自由控制。

(3)搭载基础检测探头、传感器，可完成避障、识别路径、自动导航。

(4)平台多功能，可通过搭载相关模块完成除草、施药、浇水、收割、田间检测等功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明一种变结构植物表型检测移动机器人的整体外观示意图。

图2是左前机械腿变形模块外观示意图。

图3是左后机械腿变形模块外观示意图。

图4是右后机械腿变形模块外观示意图。

图5是右前前机械腿变形模块外观示意图。

图6是左前机械腿转向模块与动力模块的外观示意图。

图7是左后机械腿转向模块与动力模块的外观示意图。

图8是右后机械腿转向模块与动力模块的外观示意图。

图9是右前机械腿转向模块与动力模块的外观示意图。

图10是表型检测仓外观示意图。

图11是控制连接图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的一种变结构植物表型检测移动机器人包含包括车身1、表型检测仓2、左前机械腿3、左后机械腿4、右后机械腿5、右前机械腿6。

实施例一：

在图1中，所述的一种变结构植物表型检测移动机器人，其特征为，所述八边体车体1内部中空与仓体21配合安装，前左侧面15与左前机械腿3固装，前右侧面16与右前机械腿6固装，后左侧面17与左后机械腿4固装，后右侧面18与右后机械腿5固装；所述左前机械腿3转向模块32与变形模块31通过法兰325连接，转向模块32的转向电机321与动力模块车叉331通过联轴器322同轴连接，车叉331与深沟球轴承323、圆锥滚子轴承324同轴连接；所述左后机械腿4转向模块42与变形模块41通过法兰425固装，转向模块42的转向电机421与动力模块车叉441通过联轴器422连接，车叉441与深沟球轴承423、圆锥滚子轴承424连接；所述右后机械腿5转向模块52与变形模块51通过法兰525固装，转向模块52的转向电机521与动力模块车叉541通过联轴器522连接，车叉541与深沟球轴承523、圆锥滚子轴承524连接，所述右前机械腿6转向模块62与变形模块61通过法兰625固装，转向模块62的转向电机621与动力模块车叉641通过联轴器622连接，车叉641与深沟球轴承623、圆锥滚子轴承624连接。

在图2中，所述的一种变结构植物表型检测移动机器人，其特征为，所述左前机械腿3中，变形模块31包含连接件3111、连接件3112、外壳312、外壳313、上左轴承座3141、上右轴承座3142、下右轴承座3143、下左轴承座3144、旋转支撑圆杆3151、旋转支撑圆杆3152、旋转支撑圆杆3153、旋转支撑圆杆3154、平行支撑方杆3161、平行支撑方杆3162、左上鱼眼轴承3171、右下鱼眼轴承3172、推力连接管3181、推力连接管3182、动力推杆319；所述动力推杆319头部与推力连接管3181带有安装孔一端固装，推力连接管3181带有螺纹的另一端与左上鱼眼轴承3171外牙端旋转连接，左上鱼眼轴承3171与旋转支撑圆杆3151同轴旋转连接，旋转支撑圆杆3151先与平行支撑方杆3161一端固装，再与上左轴承座3141同轴旋转连接，上左轴承座3141有安装孔一端与外壳313内面固装，外壳313上部与连接件3111固装，平行支撑方杆3161另一端与旋转支撑圆杆3152固装，旋转支撑圆杆3152尾端与上右轴承座3142同轴旋转连接，上右轴承座3142有安装孔一端与外壳312内面固装，动力推杆319带码盘一端的尾部与推力连接管3182带有安装孔一端固装，推力连接管3182带有内螺纹的另一端与右下鱼眼轴承3172外牙端旋转连接，右下鱼眼轴承3172与旋转支撑圆杆3153同轴旋转连接，旋转支撑圆杆3153先与平行支撑方杆3162一端固装，再与下右轴承座3143同轴旋转连接，下右轴承座3143有安装孔一端与外壳312内面固装，平行支撑方杆3162另一端与旋转支撑圆杆3154固装，旋转支撑圆杆3154尾端与下左轴承座3144同轴旋转连接，下左轴承座3144有安装孔一端与外壳313内面固装，外壳313的下部与连接件3112固装。

