CN205483065U - 自动控制化粮库粮情检测机器人 - Google Patents

Abstract

自动控制化粮库粮情检测机器人，包括履带式行走***、粮堆自动探测***、粮堆粮面平整***、电力供应***、摄像监测***、无线信号传输***和控制***；履带式行走***包括底盘和橡胶履带；粮堆自动探测***包括钻架，钻架上表面水平设有安装板，安装板下表面中心垂直固定连接有伸缩节，伸缩节内设有钻进装置和传感检测装置，安装板上表面中部固定连接有两根固定杆，两根固定杆之间设有钢丝绳收放装置和电缆收放装置。本实用新型能够在粮堆中自主移动、精确定位、钻进、实时检测储粮环境参数、取样和局部施药，能够在粮库粮堆不同位置、不同深度检测储粮三维空间的环境参数，并通过无线传输方式将探测数据传送到监控中心。

Description

自动控制化粮库粮情检测机器人

技术领域

本实用新型属于机器人应用技术领域，尤其涉及自动控制化粮库粮情检测机器人。

背景技术

粮食是国家的重要战略性商品，而我国又是一粮食消费大国，粮食安全及粮食储备是国家为应对战争、救灾备荒和调节粮食市场而采取的有效措施。粮食的安全储藏就是保证其处在正常的温度和湿度下，全面实时的掌握粮仓内的环境因素变化，对出现的温度、湿度等异常及时做出正确处理是保证粮食存储质量的关键。粮库粮情检测设备目前主要是取样器，也叫扦样。其中，分层取样器主要用于散装粮堆及散装粮车的取样，一次***多层取样；电动扦样器适用于平房仓、地下仓、深层粮食取样和投药及在储运、质检等过程中进行扦取样品，也可用于布设监测电缆，局部设点投放杀虫药剂等；全自动粮食取样器专门用于车载包装粮食、散装粮食和车载粮食检验检测。随着我国粮食的连年丰收，大型粮库的储粮规模也在发展扩大，对粮堆粮情检测就提出了更为广泛多样的要求。目前我国大部份的粮库管理还是以人工为主的粗放型管理，采用扦样取粮主要是依赖人力，劳动强度大，尤其是大型粮库的检测不能得到及时且彻底的完成，从而会导致粮食霉变的发生，造成巨大的经济损失。电动扦样器虽然可以用于大型粮库，同样需耗费大量人力，而且对多次取样点的粮食进行分析方可获得信息，粮库的管理效率低下。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供自动控制化粮库粮情检测机器人，能够在粮堆中自主移动、精确定位、钻进、实时检测储粮环境参数、取样和局部施药，能够在粮库粮堆不同位置、不同深度检测储粮三维空间的环境参数，并通过无线传输方式将探测数据传送到监控中心。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：自动控制化粮库粮情检测机器人，包括履带式行走***、粮堆自动探测***、粮堆粮面平整***、电力供应***、摄像监测***、无线信号传输***和控制***；

履带式行走***包括长方形的底盘和位于底盘左右两侧的两条橡胶履带，底盘中心开设有圆孔，两条橡胶履带内均设有位于橡胶履带后端的驱动轮、位于橡胶履带前端的第一从动轮和位于橡胶履带中部并间隔设置的两个第二从动轮，底盘后端部两侧均设有一个底座，每个底座上均设有一个第一驱动电机，每个第一驱动电机的输出轴均通过第一联轴器与轴向设在一个驱动轮中心的轮轴传动连接；

粮堆自动探测***包括固定连接在底盘上的呈长方体框架结构的钻架，钻架上表面水平设有安装板，安装板中心开设有通孔，安装板下表面中心垂直固定连接有伸缩节，伸缩节内设有钻进装置和传感检测装置，安装板上表面中部沿前后水平方向固定连接有两根固定杆，两根固定杆平行且间隔设置，固定杆的长度大于安装板的长度，两根固定杆后端部之间设有钢丝绳收放装置，两根固定杆前端部之间设有电缆收放装置；

摄像监测***包括固定连接在安装板上表面前侧边缘和后侧边缘的两个固定座，每个固定座上均设有CCD摄像机、红外摄像机和照明灯；

无线信号传输***包括均设在安装板中部的发射机、接收机和天线；

控制***包括设在钻架上的控制面板，控制面板上设有用于控制履带式行走***、粮堆自动探测***、粮堆粮面平整***及电源启闭的控制按键。

伸缩节包括若干个外径不同的套筒，所有套筒均上下通透且具有同一中心线，任意相邻两个套筒中的较小外径套筒均插设在较大套筒内，位于最外层的套筒顶端固定连接在安装板的下表面中心，每个套筒上端内边缘和外边缘均设有定位凸缘，每个套筒下端的内边缘和外边缘均设有限位凸缘。

