一种智慧农业绳驱并联机器人

技术领域

本发明涉及农业设备技术领域，具体而言，涉及一种智慧农业绳驱并联机器人。

背景技术

现有农业生产中，经常需要对农作物进行浇灌、喷洒农药等操作，目前主要是通过无人机或行走型农业机器人进行操作。无人机续航能力差、承重少，无人机大多应用在农业中的喷洒农药这一环节，而面对大面积的需要喷洒农药的土地，无人机需要多次返回重新添加燃料与农药进行再次喷洒，效果差并且成本较高。现在多用行走型农业机器人对无人机进行供电与补给以解决无人机的缺陷。

行走型农业机器人对道路要求高，此类机器人解决了无人机承重不足，续航能力差的缺点，但需要在平坦的地面运行，并且要在农田之间留出道路供机器人行动，具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智慧农业绳驱并联机器人，其续航能力强，不会受到地形的限制，便于对农作物进行浇灌、喷洒农药等操作。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种智慧农业绳驱并联机器人，包括末端执行器和环绕末端执行器设置的多个支架，任一支架设有拉绳和用于收放拉绳的驱动组件；拉绳的一端与驱动组件连接，拉绳的另一端与末端执行器连接。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述驱动组件包括滑块、设于支架的驱动电机以及与驱动电机传动连接的螺杆；滑块设有螺孔，螺杆穿过螺孔；拉绳远离末端执行器的一端与滑块连接。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述支架设有与螺杆平行的导向杆，滑块滑动套设于导向杆。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述支架设有滑轮，拉绳绕设于滑轮外侧壁。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述支架设有安装板，安装板设有轴承；轴承包括转动连接的内圈和外圈，外圈固定于安装板，驱动电机的传动轴和螺杆均固定于内圈。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述还包括控制器，支架设有与滑块配合的接近开关；接近开关与驱动电机均与控制器电连接。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述驱动电机为步进电机。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述任意相邻两个支架之间设有连接杆，连接杆的一端与一个支架连接，连接杆的另一端与另一个支架连接。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述支架的数量为六个，六个支架均匀间隔设于同一个圆的圆周；末端执行器设于六个支架围成圆的圆心位置。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述六个支架依次分为第一支架、第二支架、第三支架、第四支架、第五支架和第六支架；第一支架、第三支架与第五支架对应的拉绳均与末端执行器的轴心位置连接；第二支架、第四支架和第六支架对应的拉绳与末端执行器的连接点位于同一个圆的圆周。

相对于现有技术，本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明实施例提供一种智慧农业绳驱并联机器人，包括末端执行器和环绕末端执行器设置的多个支架，任一支架设有拉绳和用于收放拉绳的驱动组件；拉绳的一端与驱动组件连接，拉绳的另一端与末端执行器连接。

实际使用时，多个支架可安装于田地等农作物生长的地方，多个支架将农作物包围，不会受到地形的限制；末端执行器可为药物喷洒装置、浇水装置、施肥装置等。比如当需要喷洒农药时，末端执行器采用药物喷洒装置，比如药物喷头、喷水管等物体；当需要浇水时，末端执行器采用浇水装置，比如浇水喷头、喷水管等物体；当需要施肥时，末端执行器采用施肥装置，比如施肥喷头、施肥罐等物体。驱动组件可连接家用电源用于供电，如此智慧农业绳驱并联机器人整体续航能力强。

比如当需要喷洒农药时，末端执行器采用药物喷洒装置，驱动组件驱动拉绳移动，对拉绳进行收放，如此通过各个驱动组件对应的拉绳拉动末端执行器移动到需要喷洒农药的地方即可，药物喷洒装置启动以喷洒农药。当需要浇灌时，操作同上，如此便于对农作物进行浇灌、喷洒农药等操作。

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为本发明实施例提供的智慧农业绳驱并联机器人的俯视图；

图2为本发明实施例提供的驱动组件的正视图；

图3为本发明实施例提供的末端执行器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的轴承位置的局部剖视图。

图标：1-末端执行器；2-支架；3-拉绳；4-驱动电机；5-螺杆；6-滑块；7-导向杆；8-滑轮；9-安装板；10-轴承；11-接近开关；12-连接杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或者竖直，而是可以稍微的倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对于“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1-图4，本实施例提供一种智慧农业绳驱并联机器人，包括末端执行器1和环绕末端执行器1设置的多个支架2，任一支架2设有拉绳3和用于收放拉绳3的驱动组件；拉绳3的一端与驱动组件连接，拉绳3的另一端与末端执行器1连接。

实际使用时，多个支架2可安装于田地等农作物生长的地方，多个支架2将农作物包围，末端执行器1位于农作物上方，不会受到地形的限制；末端执行器1可为药物喷洒装置、浇水装置、施肥装置等。比如当需要喷洒农药时，末端执行器1采用药物喷洒装置，比如药物喷头、喷水管等物体；当需要浇水时，末端执行器1采用浇水装置，比如浇水喷头、喷水管等物体；当需要施肥时，末端执行器1采用施肥装置，比如施肥喷头、施肥罐等物体。驱动组件可连接家用电源用于供电，如此智慧农业绳驱并联机器人整体续航能力强。