在图3中，所述的一种变结构植物表型检测移动机器人，其特征为，所述左前机械腿4中，变形模块41包含连接件4111、连接件4112、外壳412、外壳413、上左轴承座4141、上右轴承座4142、下右轴承座4143、下左轴承座4144、旋转支撑圆杆4151、旋转支撑圆杆4152、旋转支撑圆杆4153、旋转支撑圆杆4154、平行支撑方杆4161、平行支撑方杆4162、左上鱼眼轴承4171、右下鱼眼轴承4172、推力连接管4181、推力连接管4182、动力推杆419；所述动力推杆419头部与推力连接管4181带有安装孔一端固装，推力连接管4181带有螺纹的另一端与左上鱼眼轴承4171外牙端旋转连接，左上鱼眼轴承4171与旋转支撑圆杆4151同轴旋转连接，旋转支撑圆杆4151先与平行支撑方杆4161一端固装，再与上左轴承座4141同轴旋转连接，上左轴承座4141有安装孔一端与外壳413内面固装，外壳413上部与连接件4111固装，平行支撑方杆4161另一端与旋转支撑圆杆4152固装，旋转支撑圆杆4152尾端与上右轴承座4142同轴旋转连接，上右轴承座4142有安装孔一端与外壳412内面固装，动力推杆419带码盘一端的尾部与推力连接管4182带有安装孔一端固装，推力连接管4182带有内螺纹的另一端与右下鱼眼轴承4172外牙端旋转连接，右下鱼眼轴承4172与旋转支撑圆杆4153同轴旋转连接，旋转支撑圆杆4153先与平行支撑方杆4162一端固装，再与下右轴承座4143同轴旋转连接，下右轴承座4143有安装孔一端与外壳412内面固装，平行支撑方杆4162另一端与旋转支撑圆杆4154固装，旋转支撑圆杆4154尾端与下左轴承座4144同轴旋转连接，下左轴承座4144有安装孔一端与外壳413内面固装，外壳413的下部与连接件4112固装。

在图4中，所述的一种变结构植物表型检测移动机器人，其特征为，所述左前机械腿5中，变形模块51包含连接件5111、连接件5112、外壳512、外壳513、上左轴承座5141、上右轴承座5142、下右轴承座5143、下左轴承座5144、旋转支撑圆杆5151、旋转支撑圆杆5152、旋转支撑圆杆5153、旋转支撑圆杆5154、平行支撑方杆5161、平行支撑方杆5162、左上鱼眼轴承5171、右下鱼眼轴承5172、推力连接管5181、推力连接管5182、动力推杆519；所述动力推杆519头部与推力连接管5181带有安装孔一端固装，推力连接管5181带有螺纹的另一端与左上鱼眼轴承5171外牙端旋转连接，左上鱼眼轴承5171与旋转支撑圆杆5151同轴旋转连接，旋转支撑圆杆5151先与平行支撑方杆5161一端固装，再与上左轴承座5141同轴旋转连接，上左轴承座5141有安装孔一端与外壳513内面固装，外壳513上部与连接件5111固装，平行支撑方杆5161另一端与旋转支撑圆杆5152固装，旋转支撑圆杆5152尾端与上右轴承座5142同轴旋转连接，上右轴承座5142有安装孔一端与外壳512内面固装，动力推杆519带码盘一端的尾部与推力连接管5182带有安装孔一端固装，推力连接管5182带有内螺纹的另一端与右下鱼眼轴承5172外牙端旋转连接，右下鱼眼轴承5172与旋转支撑圆杆5153同轴旋转连接，旋转支撑圆杆5153先与平行支撑方杆5162一端固装，再与下右轴承座5143同轴旋转连接，下右轴承座5143有安装孔一端与外壳512内面固装，平行支撑方杆5162另一端与旋转支撑圆杆5154固装，旋转支撑圆杆5154尾端与下左轴承座5144同轴旋转连接，下左轴承座5144有安装孔一端与外壳513内面固装，外壳513的下部与连接件5112固装。

