CN117506855B

CN117506855B - 土壤检测智能机器人

Info

Publication number: CN117506855B
Application number: CN202311693768.7A
Authority: CN
Inventors: 陈柯颖; 朱志慧; 何俊杰; 郭富先; 邢记
Original assignee: Yunnan Xieyu Technology Co ltd
Current assignee: Yunnan Xieyu Technology Co ltd
Priority date: 2023-12-11
Filing date: 2023-12-11
Publication date: 2024-07-02
Anticipated expiration: 2043-12-11
Also published as: CN117506855A

Abstract

本发明涉及土壤检测技术领域，尤其是土壤检测智能机器人,包括底座，底座的底部安装安装有履带行走装置，包括平移机构、检测机构和扫描机构；平移机构安装在底座顶部的一端，检测机构安装在平移机构的输出端、以对土壤进行取样检测；扫描机构安装在底座顶部的另一端、以对地形地势进行扫描指引履带行走装置行走。本发明通过第一电机的反向转动可以使得螺旋杆转动与土壤脱离，这种检测方式不会对突然造成大范围的破坏，同时可以将土壤导入检测箱内部通过检测头实时检测，这就大大提高了度土壤的检测效率。

Description

土壤检测智能机器人

技术领域

本发明涉及土壤检测技术领域，尤其涉及土壤检测智能机器人。

背景技术

随着科技的不断发展进一步促进了农业科技水平的不断提高，其中在现在的农业生产过程中，土壤检测是一种新型的技术手段之一，从而能够通过对土壤的检测能够进一步的了解到土壤营养成分的情况，从而在以后的施肥过程中能够做到精准施肥的目的，能够进一步的提高农作物的产量；现有技术中出现很多土壤检测设备；

例如，中国专利申请号为CN201710749953.1中公开了“一种农场用监控智能机器人，包括底板，驱动机构，控制箱，升降机构，检测装置，自动大灯，第一液压杆，摄像头，第二液压杆，液压泵，钻杆，转套，带轮和土壤成分检测仪，所述的底板的下部设有驱动机构，且由电机进行驱动；所述的底板上部由前往后依次设有控制箱，升降机构和检测装置”；

该类专利通过“传送带”的传动来带“动转套”旋转，将“钻杆”钻入土壤内，当“钻杆”抬起时，将部分土壤带起，送入土壤成分检测仪进行检测；但是，该类专利的“钻杆”抬起时带出的土壤时会对钻孔周围的地面造成加大的破坏，还需要后续的人工填平；同时，“钻杆”带出的土壤还需要通过分检进行检测，不能快速对某一检测点的快速检测，这种检测方式的检测效率十分低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在会对突然造成大范围破坏的缺点，而提出的土壤检测智能机器人。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计土壤检测智能机器人，包括底座，所述底座的底部安装安装有履带行走装置，所述底座上安装有平移机构、检测机构和扫描机构；所述平移机构安装在底座顶部的一端，所述检测机构安装在平移机构的输出端、以对土壤进行取样检测；所述扫描机构安装在底座顶部的另一端、以对地形地势进行扫描指引履带行走装置行走。

进一步地，所述平移机构包括安装架、丝杆、导向杆、第一活动块、第二活动块、检测箱和第一电机；所述丝杆转动安装在安装架的一端，所述导向杆固定安装在安装架的另一端、且与丝杆平行设置，所述第一活动块螺纹安装在丝杆上，所述第二活动块滑动安装在导向杆上，所述检测箱固定安装在第一活动块和第二活动块之间，所述第一电机固定安装在底座的顶部、且输出轴与丝杆固定连接。

进一步地，所述检测箱的外侧铰接有箱门，所述检测箱的内部固定安装有检测头。

进一步地，所述检测机构包括螺旋杆、锯齿头、螺杆轴、钻头和传动组件；所述螺旋杆转动安装在检测箱的底部、且内部为中空结构，所述锯齿头固定安装在螺旋杆的底部，所述螺杆轴贯穿螺旋杆、且与螺旋杆转动连接，所述钻头固定安装在螺杆轴的底部、且位于锯齿头的内侧，所述传动组件安装在检测箱上、以对螺旋杆和螺杆轴进行驱动。

