CN111758311A - 果园旋耕地机器人 - Google Patents

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何龙
佟灵茹
甄世婵
谢知轩
张�成
玉苏甫江·艾米都力
李潇
张国锋
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Abstract

本发明提供一种能够利用发射机完成机器人耕耘作业的果园旋耕地机器人，包括行走单元、旋耕单元和控制单元，行走单元包括由无刷电机驱动的履带车，旋耕单元包括旋耕机，旋耕机通过连杆铰接在履带车的尾部，且履带车上固定安装有提升拉杆电机，提升拉杆电机的驱动杆通过提升拉杆与旋耕机的顶部铰接，通过提升拉杆电机拉动提升拉杆可将旋耕机提升，履带车上还固定有旋耕电机，旋耕电机通过连轴器与旋耕机上的动力输出轴连接；控制单元包括控制模块、发射机及地面控制站，无刷电机、提升拉杆电机、旋耕电机均与控制模块连接，控制模块上连接有接收机，控制模块通过接收机以无线方式与发射机及地面控制站通信连接。

Description

果园旋耕地机器人
技术领域
本发明涉及现代农田机械耕地装置技术领域，尤其涉及一种果园旋耕地机器人。
背景技术
目前旋耕机主要应用于农业自动化耕地，我国现代农业普遍使用旋耕机与拖拉机配套完成土地耕耘。在与拖拉机配套完成耕耘的过程中，都是依靠人工手动操控拖拉机，即使是那种新型微耕耘机虽然摆脱了与拖拉机结合使用的局限性，但还是要依靠人工手动去操控耕耘机完成耕耘任务，并且旋耕机在作业时，旋耕深度与旋耕刀具的转速往往都是固定的。
而我们所发明的果园耕地机器人的控制中心则是利用PID算法控制***，实现机器人、地面站和发射机间的信号传输，通过发射机就可以实现耕耘机器人的旋耕耕作；控制中心又与旋耕机连接，使旋耕机可以根据耕地现状对旋耕机的刀具转速和旋耕深度做出调整，从而提高旋耕效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种能够利用发射机完成机器人耕耘作业，同时又可以提高旋耕效率的果园旋耕地机器人，以解决现有耕耘机必须依靠人为手动控制操作和旋耕效果单一的技术问题。
为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：
设计一种果园旋耕地机器人，包括行走单元、旋耕单元和控制单元，所述行走单元包括由无刷电机驱动的履带车，所述旋耕单元包括旋耕机，旋耕机通过连杆铰接在履带车的尾部，且履带车上固定安装有提升拉杆电机，所述提升拉杆电机的驱动杆通过提升拉杆与所述旋耕机的顶部铰接，通过提升拉杆电机拉动提升拉杆可将旋耕机提升，所述履带车上还固定有旋耕电机，所述旋耕电机通过连轴器与旋耕机上的动力输出轴连接并通过旋耕电机驱动旋耕机内的叶片旋耕刀具；
所述控制单元包括控制模块、发射机及地面控制站，所述无刷电机、提升拉杆电机、旋耕电机均与控制模块连接，所述控制模块上连接有接收机，所述控制模块通过接收机以无线方式与发射机及地面控制站通信连接。
所述控制单元还包括电调，电调与控制模块连接，且电调输出端与无刷电机、提升拉杆电机、旋耕电机连接。
所述控制单元还包括与控制模块连接的树莓派，接收机通过树莓派与控制模块连接。
所述控制单元还包括无线数据传输天线、与控制模块连接的4G通信模块，无线数据传输天线与4G通信模块和接收机连接，所述接收机通过无线数据传输天线与发射机无线通信连接，所述控制模块通过4G通信模块与地面站无线通信连接。
所述控制单元还包括与控制模块连接的差分模块。
所述控制单元还包括与控制模块连接的测向天线、定位天线及惯导模块。
所述地面站包括计算机。
本发明的有益效果在于：
本发明摆脱了现有耕耘机必须要依靠人为手动操作控制和旋耕效果单一的技术难题，本发明能够通过发射机或地面站就可以控制机器人完成旋耕机耕耘作业，同时又可以调节旋耕深度和旋耕刀具的转速，优化旋耕效果。
附图说明
图1为本发明的主要结构示意图；
图2为本发明的主要电气原理示意图。
图中：
1.旋耕机；2.旋耕机的顶部；3.测向天线；4.惯导模块；5.控制模块；6.差分模块；7.4G通信模块；8.接收机；9.树莓派；10.无线数据传输天线；11.定位天线；12.无刷电机；13.电调；14.电源；15.旋耕电机；16.提升拉杆；17.联轴器；18.提升拉杆电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
实施例1：一种果园旋耕地机器人，参见图1，图2。
它包括行走单元、旋耕单元和控制单元，所述行走单元包括由无刷电机驱动的履带车(现有技术)，所述旋耕单元包括旋耕机1(现有技术)，旋耕机通过连杆铰接在履带车的尾部(现有技术)。
本设计在履带车上固定安装有提升拉杆电机18，所述提升拉杆电机18的驱动杆通过提升拉杆16与所述旋耕机的顶部2铰接，通过此提升拉杆电机18拉动提升拉杆可将旋耕机1提升，同时，通过此提升拉杆电机又可将旋耕机的高度降低；进一步的，所述履带车上还固定有旋耕电机15，所述旋耕电机15通过连轴器17与旋耕机上的动力输出轴连接为旋耕机的刀具旋耕提供动力，并通过旋耕电机驱动旋耕机内的旋耕刀具实现旋耕的目的。