在图5中，所述的一种变结构植物表型检测移动机器人，其特征为，所述左前机械腿6中，变形模块61包含连接件6111、连接件6112、外壳612、外壳613、上左轴承座6141、上右轴承座6142、下右轴承座6143、下左轴承座6144、旋转支撑圆杆6151、旋转支撑圆杆6152、旋转支撑圆杆6153、旋转支撑圆杆6154、平行支撑方杆6161、平行支撑方杆6162、左上鱼眼轴承6171、右下鱼眼轴承6172、推力连接管6181、推力连接管6182、动力推杆619；所述动力推杆619头部与推力连接管6181带有安装孔一端固装，推力连接管6181带有螺纹的另一端与左上鱼眼轴承6171外牙端旋转连接，左上鱼眼轴承6171与旋转支撑圆杆6151同轴旋转连接，旋转支撑圆杆6151先与平行支撑方杆6161一端固装，再与上左轴承座6141同轴旋转连接，上左轴承座6141有安装孔一端与外壳613内面固装，外壳613上部与连接件6111固装，平行支撑方杆6161另一端与旋转支撑圆杆6152固装，旋转支撑圆杆6152尾端与上右轴承座6142同轴旋转连接，上右轴承座6142有安装孔一端与外壳612内面固装，动力推杆619带码盘一端的尾部与推力连接管6182带有安装孔一端固装，推力连接管6182带有内螺纹的另一端与右下鱼眼轴承6172外牙端旋转连接，右下鱼眼轴承6172与旋转支撑圆杆6153同轴旋转连接，旋转支撑圆杆6153先与平行支撑方杆6162一端固装，再与下右轴承座6143同轴旋转连接，下右轴承座6143有安装孔一端与外壳612内面固装，平行支撑方杆6162另一端与旋转支撑圆杆6154固装，旋转支撑圆杆6154尾端与下左轴承座6144同轴旋转连接，下左轴承座6144有安装孔一端与外壳613内面固装，外壳613的下部与连接件6112固装。

在图6中，所述的一种变结构植物表型检测移动机器人，其特征为，左前机械腿3中的所述转向模块32包含转向电机321、联轴器322、深沟球轴承323、圆锥滚子轴承324、法兰盘325、隔板326；转向电机321的输出轴与联轴器322一端同轴固装，转向电机321的安装面与法兰325一端固装，深沟球轴承323与法兰325滑动连接，圆锥滚子轴承324与法兰325滑动连接，法兰325的另一端与外壳312内部固装，隔板326与外壳312内部固装；动力模块33包含车叉331、动力轮332；车叉331与动力轮332同轴固装。

在图7中，所述的一种变结构植物表型检测移动机器人，其特征为，右后机械腿中的转向模块42包含转向电机421、联轴器422、深沟球轴承423、圆锥滚子轴承424、法兰盘425、隔板426；转向电机421的输出轴与联轴器422一端同轴固装，转向电机421的安装面与法兰425一端固装，深沟球轴承423与法兰425滑动连接，圆锥滚子轴承424与法兰425滑动连接，法兰425的另一端与外壳412内部固装，隔板426与外壳412内部固装；动力模块43包含车叉431、动力轮432；车叉431与动力轮432同轴固装。

在图8中，所述的一种变结构植物表型检测移动机器人，其特征为，左后机械腿中的转向模块52包含转向电机521、联轴器522、深沟球轴承523、圆锥滚子轴承524、法兰盘525、隔板526；转向电机521的输出轴与联轴器522一端同轴固装，转向电机521的安装面与法兰525一端固装，深沟球轴承523与法兰525滑动连接，圆锥滚子轴承524与法兰525滑动连接，法兰525的另一端与外壳512内部固装，隔板526与外壳512内部固装；动力模块53包含车叉531、动力轮532；车叉531与动力轮532同轴固装。

