CN110155195B - 一种能适应多种路况的农田机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种能适应多种路况的农田机器人，所述农田机器人包括车体以及安装于所述车体上的行走机构，所述行走机构包括履带式行走机构、轮式行走机构和起落架，所述履带式行走机构安装于车体侧面，所述轮式行走机构设置于履带式行走机构与车体之间，所述起落架与车体侧面连接，所述轮式行走机构连接起落架并通过起落架控制所述轮式行走机构的收放。平坦路况时轮式行走，遇到复杂路况时履带式行走，对多种路况均具有较好的适应性，结构稳固耐用，造价低，维护工作量小，维护成本低。

Description

一种能适应多种路况的农田机器人

技术领域

本发明实施例涉及农业器械技术领域，具体涉及一种能适应多种路况的农田机器人。

背景技术

随着智能机器人技术的发展，农田机器人在农业领域也具有了较广泛的应用，农田机器人可代替人工进行自动化的农田作业，能有效帮助减少劳动成本，提高农业生产效率。农田机器人的工作环境多为室外的田间场所，行驶路况一般较为复杂和多样，既有平坦的地面，同时还有泥泞、碎石、上下坡道、障碍物、甚至壕沟等复杂路面，现有的农田机器人多采用单一的履带式或轮式行走机构，履带式机器人可以较好的适应各种路况，但是存在履带行进速度缓慢，转向不灵活，减震平稳效果不好，功耗高，磨损率高，增加维护量等问题，轮式机器人具有行进速度快，行驶灵活，功耗低，磨损相对低，减震效果好，行进时相对平稳等优势，但是一般只适合在相对平坦路段行驶，无法应对极端复杂路况。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种能适应多种路况的农田机器人，以解决现有的农田机器人多采用单一的行走机构，对多种复杂路况适应性差的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种能适应多种路况的农田机器人，所述农田机器人包括车体以及安装于所述车体上的行走机构，所述行走机构包括履带式行走机构、轮式行走机构和起落架，所述履带式行走机构安装于车体侧面，所述轮式行走机构设置于履带式行走机构与车体之间，所述起落架与车体侧面连接，所述轮式行走机构连接起落架并通过起落架控制所述轮式行走机构的收放。

进一步地，所述农田机器人还包括智能避障机构，所述智能避障机构包括安装于车体前后两端的红外雷达检测模块和超声波雷达检测模块。

进一步地，所述农田机器人还包括控制模块，所述红外雷达检测模块和超声波雷达检测模块均连接控制模块，所述控制模块连接行走机构。

进一步地，所述履带式行走机构包括履带、履带轮以及履带驱动电机，所述履带连接履带轮，所述履带轮连接履带驱动电机。

进一步地，所述起落架包括两组伸缩架和双轴步进电机，两组伸缩架分别连接所述双轴步进电机的两电机轴，所述伸缩架一侧与车体固定连接，另一侧连接轮式行走机构。

进一步地，所述伸缩架包括双向丝杆、两组丝杆螺母、第一关节和第二关节，所述双向丝杆与所述双轴步进电机的电机轴连接，两组所述丝杆螺母与所述双向丝杆螺纹连接并能在双向丝杆旋转的驱动下相对或相向运动，所述第一关节和第二关节分别设置于所述双向丝杆的两侧并均通过连杆可旋转连接两组丝杆螺母，所述第一关节与车体固定连接，所述第二关节连接轮式行走机构。

进一步地，所述第一关节和第二关节均包括第一旋转节、第二旋转节和第三旋转节，所述第一旋转节和第二旋转节分别通过连杆连接两组丝杆螺母，所述第一关节的第三旋转节与车体固定连接，所述第二关节的第三旋转节与轮式行走机构连接。

进一步地，所述丝杆螺母中心设置有与双向丝杆螺纹连接的横向螺纹孔，所述横向螺纹孔的两侧设置有两组分别与连杆可旋转连接的纵向连接槽。

进一步地，所述轮式行走机构包括两组行驶轮和行驶轮驱动电机，两组所述行驶轮分别连接起落架，所述行驶轮驱动电机连接行驶轮。

本发明实施例具有如下优点：

本发明实施例提出的一种能适应多种路况的农田机器人，包括履带式行走机构和轮式行走机构两种行走机构，通过起落架控制轮式行走机构的收放，平坦路况时放下轮式行走机构，轮式行走，履带式行走机构悬空，遇到复杂路况时将轮式行走机构收起，履带行走机构与地面接触，履带式行走，根据路面情况选择不同的行走机构，对多种路况均具有较好的适应性，机械式悬挂和起落设计，结构更加稳固耐用，造价低，维护工作量小，维护成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的一种能适应多种路况的农田机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种能适应多种路况的农田机器人行走机构的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的一种能适应多种路况的农田机器人起落架的结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的一种能适应多种路况的农田机器人第一关节的结构示意图；