具体来说，所述控制单元包括控制模块5、发射机及地面控制站，所述地面站包括计算机，以上所述无刷电机、提升拉杆电机18、旋耕电机15均与控制模块连接，所述控制模块上连接有接收机8，所述控制模块通过接收机以无线方式与发射机及地面控制站通信连接。
更具体的，所述控制单元还包括电调14，电调14与控制模块连接，且电调14输出端与无刷电机12、提升拉杆电机18、旋耕电机15连接，通过电调14可控制无刷电机、提升拉杆电机、旋耕电机的转速。
所述控制单元还包括与控制模块连接的树莓派9、无线数据传输天线10、与控制模块连接的4G通信模块7，无线数据传输天线10与4G通信模块7和接收机8连接，所述接收机通过无线数据传输天线10与发射机无线通信连接，所述控制模块通过4G通信模块与地面站无线通信连接。
进一步的，所述控制单元还包括与控制模块连接的差分模块6、与控制模块连接的测向天线3、定位天线及惯导模块4，惯导模块4提高了控制***的稳定性和可靠性，差分模块6的使用提高了定位的精度。
本实施例中所使用到的控制模块、发射机、差分模块、惯导模块、电调、树莓派、无线数据传输天线、4G通信模块、接收机均为目前现有技术，非本设计之处，本实施例不再对上述具体结构进行详述。
本装置中，其控制模块基于单片机的PID算法控制，通过接收机及4G通信模块实现与地面站和发射机间的信息传输，以到达用发射机就可以完成对机器人的遥控，同时又与旋耕机连接，实现了对旋耕刀具转速和旋耕深度的控制，使果园旋耕机器人实现全自动化作业的同时优化了旋耕效率。
本设计的果园旋耕地机器人在使用中，其地面站完成对整个机器人运行数据的采集，同时，通过地面站可将本果园旋耕地机器人行走数据及预设信息实时发送至本果园旋耕地机器人内的控制模块内，通过发射机完成对果园旋耕地机器人近距离的实施控制，发射机在对果园旋耕地机器人进行控制时，其发射机的控制信息通过接收机将控制信息发送至树莓派中，通过树莓派9的数据解码运算将控制信息传输给控制模块中，而后通过控制模块将不同的控制信息分别输送至无刷电机、提升拉杆电机、旋耕电机中，通过无刷电机可以完成对履带车的行走速度、方向进行控制，通过提升拉杆电机可以实现对旋耕机的提升和下降及实现对旋耕深度的调节，而通过旋耕电机又可实现对旋耕机转速的控制，从而实现果园机器人的旋耕作业的自动化；本果园旋耕地机器人在运行中，其差分模块、惯导模块、测向天线、定位天线可完成对履带车位置的定位，并利用GPS定位、树莓派等技术完成机器人、地面站和发射机间的信号传输。
综上，本设计的果园旋耕地机器人通过发射机控制可代替人为手动控制旋耕机旋耕作业，又可实现对旋耕机旋耕刀具转速和旋耕深度的控制，优化了旋耕机的作业效率，解放了人工劳动力，使人们可以简单的通过发射机完成对果园旋耕地机器人的控制，大大提高了工作效率，并且易于使用和操作，符合我国农业发展的需求，适合大规模的推广。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种果园旋耕地机器人，包括行走单元、旋耕单元和控制单元，其特征在于：所述行走单元包括由无刷电机驱动的履带车，所述旋耕单元包括旋耕机，旋耕机通过连杆铰接在履带车的尾部，且履带车上固定安装有提升拉杆电机，所述提升拉杆电机的驱动杆通过提升拉杆与所述旋耕机的顶部铰接，通过提升拉杆电机拉动提升拉杆可将旋耕机提升，所述履带车上还固定有旋耕电机，所述旋耕电机通过连轴器与旋耕机上的动力输出轴连接并通过旋耕电机驱动旋耕机内的叶片旋耕刀具；
所述控制单元包括控制模块、发射机及地面控制站，所述无刷电机、提升拉杆电机、旋耕电机均与控制模块连接，所述控制模块上连接有接收机，所述控制模块通过接收机以无线方式与发射机及地面控制站通信连接。
2.如权利要求1所述的果园旋耕地机器人，其特征在于：所述控制单元还包括电调，电调与控制模块连接，且电调输出端与无刷电机、提升拉杆电机、旋耕电机连接。
3.如权利要求1所述的果园旋耕地机器人，其特征在于：所述控制单元还包括与控制模块连接的树莓派，接收机通过树莓派与控制模块连接。
4.如权利要求1所述的果园旋耕地机器人，其特征在于：所述控制单元还包括无线数据传输天线、与控制模块连接的4G通信模块，无线数据传输天线与4G通信模块和接收机连接，所述接收机通过无线数据传输天线与发射机无线通信连接，所述控制模块通过4G通信模块与地面站无线通信连接。
5.如权利要求1所述的果园旋耕地机器人，其特征在于：所述控制单元还包括与控制模块连接的差分模块。
6.如权利要求1所述的果园旋耕地机器人，其特征在于：所述控制单元还包括与控制模块连接的测向天线、定位天线及惯导模块。
7.如权利要求1所述的果园旋耕地机器人，其特征在于：所述地面站包括计算机。
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