进一步地，所述传动组件包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第一齿轮、第二齿轮和连接轴件；所述第一锥齿轮固定安装在螺旋杆的顶端，所述第二锥齿轮转动安装在检测箱的内侧、且与第一锥齿轮啮合，所述第三锥齿轮与第二锥齿轮同轴固定连接、且位于检测箱的外侧，所述第四锥齿轮转动安装在检测箱的外侧、且与第三锥齿轮啮合，所述第一齿轮与第四锥齿轮同轴固定连接，所述连接轴件转动安装在检测箱的顶部、且与螺杆轴固定连接，所述第二齿轮固定安装在连接轴件的顶部、且与第一齿轮啮合。

进一步地，所述连接轴件包括套轴、插轴和限位条；所述套轴固定安装在螺杆轴的顶部，所述限位条固定安装在插轴的外侧，所述插轴和限位条均插接在套轴内、且与套轴滑动连接。

进一步地，所述插轴的顶部固定安装有第一带轮，所述第一电机的输出轴上还固定安装有第二带轮，所述第二带轮与第一带轮通过皮带传动连接。

进一步地，所述扫描机构包括安装箱、调节件、扫描摄像头和驱动件；所述驱动件固定安装在底座的顶部，所述调节件安装在安装箱的顶部，所述扫描摄像头固定安装在调节件的输出端，所述驱动件安装在安装箱内侧、以对调节件进行驱动。

进一步地，所述调节件包括空心轴、转盘、安装座、转动座、转轴、第五锥齿轮和第六锥齿轮；所述空心轴贯穿安装箱的顶壁、且与安装箱转动连接，所述转盘固定安装在空心轴的顶部，所述安装座固定安装在转盘的顶部，所述转动座的一端通过销轴转动安装在安装座的内侧，所述转动座的另一端与扫描摄像头固定连接，所述转轴贯穿空心轴、且与空心轴转动连接，所述第五锥齿轮固定安装在转轴的顶部，所述第六锥齿轮与转动座同轴固定连接、且与第五锥齿轮啮合。

进一步地，所述驱动件包括第一蜗轮、第一蜗杆、第二电机、第二蜗轮、第二蜗杆和第三电机；所述第一蜗轮固定安装在空心轴的底部，所述第一蜗杆转动安装在安装箱的内侧、且与第一蜗轮啮合，所述第二电机固定安装在安装箱的外侧、且输出轴与第一蜗杆固定连接，所述第二蜗轮固定安装在转轴的底部，所述第二蜗杆转动安装在安装箱的内侧、且与第二蜗轮啮合，所述第三电机固定安装在安装箱的外侧、且输出轴与第二蜗杆固定连接。

本发明提出的土壤检测智能机器人，有益效果在于：

1_、通过第一电机驱动第二带轮转动，从而使得第一带轮带动插轴同步转动，这就使得套轴带动螺杆轴和第二齿轮同步转动；第二齿轮可以带动第一齿轮同步转动，这就使得第四锥齿轮同步转动，也就使得第三锥齿轮和第二锥齿轮同步转动，进而使得第一锥齿轮带动螺旋杆转动，这就使得锯齿头转动深入土壤内部且将土壤导入锯齿头内侧；螺杆轴的转动可以将锯齿头内侧的土壤导入检测箱内部，然后通过检测头对检测箱内部的土壤进行检测，从而有利于判断对土壤施肥量；

2、通过第一电机的反向转动可以使得螺旋杆转动与土壤脱离，这种检测方式不会对突然造成大范围的破坏，同时可以将土壤导入检测箱内部通过检测头实时检测，这就大大提高了度土壤的检测效率。