在图9中，所述的一种变结构植物表型检测移动机器人，其特征为，左前机械腿中的所述转向模块62包含转向电机621、联轴器622、深沟球轴承623、圆锥滚子轴承624、法兰盘625、隔板626；转向电机621的输出轴与联轴器622一端同轴固装，转向电机621的安装面与法兰625一端固装，深沟球轴承623与法兰625滑动连接，圆锥滚子轴承624与法兰625滑动连接，法兰625的另一端与外壳612内部固装，隔板626与外壳612内部固装；动力模块63包含车叉631、动力轮632；车叉631与动力轮632同轴固装。

在图10中，所述的一种变结构植物表型检测移动机器人，其特征为，所述表型检测仓2的仓体21底部与双目高光谱摄像头23固装，仓体21的底部与补光灯22固装。

在图11中，所述的一种变结构植物表型检测移动机器人，其特征为，其控制电路连接部分，其中，工控机与MCU作为控制终端，视觉摄像头、GPS模块、激光雷达分别通过串口与工控机连接来实现机器人的自主导航；工控机通过485总线分别与右前转向电机驱动器、右后转向电机驱动器、左前转向电机驱动器、左后转向电机驱动器连接，其中右前转向电机驱动器与右前转向电机连接，右前转向电机装有码盘21，码盘21反馈角度信息给右前转向电机驱动器，右后转向电机驱动器与右后转向电机连接，右后转向电机装有码盘22，码盘22反馈角度信息给右后转向电机驱动器，左后转向电机驱动器与左后转向电机相连，左后转向电机装有码盘23，码盘23反馈角度信息给左后转向电机驱动器，左前转向电机驱动器与左前转向电机相连，左前转向电机装有码盘24，码盘24反馈角度信息给左前转向电机驱动器，工控机发送指令给右前转向电机驱动器、右后转向电机驱动器、左后转向电机驱动器、左前转向电机驱动器，右前转向电机驱动器、右后转向电机驱动器、左后转向电机驱动器、左前转向电机驱动器分别控制右前转向电机、右后转向电机、左后转向电机、左前转向电机完成机器人转向动作，工控机通过485总线分别与右前直流电机驱动器、右后直流电机驱动器、左前直流电机驱动器、左后直流电机驱动器连接，其中右前直流电机驱动器与右前直流电机连接，右前直流电机装有码盘11，码盘11反馈角度信息给右前直流电机驱动器，右后直流电机驱动器与右后直流电机连接，右后直流电机装有码盘12，码盘12反馈角度信息给右后直流电机驱动器，左后直流电机驱动器与左后直流电机相连，左后直流电机装有码盘13，码盘13反馈角度信息给左后直流电机驱动器，左前直流电机驱动器与左前直流电机相连，左前直流电机装有码盘14，码盘14反馈角度信息给左前直流电机驱动器，工控机发送指令给右前直流电机驱动器、右后直流电机驱动器、左后直流电机驱动器、左前直流电机驱动器，右前直流电机驱动器、右后直流电机驱动器、左后直流电机驱动器、左前直流电机驱动器分别控制右前直流电机、右后直流电机、左后直流电机、左前直流电机完成机器人前进、后退动作，超声波传感器与MCU通过I/O口连接，MCU与工控机通过串口电路连接，实现避障功能；右前推杆电机驱动器与MCU通过I/O口连接，右前推杆电机与右前推杆电机驱动器直接连接，另外右前推杆电机与MSU之间还连接有霍尔传感器1；右后推杆电机驱动器与MCU通过I/O口连接，右后推杆电机与右后推杆电机驱动器直接连接，另外右后推杆电机与MSU之间还连接有霍尔传感器2；左后推杆电机驱动器与MCU通过I/O口连接，左后推杆电机与左后推杆电机驱动器直接连接，另外左后推杆电机与MSU之间还连接有霍尔传感器3；左前推杆电机驱动器与MCU通过I/O口连接，左前推杆电机与左前推杆电机驱动器直接连接，另外左前推杆电机与MSU之间还连接有霍尔传感器4，工控机将指令发送给MCU，MCU将指令解释后发送信号指令給右前推杆电机驱动器、右后推杆电机驱动器、左后推杆电机驱动器、左前推杆电机驱动器，右前推杆电机、右后推杆电机、左后推杆电机、左前推杆电机根据信号指令来完成伸缩运动。