智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及智能機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的適應(yīng)于農(nóng)田或是果園環(huán)境的移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)。
二、【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進(jìn)步，自動(dòng)化程度日益提高，涉及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器人智能化程度也在不斷提高。農(nóng)業(yè)機(jī)器人屬于機(jī)器人范疇，是融合檢測(cè)傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和精密機(jī)械技術(shù)等多種技術(shù)于一體的交叉學(xué)科。農(nóng)業(yè)機(jī)器人推動(dòng)了農(nóng)業(yè)向自動(dòng)化，智能化方向發(fā)展，隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展如果園采摘，農(nóng)田噴霧，溫濕度檢測(cè)等等，極大的推動(dòng)了帶有GPS定位導(dǎo)航功能的智能農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展?！稗r(nóng)業(yè)的根本出路在于機(jī)械化”，研制適合于我國(guó)農(nóng)業(yè)國(guó)情的農(nóng)業(yè)機(jī)器人利于改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，緩解勞動(dòng)力壓力，對(duì)發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新具有重要意義。根據(jù)作業(yè)工種不同，農(nóng)業(yè)機(jī)器人又可分為鋤草機(jī)器人、施藥施肥機(jī)器人、釆摘機(jī)器人等，每一種機(jī)器人都有各自的特點(diǎn)和任務(wù)要求。本發(fā)明正是基于改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中作業(yè)人員的操作性，舒適性，提高作業(yè)效率，以及勝任一些極端惡劣的農(nóng)田環(huán)境而研宄制造的一款滿(mǎn)足多作業(yè)要求的多功能智能移動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)器人平臺(tái)。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)，該平臺(tái)不僅可做教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，更為設(shè)施農(nóng)業(yè)智能機(jī)械的研發(fā)提供切實(shí)可行的實(shí)施方案和性能分析，為加快設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮重要作用。
[0004]一種智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)，包括四輪后驅(qū)移動(dòng)平臺(tái)和嵌入式自動(dòng)控制系統(tǒng)。嵌入式自動(dòng)控制系統(tǒng)控制可同時(shí)控制后驅(qū)行走機(jī)構(gòu)前進(jìn)，前置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向，抓取機(jī)構(gòu)抓取目標(biāo)。
[0005]所述的四輪后驅(qū)移動(dòng)平臺(tái)包括載體車(chē)廂、后驅(qū)行走機(jī)構(gòu)、前置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和前端抓取機(jī)構(gòu)。
[0006]所述的后驅(qū)行走機(jī)構(gòu)由安裝在載體車(chē)廂底面后部骨架上的兩個(gè)完全相同的對(duì)稱(chēng)配置的行走驅(qū)動(dòng)總成構(gòu)成；所述的行走驅(qū)動(dòng)總成包括安裝在骨架上的固定支架、安裝在固定支架上的伺服電機(jī)、安裝在固定支架下部的車(chē)輪和安裝在固定支架轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述的前置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由安裝在載體車(chē)廂底面前部固定鋼板上的兩個(gè)完全相同對(duì)稱(chēng)配置的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)總成構(gòu)成；所述轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)總成包括安裝在固定鋼板上的轉(zhuǎn)向支架、安裝在轉(zhuǎn)向支架上部的伺服電機(jī)(減速比100比I)、安裝在轉(zhuǎn)向支架下部的車(chē)輪和安裝在轉(zhuǎn)向支架上的帶張緊輪的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0007]所述載體車(chē)廂底面前部安裝有固定鋼板用于固定前置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；載體車(chē)廂底面后部安裝有固定骨架用于固定后驅(qū)行走機(jī)構(gòu)；