附图说明

图1为本发明提出的土壤检测智能机器人的结构示意图；

图2为本发明提出的土壤检测智能机器人的部分结构示意图；

图3为本发明提出的土壤检测智能机器人的平移机构的结构示意图；

图4为本发明提出的土壤检测智能机器人的检测机构的结构示意图；

图5为本发明提出的土壤检测智能机器人的连接轴件的结构示意图；

图6为本发明提出的土壤检测智能机器人的扫描机构的结构示意图；

图7为本发明提出的土壤检测智能机器人的调节件的结构示意图；

图8为本发明提出的土壤检测智能机器人的驱动件的结构示意图；

图中：底座1、履带行走装置2、平移机构3、安装架31、丝杆32、导向杆33、第一活动块34、第二活动块35、检测箱36、检测头361、第一电机37、第一带轮38、第二带轮39、箱门30、检测机构4、螺旋杆41、锯齿头42、螺杆轴43、钻头44、传动组件45、第一锥齿轮451、第二锥齿轮452、第三锥齿轮453、第四锥齿轮454、第一齿轮455、第二齿轮456、连接轴件457、套轴4571、插轴4572、限位条4573、扫描机构5、安装箱51、调节件52、空心轴521、转盘522、安装座523、转动座524、转轴525、第五锥齿轮526、第六锥齿轮527、扫描摄像头53、驱动件54、第一蜗轮541、第一蜗杆542、第二电机543、第二蜗轮544、第二蜗杆545、第三电机546。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：

参照图1-3，土壤检测智能机器人，包括底座1，底座1的底部安装安装有履带行走装置2，履带行走装置2用于带动整体装置进行平移，从而使得检测机构4移动到相应的检测点进行检测。

底座1上安装有平移机构3、检测机构4和扫描机构5；平移机构3安装在底座1顶部的一端，平移机构3包括安装架31、丝杆32、导向杆33、第一活动块34、第二活动块35、检测箱36和第一电机37；丝杆32转动安装在安装架31的一端，导向杆33固定安装在安装架31的另一端、且与丝杆32平行设置，第一活动块34螺纹安装在丝杆32上，第二活动块35滑动安装在导向杆33上，检测箱36固定安装在第一活动块34和第二活动块35之间，第一电机37固定安装在底座1的顶部、且输出轴与丝杆32固定连接；检测箱36的外侧铰接有箱门30，检测箱36的内部固定安装有检测头361。通过启动第一电机37使得丝杆32转动，从而使得第一活动块34可以带动检测箱36在竖直方向上进行向上或者向下的移动，同时第二活动块35可以在导向杆33上进行滑动，这就保证检测箱36可以在移动过程中始终保持稳定；而检测箱36的平移可以使得检测机构4向下移动对土壤进行取样检测。

检测机构4安装在平移机构3的输出端；扫描机构5安装在底座1顶部的另一端、以对地形地势进行扫描指引履带行走装置2行走；检测箱36的外侧铰接有箱门30，检测箱36的内部固定安装有检测头361；箱门30可以方便将检测箱36内部的土壤取出进行清理，检测头361可以对检测箱36内部的土壤进行检测，从而有利于判断对土壤施肥量，进而实现对土壤的精准施肥。

工作原理：首先，通过扫描机构5对地形进行扫描，然后控制履带行走装置2向土壤检测点移动，当到达检测点后，启动第一电机37使得丝杆32转动，这就使得第一活动块34带动检测箱36向下移动，从而使得检测机构4向下移动对土壤进行取样检测。

实施例2：

参照图4-5，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于，检测机构4包括螺旋杆41、锯齿头42、螺杆轴43、钻头44和传动组件45；螺旋杆41转动安装在检测箱36的底部、且内部为中空结构，锯齿头42固定安装在螺旋杆41的底部，螺杆轴43贯穿螺旋杆41、且与螺旋杆41转动连接，钻头44固定安装在螺杆轴43的底部、且位于锯齿头42的内侧，传动组件45安装在检测箱36上、以对螺旋杆41和螺杆轴43进行驱动；当检测机构4向下平移时，锯齿头42会与检测点的土壤检测，通过螺旋杆41带动锯齿头42转动可以深入土壤内部且将土壤导入锯齿头42内侧，同时螺旋杆41自身的螺旋结构可以加快土壤的深入；通过螺杆轴43的转动可以将锯齿头42内侧的土壤导入检测箱36内部，然后通过检测头361对检测箱36内部的土壤进行检测，从而有利于判断对土壤施肥量。