图5为本发明实施例1提供的一种能适应多种路况的农田机器人第二关节的结构示意图；

图6为本发明实施例1提供的一种能适应多种路况的农田机器人履带式行走状态示意图；

图7为本发明实施例1提供的一种能适应多种路况的农田机器人轮式行走状态示意图；

图8为本发明实施例1提供的一种能适应多种路况的农田机器人智能避障机构的结构示意图。

图中：车体1、行走机构2、智能避障机构3、控制模块4、履带式行走机构21、轮式行走机构22、起落架23、红外雷达检测模块31、超声波雷达检测模块32、履带211、履带轮212、行驶轮221、伸缩架231、双轴步进电机232、双向丝杆2311、两组丝杆螺母2312、第一关节2313、第二关节2314、连杆2315、第一旋转节2316、第二旋转节2317、第三旋转节2318、横向螺纹孔23121、纵向连接槽23122。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了一种能适应多种路况的农田机器人，该农田机器人包括车体1以及安装于车体1上的行走机构2。行走机构2包括履带式行走机构21、轮式行走机构22和起落架23，履带式行走机构21安装于车体1侧面，轮式行走机构22设置于履带式行走机构21与车体1之间，如图2所示，起落架23与车体1侧面连接，轮式行走机构22连接起落架23并通过起落架23控制轮式行走机构22的收放。

履带式行走机构21包括履带211、履带轮212以及履带驱动电机，履带211连接履带轮212，履带轮212连接履带驱动电机，通过履带驱动电机驱动履带轮212实现履带式行走，如图6所示。轮式行走机构22包括两组行驶轮221和行驶轮驱动电机，两组行驶轮221分别连接起落架23，行驶轮驱动电机连接行驶轮221，通过行驶轮驱动电机驱动行驶轮221实现轮式行走，如图7所示，当起落架23收起状态时，轮式行走机构22收起于履带式行走机构21的内侧，此时履带式行走机构21与地面直接接触，当起落架23落下状态时，轮式行走机构22下落触地，且在轮式行走机构22的支撑作用下，履带式行走机构21连同车体1整体离地。

如图3所示，起落架23包括两组伸缩架231和双轴步进电机232，两组伸缩架231分别连接双轴步进电机232的两电机轴，伸缩架231一侧与车体1固定连接，另一侧连接轮式行走机构22。进一步地，伸缩架231包括双向丝杆2311、两组丝杆螺母2312、第一关节2313和第二关节2314，双向丝杆2311与双轴步进电机232的电机轴连接，双向丝杆2311上刻有旋向不同的两段螺纹，两组丝杆螺母2312与双向丝杆2311螺纹连接并能在双向丝杆2311旋转的驱动下相对或相向运动，第一关节2313和第二关节2314分别设置于双向丝杆2311的两侧并均通过连杆2315可旋转连接两组丝杆螺母2312，第一关节2313与车体1固定连接，第二关节2314连接轮式行走机构22。进一步地，如图4所示，第一关节2313和第二关节2314均包括第一旋转节2316、第二旋转节2317和第三旋转节2318，第一旋转节2316和第二旋转节2317分别通过连杆2315连接两组丝杆螺母2312，第一关节2313的第三旋转节2318与车体1固定连接，第二关节2314的第三旋转节2318与轮式行走机构22连接。进一步地，如图5所示，丝杆螺母2312中心设置有与双向丝杆2311螺纹连接的横向螺纹孔23121，横向螺纹孔的两侧设置有两组分别与连杆2315可旋转连接的纵向连接槽23122。

启动双轴步进电机232，电机轴旋转，带动两侧双向丝杆2311旋转，双向丝杆2311上的两组丝杆螺母2312相对或相向运动，由于第一关节2313与车体1固定连接，两侧的伸缩架231以第一关节2313处的固定连接点为支撑点上下收放，双轴步进电机232正反转实现对轮式行走机构22的收放控制。