[0008]所述前端抓取機(jī)構(gòu)包括安裝在載體車(chē)廂前端由同步帶驅(qū)動(dòng)的機(jī)械臂轉(zhuǎn)盤(pán)和安裝在機(jī)械臂轉(zhuǎn)盤(pán)上的三段式機(jī)械臂以及安裝在三段式機(jī)械臂末端的四自由度機(jī)械手爪；機(jī)械臂轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)械手爪通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0009]所述的嵌入式自動(dòng)控制系統(tǒng)包括安裝在載體車(chē)廂內(nèi)的工控機(jī)、機(jī)械臂末端的單目攝像頭、載體車(chē)廂頂部分居兩側(cè)的雙目攝像頭；工控機(jī)包括以stm32F103zet6為核心的控制板以及通過(guò)CAN總線(xiàn)分別與控制板連接的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、GPS接收機(jī)和圖像信息采集卡；圖像信息采集卡通過(guò)RS232與上述機(jī)械臂末端的單目攝像頭、載體車(chē)廂上部分居兩側(cè)的雙目攝像頭連接并采集其圖像信息上傳給工控機(jī)，GPS接收機(jī)將當(dāng)前移動(dòng)平臺(tái)的GPS信息通過(guò)CAN總線(xiàn)上傳給工控機(jī)，工控機(jī)將得到的圖像信息與GPS信息綜合分析后通過(guò)各伺服電機(jī)對(duì)應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)器分別向后輪驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)、前輪轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)、機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)伺服電機(jī)和機(jī)械手抓取機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)發(fā)送不同的PWM脈沖，并根據(jù)伺服電機(jī)的反饋信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)移動(dòng)平臺(tái)各機(jī)構(gòu)的協(xié)同作業(yè)以達(dá)到設(shè)定運(yùn)行軌跡進(jìn)行農(nóng)田作業(yè)；此外，工控機(jī)與各伺服電機(jī)均由安裝在載體車(chē)廂內(nèi)60V50AH的蓄電池通過(guò)電纜供電，其中工控機(jī)通過(guò)降壓模塊將電壓由60V降為5V間接供電。
四、【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1農(nóng)業(yè)機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)整體配置示意圖
[0011]圖2后輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
[0012]圖3前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
[0013]圖4抓取機(jī)構(gòu)系統(tǒng)
[0014]圖5控制系統(tǒng)
[0015]圖中:
[0016]1.固定架2.帶座軸承安裝臺(tái)a 3.帶座軸承a 4.套筒a 5.鏈輪6.鏈條7.法蘭套筒8.輪軸軸承9.銷(xiāo)軸a 10.鏈輪11.后輪輪軸12.伺服電機(jī)a 13后輪14.階梯軸15.同步帶輪a 16.深溝球軸承17.轉(zhuǎn)向支架固定件18.轉(zhuǎn)向支架固定件b 19.卡簧環(huán)形凹槽20.推力球軸承21.轉(zhuǎn)向支架22.套筒b 23.輪軸24.前輪25.同步帶a 26.同步帶張緊輪27.同步帶張緊輪固定座28.套筒c 29.帶座軸承b 30.帶座軸承安裝臺(tái)b31.同步帶輪b 32.載體車(chē)廂底部前端固定板33伺服電機(jī)b 34.伺服電機(jī)c 35.同步帶輪c 36.同步帶c 37.同步帶轉(zhuǎn)盤(pán)38.機(jī)械臂安裝底座39.機(jī)械臂a 40.大U型連接件a 41.伺服電機(jī)d 42.套筒d 43.帶座軸承c 44.小U型連接件a 45.機(jī)械臂b 46.大U型連接件b 47.帶座軸承d 48.伺服電機(jī)e 49.小U型連接件b 50.機(jī)械臂c 51.單目攝像頭52.機(jī)械手爪
五、【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖2給出的后輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝示意圖所示，固定架⑴上部通過(guò)螺栓連接固定到載體車(chē)廂底面骨架上，伺服電機(jī)a(12)也是由螺栓連接橫向水平安裝到固定架(I)中部，一側(cè)開(kāi)有鍵槽的套筒a(4)與伺服電機(jī)a(12)之間通過(guò)鍵鏈接，套筒a(4)另一側(cè)通過(guò)緊定螺釘與帶座軸承a(3)周向固定，帶座軸承a(3)則通過(guò)螺栓連接安裝到固定架(I)的帶座軸承安裝臺(tái)a(2)上，這樣就保證了套筒a(4)轉(zhuǎn)動(dòng)的平穩(wěn)性，確保無(wú)撓動(dòng)，套筒a(4)中部安裝鏈輪(5)，鏈輪(5)與套筒a(4)上開(kāi)螺紋孔，這樣其周向固定通過(guò)緊定螺釘實(shí)現(xiàn)。后輪(13)通過(guò)螺栓與后輪輪軸(11)固定，輪軸軸承(8)內(nèi)圈通過(guò)過(guò)盈連接安裝到后輪輪軸
(11)上，輪軸軸承(8)外圈以相同的連接方式安裝到法蘭套筒(7)內(nèi)側(cè)，法蘭套筒(7)則通過(guò)螺栓安裝到固定架(I)上，輪軸上裝有鏈輪(10)，周向固定通過(guò)銷(xiāo)軸(9)旋入螺紋孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)。鏈輪(5)與鏈輪(10)保持在同一垂直面內(nèi)，二者通過(guò)鏈條(6)構(gòu)成鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由此伺服電機(jī)將動(dòng)力輸送到后驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。伺服電機(jī)電源線(xiàn)與控制線(xiàn)通過(guò)固定架上部中空的圓筒通道分別連接到載體車(chē)廂內(nèi)的蓄電池電源接口，伺服驅(qū)動(dòng)器的RS232接口。
[0018]如圖3前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安裝示意圖所示，轉(zhuǎn)向支架上部階梯軸(14)上套有(20)，套在階梯軸(14)上的轉(zhuǎn)向支架固定件a(17)用螺栓安裝到載體車(chē)廂底部前端固定板(32)上，其中階梯軸(14)上部開(kāi)有卡簧環(huán)形凹糟(19)，由卡簧防止轉(zhuǎn)向支架(8)的上下浮動(dòng)，轉(zhuǎn)向支架固定件(4)內(nèi)嵌軸承(3)，由此保證前輪轉(zhuǎn)向支架(21)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持豎直無(wú)偏斜，轉(zhuǎn)向支架階梯軸(14)最上部通過(guò)緊定螺釘安裝同步帶輪(15)，前輪(24)通過(guò)輪軸(23)，套筒b(22),螺栓安裝到前輪轉(zhuǎn)向支架(21)上，控制轉(zhuǎn)向的伺服電機(jī)b