传动组件45包括第一锥齿轮451、第二锥齿轮452、第三锥齿轮453、第四锥齿轮454、第一齿轮455、第二齿轮456和连接轴件457；第一锥齿轮451固定安装在螺旋杆41的顶端，第二锥齿轮452转动安装在检测箱36的内侧、且与第一锥齿轮451啮合，第三锥齿轮453与第二锥齿轮452同轴固定连接、且位于检测箱36的外侧，第四锥齿轮454转动安装在检测箱36的外侧、且与第三锥齿轮453啮合，第一齿轮455与第四锥齿轮454同轴固定连接，连接轴件457转动安装在检测箱36的顶部、且与螺杆轴43固定连接，第二齿轮456固定安装在连接轴件457的顶部、且与第一齿轮455啮合，第一齿轮455的齿数大于第二齿轮456的齿数；通过连接轴件457可以带动第二齿轮456转动，这就使得第一齿轮455同步转动，这就使得第四锥齿轮454同步转动，也就使得第三锥齿轮453和第二锥齿轮452同步转动，进而使得第一锥齿轮451带动螺旋杆41转动，这就使得锯齿头42转动深入土壤内部且将土壤导入锯齿头42内侧；同时连接轴件457的转动会带动螺杆轴43转动，螺杆轴43的转动可以将锯齿头42内侧的土壤导入检测箱36内部，然后通过检测头361对检测箱36内部的土壤进行检测。

连接轴件457包括套轴4571、插轴4572和限位条4573；套轴4571固定安装在螺杆轴43的顶部，限位条4573固定安装在插轴4572的外侧，插轴4572和限位条4573均插接在套轴4571内、且与套轴4571滑动连接；插轴4572的顶部固定安装有第一带轮38，第一电机37的输出轴上还固定安装有第二带轮39，第二带轮39与第一带轮38通过皮带传动连接，限位条4573可以对插轴4572进行限制，避免插轴4572与套轴4571之间发生相对滑动，同时可以保证插轴4572与套轴4571在相对滑动过程中仍然保证同步转动；通过第一电机37可以使得第二带轮39转动，从而使得第一带轮38带动插轴4572同步转动，这就使得套轴4571带动螺杆轴43和第二齿轮456同步转动。

工作原理：首先，通过扫描机构5对地形进行扫描，然后控制履带行走装置2向土壤检测点移动，当到达检测点后，启动第一电机37使得丝杆32转动，这就使得第一活动块34带动检测箱36向下移动；同时第一电机37可以使得第二带轮39转动，从而使得第一带轮38带动插轴4572同步转动，这就使得套轴4571带动螺杆轴43和第二齿轮456同步转动；

第二齿轮456可以带动第一齿轮455同步转动，这就使得第四锥齿轮454同步转动，也就使得第三锥齿轮453和第二锥齿轮452同步转动，进而使得第一锥齿轮451带动螺旋杆41转动，这就使得锯齿头42转动深入土壤内部且将土壤导入锯齿头42内侧；螺杆轴43的转动可以将锯齿头42内侧的土壤导入检测箱36内部，然后通过检测头361对检测箱36内部的土壤进行检测；通过第一电机37的反向转动可以使得螺旋杆41转动与土壤脱离，这种检测方式不会对突然造成大范围的破坏，同时可以将土壤导入检测箱36内部通过检测头361实时检测，这就大大提高了度土壤的检测效率。