比如当需要喷洒农药时，末端执行器1采用药物喷洒装置，驱动组件驱动拉绳3移动，对拉绳3进行收放，如此通过各个驱动组件对应的拉绳3拉动末端执行器1移动到需要喷洒农药的地方即可，药物喷洒装置启动以喷洒农药。当需要浇灌时，操作同上，如此便于对农作物进行浇灌、喷洒农药等操作。可选地，本实施例的末端执行器1还可采用采摘机，智慧农业绳驱并联机器人可安装于果树地等位置，便于通过采摘机对果实进行采摘。

本申请的智慧农业绳驱并联机器人具有较高的应用价值：

应用价值一：一台智慧农业绳驱并联机器人就可满足多种农业生产需要，降低多机器人采购成本。

传统的智能农业机器人，如采摘机器人、播种无人车、植保无人机等，往往功能单一，想要实现其他功能只能购买对应的机器人，因此，想要实现一套完整的多功能智能农业机器人系统的价格昂贵。而本申请的末端执行器1依靠拉绳3牵引，拆装更换末端执行器1十分方便，拉绳3承重能力强，也可在末端执行器1上部署多个功能模块。末端执行器1的可更换性或搭载多模块的末端执行器1，都能保证使用一台智慧农业绳驱并联机器人就能实现多种功能，与购买多台单一功能的智慧农业绳驱并联机器人相比，投入资金大大降低。

应用价值二：机器人视觉系统全天候监测农田，与机器人运动系统深度融合，自主检测、自主导航、自动作业，及时处理响应各类新情况。

传统的智能农业机器人往往都是在预定时间点开展工作，在下一次时间点到来前，无法对农田内新出现的情况及时作出响应。例如，农药喷洒无人机，在下一次喷洒时间点到达前，农田内可能会发生新的虫害，但无人机无法及时对新虫害进行响应和处理。

而该款机器人的末端执行器1可搭载视觉系统，视觉系统与机器人运动系统深度融合，形成了适用于机器人的视觉检测反馈控制系统。以农药喷洒为例，本申请的机器人拥有两种工作模式，可以按照预定时间沿着预设路径对沿途农作物进行喷洒，在未到达下一次喷洒时间点时，机器人使用末端执行器1搭载的视觉系统在农田内进行巡视监测，基于目标检测算法，可以识别农田的虫害，当检测到新虫害时，使用双目视觉系统进行测距，计算出虫害位点空间坐标，运动控制系统对拉绳3进行收发，控制末端执行器1到达虫害位点，向目标点位喷洒农药，及时处理新虫害。

应用价值三：末端执行器1多传感器与农用功能部件协同控制，远程采集农田信息，足不出户就能开展农业活动。

以喷洒为例，在机器人末端执行器1执行器上部署单片机同时控制传感器与喷洒水泵，传感器采集到的数据由单片机发送至上位机，再由上位机通过网络传输到服务器后台，实时反馈到前端的用户界面。用户在交互界面中下达喷洒指令，转换为水泵控制信号通过单片机完成对喷洒的控制。用户可根据农田环境信息、视觉系统返回的作物图片掌握农田状况，针对不同作物喜水喜旱的特性，灵活调整工作模式，足不出户就能开展农业活动。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述驱动组件包括滑块6、设于支架2的驱动电机4以及与驱动电机4传动连接的螺杆5；滑块6设有螺孔，螺杆5穿过螺孔；拉绳3远离末端执行器1的一端与滑块6连接。

本发明通过设置驱动组件包括滑块6、设于支架2的驱动电机4以及与驱动电机4传动连接的螺杆5；如此可通过驱动电机4驱动螺杆5转动，转动的螺杆5带动滑块6沿着螺杆5上下滑动，如此通过滑动的滑块6带动拉绳3移动以拉动末端执行器1，如此便于末端执行器1位置的调整。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述支架2设有与螺杆5平行的导向杆7，滑块6滑动套设于导向杆7。

本发明通过设置导向杆7，滑块6滑动套设于导向杆7，一方面，导向杆7可以对滑块6的滑动进行导向，另一方面，导向杆7可以防止滑块6相对于螺杆5进行转动，便于使滑块6在螺杆5的转动下沿着螺杆5滑动。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述支架2设有滑轮8，拉绳3绕设于滑轮8外侧壁。

本发明通过设置滑轮8，拉绳3绕设于滑轮8外侧壁，如此便于对拉绳3进行转向，而且通过滑轮8的转动也便于拉绳3的移动，降低拉绳3受到的摩擦。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述支架2设有安装板9，安装板9设有轴承10；轴承10包括转动连接的内圈和外圈，外圈固定于安装板9，驱动电机4的传动轴和螺杆5均固定于内圈。