由于农田机器人是在一定的任务区域内进行作业，而固定任务区域内的路况一般是相对单一的路况，因此对于履带式行走机构和轮式行走机构的选择，可以由工作人员根据农田机器人的具体任务区域进行预先设置，当农田机器人的任务区域内属于平坦路况时，则在作业前预先将农田机器人的行走机构切换至轮式，当当农田机器人的任务区域内属于复杂路况时，则在作业前预先将农田机器人的行走机构切换至履带式，无需在作业过程中进行不断的切换，维护工作量小，工作效率更高。

进一步地，农田机器人还包括智能避障机构3，智能避障机构3包括安装于车体1前后两端的红外雷达检测模块31和超声波雷达检测模块32。进一步地，农田机器人还包括控制模块4，如图8所示，红外雷达检测模块31和超声波雷达检测模块32均连接控制模块4，控制模块4连接行走机构2。红外雷达检测模块31和超声波雷达检测模块32分别通过发射红外或超声波检测周围障碍物，当检测到前方或周界有障碍物时，通过控制模块4控制行走机构2暂停并转向绕行，全方位的智能壁障绕行***，周界超声波雷达、红外雷达配合使用，具有在任务区域内，智能定位自绘自校正路线的能力。

本实施例的一种能适应多种路况的农田机器人，平坦路况时放下轮式行走机构22，轮式行走，履带式行走机构21悬空，遇到复杂路况时将轮式行走机构22收起，履带211行走机构2与地面接触，履带式行走，根据路面情况选择不同的行走机构2，对多种路况均具有较好的适应性，机械式悬挂和起落设计，结构更加稳固耐用，造价低，维护工作量小，维护成本低，全方位的智能壁障绕行***，能智能定位自绘自校正路线，适应性更强。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种能适应多种路况的农田机器人，其特征在于，所述农田机器人包括车体以及安装于所述车体上的行走机构，所述行走机构包括履带式行走机构、轮式行走机构和起落架，所述履带式行走机构安装于车体侧面，所述轮式行走机构设置于履带式行走机构与车体之间，所述起落架与车体侧面连接，所述轮式行走机构连接起落架并通过起落架控制所述轮式行走机构的收放；

所述起落架包括两组伸缩架和双轴步进电机，两组伸缩架分别连接所述双轴步进电机的两电机轴，所述伸缩架一侧与车体固定连接，另一侧连接轮式行走机构；

所述伸缩架包括双向丝杆、两组丝杆螺母、第一关节和第二关节，所述双向丝杆与所述双轴步进电机的电机轴连接，两组所述丝杆螺母与所述双向丝杆螺纹连接并能在双向丝杆旋转的驱动下相对或相向运动，所述第一关节和第二关节分别设置于所述双向丝杆的两侧并均通过连杆可旋转连接两组丝杆螺母，所述第一关节与车体固定连接，所述第二关节连接轮式行走机构；

所述第一关节和第二关节均包括第一旋转节、第二旋转节和第三旋转节，所述第一旋转节和第二旋转节分别通过连杆连接两组丝杆螺母，所述第一关节的第三旋转节与车体固定连接，所述第二关节的第三旋转节与轮式行走机构连接；

所述丝杆螺母中心设置有与双向丝杆螺纹连接的横向螺纹孔，所述横向螺纹孔的两侧设置有两组分别与连杆可旋转连接的纵向连接槽。

2.根据权利要求1所述的一种能适应多种路况的农田机器人，其特征在于，所述农田机器人还包括智能避障机构，所述智能避障机构包括安装于车体前后两端的红外雷达检测模块和超声波雷达检测模块。

3.根据权利要求2所述的一种能适应多种路况的农田机器人，其特征在于，所述农田机器人还包括控制模块，所述红外雷达检测模块和超声波雷达检测模块均连接控制模块，所述控制模块连接行走机构。

4.根据权利要求1所述的一种能适应多种路况的农田机器人，其特征在于，所述履带式行走机构包括履带、履带轮以及履带驱动电机，所述履带连接履带轮，所述履带轮连接履带驱动电机。

5.根据权利要求1所述的一种能适应多种路况的农田机器人，其特征在于，所述轮式行走机构包括两组行驶轮和行驶轮驱动电机，两组所述行驶轮分别连接起落架，所述行驶轮驱动电机连接行驶轮。

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