实施例3：

参照图6-8，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于，扫描机构5包括安装箱51、调节件52、扫描摄像头53和驱动件54；驱动件54固定安装在底座1的顶部，调节件52安装在安装箱51的顶部，调节件52包括空心轴521、转盘522、安装座523、转动座524、转轴525、第五锥齿轮526和第六锥齿轮527；空心轴521贯穿安装箱51的顶壁、且与安装箱51转动连接，转盘522固定安装在空心轴521的顶部，安装座523固定安装在转盘522的顶部，转动座524的一端通过销轴转动安装在安装座523的内侧，转动座524的另一端与扫描摄像头53固定连接，转轴525贯穿空心轴521、且与空心轴521转动连接，第五锥齿轮526固定安装在转轴525的顶部，第六锥齿轮527与转动座524同轴固定连接、且与第五锥齿轮526啮合；通过空心轴521的转动可以使得转盘522转动，这就使得扫描摄像头53可以在水平方向进行角度调整，从而增加扫描摄像头53在水平方向的扫描范围；通过转轴525可以使得第五锥齿轮526转动，这就使得第六锥齿轮527带动转动座524纵向转动，这就使得扫描摄像头53同步进行纵向转动，进而可以实现对扫描摄像头53的纵向角度调整，也就可以大大增加扫描摄像头53纵向的扫描范围。

驱动件54安装在安装箱51内侧、以对调节件52进行驱动；驱动件54包括第一蜗轮541、第一蜗杆542、第二电机543、第二蜗轮544、第二蜗杆545和第三电机546；第一蜗轮541固定安装在空心轴521的底部，第一蜗杆542转动安装在安装箱51的内侧、且与第一蜗轮541啮合，第二电机543固定安装在安装箱51的外侧、且输出轴与第一蜗杆542固定连接，第二蜗轮544固定安装在转轴525的底部，第二蜗杆545转动安装在安装箱51的内侧、且与第二蜗轮544啮合，第三电机546固定安装在安装箱51的外侧、且输出轴与第二蜗杆545固定连接。

工作原理:通过启动第二电机543使得第一蜗杆542转动，从而使得第一蜗轮541带动空心轴521同步转动，空心轴521的转动可以使得转盘522转动，这就使得扫描摄像头53可以在水平方向进行角度调整，从而增加扫描摄像头53在水平方向的扫描范围；

通过启动第三电机546使得第二蜗杆545转动，这就使得第二蜗轮544带动转轴525同步转动，转轴525可以使得第五锥齿轮526转动，这就使得第六锥齿轮527带动转动座524纵向转动，这就使得扫描摄像头53同步进行纵向转动，进而可以实现对扫描摄像头53的纵向角度调整，也就可以大大增加扫描摄像头53纵向的扫描范围。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.土壤检测智能机器人，其特征在于，包括平移机构（3）、检测机构（4）和扫描机构（5）；所述平移机构（3）安装在底座（1）顶部的一端，所述检测机构（4）安装在平移机构（3）的输出端、以对土壤进行取样检测；所述扫描机构（5）安装在底座（1）顶部的另一端、以对地形地势进行扫描指引履带行走装置（2）行走；

所述平移机构（3）包括安装架（31）、丝杆（32）、导向杆（33）、第一活动块（34）、第二活动块（35）、检测箱（36）和第一电机（37）；所述丝杆（32）转动安装在安装架（31）的一端，所述导向杆（33）固定安装在安装架（31）的另一端、且与丝杆（32）平行设置，所述第一活动块（34）螺纹安装在丝杆（32）上，所述第二活动块（35）滑动安装在导向杆（33）上，所述检测箱（36）固定安装在第一活动块（34）和第二活动块（35）之间，所述第一电机（37）固定安装在底座（1）的顶部、且输出轴与丝杆（32）固定连接；

所述检测机构（4）包括螺旋杆（41）、锯齿头（42）、螺杆轴（43）、钻头（44）和传动组件（45）；所述螺旋杆（41）转动安装在检测箱（36）的底部、且内部为中空结构，所述锯齿头（42）固定安装在螺旋杆（41）的底部，所述螺杆轴（43）贯穿螺旋杆（41）、且与螺旋杆（41）转动连接，所述钻头（44）固定安装在螺杆轴（43）的底部、且位于锯齿头（42）的内侧，所述传动组件（45）安装在检测箱（36）上、以对螺旋杆（41）和螺杆轴（43）进行驱动；