本发明通过设置安装板9，安装板9设有轴承10；如此通过驱动电机4的传动轴和螺杆5均固定于内圈，便于对驱动电机4的传动轴和螺杆5进行安装，也便于使转动的传动轴带动螺杆5进行转动。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述还包括控制器，支架2设有与滑块6配合的接近开关11；接近开关11与驱动电机4均与控制器电连接。

本发明通过设置接近开关11；接近开关11与驱动电机4均与控制器电连接，如此可通过接近开关11对滑块6可移动的最低位置进行控制，当滑块6移动到接近开关11的位置时，接近开关11触发，发送电信号到控制器，控制器控制驱动电机4停止工作防止滑块6继续滑动，或者控制器控制驱动电机4往与之前相反方向转动以使滑块6往与之前相反方向滑动。可选地，本实施例的控制器可采用线程机器人控制模块、电脑终端等用于控制。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述驱动电机4为步进电机。

步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。本发明通过设置驱动电机4为步进电机，如此便于对驱动电机4的转动角速度进行精确控制。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述任意相邻两个支架2之间设有连接杆12，连接杆12的一端与一个支架2连接，连接杆12的另一端与另一个支架2连接。

本发明通过设置连接杆12，连接杆12的一端与一个支架2连接，连接杆12的另一端与另一个支架2连接，如此通过连接杆12对任意相邻两个支架2之间的结构进行加固，提高智慧农业绳驱并联机器人整体的结构稳定性。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述支架2的数量为六个，六个支架2均匀间隔设于同一个圆的圆周；末端执行器1设于六个支架2围成圆的圆心位置。

本发明通过设置支架2的数量为六个，六个支架2均匀间隔设于同一个圆的圆周；末端执行器1设于六个支架2围成圆的圆心位置，如此便于通过六个支架2同时工作，使各个支架2对应的拉绳3移动以带动末端执行器1移动，便于对末端执行器1的位置进行调节。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，上述六个支架2依次分为第一支架2、第二支架2、第三支架2、第四支架2、第五支架2和第六支架2；第一支架2、第三支架2与第五支架2对应的拉绳3均与末端执行器1的轴心位置连接；第二支架2、第四支架2和第六支架2对应的拉绳3与末端执行器1的连接点位于同一个圆的圆周。

本发明通过设置第一支架2、第三支架2与第五支架2对应的拉绳3均与末端执行器1的轴心位置连接；如此可通过第一支架2、第三支架2与第五支架2对应的拉绳3对末端执行器1的轴心位置进行牵拉，如此末端执行器1的重量主要集中于第一支架2、第三支架2与第五支架2对应的拉绳3上，便于末端执行器1悬挂更加稳定。

由于第二支架2、第四支架2和第六支架2对应的拉绳3与末端执行器1的连接点位于同一个圆的圆周，因此可通过第二支架2、第四支架2和第六支架2对应的拉绳3对末端执行器1的位置进行调节，调节末端执行器1的倾斜状态、横向移动或纵向移动。

调节原理如下：以图1为例，规定最上方的支架2为第一支架2，沿逆时针方向依次为第二支架2、第三支架2、第四支架2、第五支架2和第六支架2；当需要调节末端执行器1往左移动时，第二支架2和第三支架2对应的滑块6往下移动，拉动拉绳3收缩；第一支架2、第四支架2、第五支架2和第六支架2对应的滑块6往上移动，拉绳3伸长，此时第二支架2和第三支架2对应的拉绳3拉动末端执行器1往左移动，完成末端执行器1位置的调整。末端执行器1需要调整成其他状态时，调节原理同上，各个支架2对应的拉绳3相互配合即可。

综上，本发明的实施例提供一种智慧农业绳驱并联机器人，包括末端执行器1和环绕末端执行器1设置的多个支架2，任一支架2设有拉绳3和用于收放拉绳3的驱动组件；拉绳3的一端与驱动组件连接，拉绳3的另一端与末端执行器1连接。

实际使用时，多个支架2可安装于田地等农作物生长的地方，多个支架2将农作物包围，不会受到地形的限制；末端执行器1可为药物喷洒装置、浇水装置、施肥装置等。比如当需要喷洒农药时，末端执行器1采用药物喷洒装置，比如药物喷头、喷水管等物体；当需要浇水时，末端执行器1采用浇水装置，比如浇水喷头、喷水管等物体；当需要施肥时，末端执行器1采用施肥装置，比如施肥喷头、施肥罐等物体。驱动组件可连接家用电源用于供电，如此智慧农业绳驱并联机器人整体续航能力强。

比如当需要喷洒农药时，末端执行器1采用药物喷洒装置，驱动组件驱动拉绳3移动，对拉绳3进行收放，如此通过各个驱动组件对应的拉绳3拉动末端执行器1移动到需要喷洒农药的地方即可，药物喷洒装置启动以喷洒农药。当需要浇灌时，操作同上，如此便于对农作物进行浇灌、喷洒农药等操作。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。