所述传动组件（45）包括第一锥齿轮（451）、第二锥齿轮（452）、第三锥齿轮（453）、第四锥齿轮（454）、第一齿轮（455）、第二齿轮（456）和连接轴件（457）；所述第一锥齿轮（451）固定安装在螺旋杆（41）的顶端，所述第二锥齿轮（452）转动安装在检测箱（36）的内侧、且与第一锥齿轮（451）啮合，所述第三锥齿轮（453）与第二锥齿轮（452）同轴固定连接、且位于检测箱（36）的外侧，所述第四锥齿轮（454）转动安装在检测箱（36）的外侧、且与第三锥齿轮（453）啮合，所述第一齿轮（455）与第四锥齿轮（454）同轴固定连接，所述连接轴件（457）转动安装在检测箱（36）的顶部、且与螺杆轴（43）固定连接，所述第二齿轮（456）固定安装在连接轴件（457）的顶部、且与第一齿轮（455）啮合；

所述连接轴件（457）包括套轴（4571）、插轴（4572）和限位条（4573）；所述套轴（4571）固定安装在螺杆轴（43）的顶部，所述限位条（4573）固定安装在插轴（4572）的外侧，所述插轴（4572）和限位条（4573）均插接在套轴（4571）内、且与套轴（4571）滑动连接；

所述插轴（4572）的顶部固定安装有第一带轮（38），所述第一电机（37）的输出轴上还固定安装有第二带轮（39），所述第二带轮（39）与第一带轮（38）通过皮带传动连接。

2.根据权利要求1所述的土壤检测智能机器人，其特征在于，所述检测箱（36）的外侧铰接有箱门（30），所述检测箱（36）的内部固定安装有检测头（361）。

3.根据权利要求2所述的土壤检测智能机器人，其特征在于，所述扫描机构（5）包括安装箱（51）、调节件（52）、扫描摄像头（53）和驱动件（54）；所述驱动件（54）固定安装在底座（1）的顶部，所述调节件（52）安装在安装箱（51）的顶部，所述扫描摄像头（53）固定安装在调节件（52）的输出端，所述驱动件（54）安装在安装箱（51）内侧、以对调节件（52）进行驱动。

4.根据权利要求3所述的土壤检测智能机器人，其特征在于，所述调节件（52）包括空心轴（521）、转盘（522）、安装座（523）、转动座（524）、转轴（525）、第五锥齿轮（526）和第六锥齿轮（527）；所述空心轴（521）贯穿安装箱（51）的顶壁、且与安装箱（51）转动连接，所述转盘（522）固定安装在空心轴（521）的顶部，所述安装座（523）固定安装在转盘（522）的顶部，所述转动座（524）的一端通过销轴转动安装在安装座（523）的内侧，所述转动座（524）的另一端与扫描摄像头（53）固定连接，所述转轴（525）贯穿空心轴（521）、且与空心轴（521）转动连接，所述第五锥齿轮（526）固定安装在转轴（525）的顶部，所述第六锥齿轮（527）与转动座（524）同轴固定连接、且与第五锥齿轮（526）啮合。

5.根据权利要求4所述的土壤检测智能机器人，其特征在于，所述驱动件（54）包括第一蜗轮（541）、第一蜗杆（542）、第二电机（543）、第二蜗轮（544）、第二蜗杆（545）和第三电机（546）；所述第一蜗轮（541）固定安装在空心轴（521）的底部，所述第一蜗杆（542）转动安装在安装箱（51）的内侧、且与第一蜗轮（541）啮合，所述第二电机（543）固定安装在安装箱（51）的外侧、且输出轴与第一蜗杆（542）固定连接，所述第二蜗轮（544）固定安装在转轴（525）的底部，所述第二蜗杆（545）转动安装在安装箱（51）的内侧、且与第二蜗轮（544）啮合，所述第三电机（546）固定安装在安装箱（51）的外侧、且输出轴与第二蜗杆（545）固定连接。