钢丝绳收放装置包括钢丝绳、第一缠绕筒和第一导向辊，两根固定杆后端部之间转动连接有第一转轴，第一缠绕筒套设在第一转轴上，安装板后侧固定连接有第一安装架，第一安装架上沿左右水平方向设有第三驱动电机，第三驱动电机的输出轴朝右设置并传动连接有第一蜗轮减速机，第一蜗轮减速机的输出轴通过第二联轴器与第一转轴左端传动连接，第一导向辊转动连接在两根固定杆中部之间，钢丝绳一端穿过安装板中心的通孔与伸缩节连接，钢丝绳另一端通过第一导向辊与第一缠绕筒连接。

电缆收放装置包括电缆、第二缠绕筒和第二导向辊，两根固定杆前端部之间转动连接有第二转轴，第二缠绕筒套设在第二转轴上，安装板前侧固定连接有第二安装架，第二安装架上沿左右水平方向设有第四驱动电机，第四驱动电机的输出轴朝右设置并传动连接有第二蜗轮减速机，第二蜗轮减速机的输出轴通过第三联轴器与第二转轴左端传动连接，第二导向辊转动连接在两根固定杆中部之间，电缆一端穿过安装板中心的通孔与伸缩节内的传感检测装置及钻进装置连接，电缆另一端通过第二导向辊与第二缠绕筒连接。

钻进装置包括第五驱动电机和锥形螺旋绞龙，最内层套筒的底端水平固定连接有第一隔离板并且中部水平固定连有第二隔离板，第五驱动电机垂直设在第一隔离板与第二隔离板之间，第五驱动电机的输出轴朝下并传动连接有第三蜗轮减速机，最内层的套筒内壁固定连接有位于第一隔离板上方的支撑板，第三蜗轮减速机固定连接在支撑板上，锥形螺旋绞龙的输入轴向上穿出第一隔离板中心并通过第四联轴器与第三蜗轮减速机的输出轴传动连接，第四联轴器固定连接在第一隔离板上表面，锥形螺旋绞龙与第一隔离板中心的连接处设有密封环。

电力供应***包括电缆收放架、收紧装置和第六驱动电机，电缆收放架固定连接在底盘后侧中部，电缆收放架之间转动连接有第三转轴，第三转轴上套设有第三缠绕筒，第三缠绕筒上缠绕有电缆。

电力供应***包括充电装置和固定连接在底盘后侧部的动力电池，动力电池后侧面上设有充电插头，充电装置前侧面上开设有充电接口，充电插头与充电接口插接配合

采用上述技术方案，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型的履带式行走***，通过控制两个第一驱动电机同时正转或者反转时，第一驱动电机带动驱动轮转动从而通过橡胶履带带动底盘前进或后退，当控制一个第一驱动电机转动而另一个第一驱动电机停止转动时，可实现转弯动作，采用履带式行走***便于在松软的粮堆表面上稳定行走，长方形的底盘可增加与粮堆表面的接触面积，采用两个第一驱动电机分别独立驱动，便于行走控制，整个履带式行走***的高速较低，以利于降低重心和节省高度方向上的空间；

2、本实用新型可在粮堆表面上达到不同位置的探测点，到达探测点时，启动第五驱动电机，带动锥形螺旋绞龙转动，沿垂直方向在粮堆中产生向下的驱动力，锥形螺旋绞龙向下钻进带动伸缩节的各个套筒向下伸展开，到达预定深度对粮情参数进行检测，也可以进行传感器网络各节点上传感器在粮堆内部的布置，由锥形螺旋绞龙将传感器带入粮堆内部，避免在粮食进库前布置传感器产生大量电缆而影响粮食进库作业，完成各项操作后，控制第五驱动电机反转，从而带动锥形螺旋绞龙反方向转动，沿垂直方向在粮堆中产生向上的驱动力，伸缩节随之收缩逐渐退出粮堆，当锥形螺旋绞龙完全退出后，控制履带式行走***自主移动到下一个监测点；

3、本实用新型的钢丝绳收放装置，控制第三驱动电机带动第一蜗轮减速机通过第二联轴器驱动第一缠绕筒转动，使得钢丝绳的收放速度与钻进装置后退和前进的速度同步，电缆收放装置控制第四驱动电机带动第二蜗轮减速机通过第三联轴器驱动第二缠绕筒转动，使得电缆的收放速度与转进装置后退和前进的速度同步，采用第一蜗轮减速机和第二蜗轮减速机可实现自锁；

4、本实用新型的粮堆粮面平整***在粮食入库时用于粮堆表面的平整作业，并且可以调整推粮板的垂直高度和倾斜角度，配合履带式行走***可完成粮堆的表面平整，粮食在存储过程中时，本实用新型仅需执行巡检任务，粮堆粮面平整***的连杆机构可折叠收存起来，以节省空间和方便其他功能的实现；

5、本实用新型的电力供应***为本实用新型提供电源供应，可采用将电缆缠绕在电缆收放架上的第三缠绕筒上，通过第六驱动电机驱动第一缠绕筒转动，来控制电缆的收放，并且电缆的收放速度与履带式行走***的后退和前进速度同步，本实用新型在现场工作时，电缆与现场的供电配电箱连接，在粮堆表面不同位置时，电缆的长度不一样，可通过控制电缆的收放来实现，并且电缆始终与现场的供电配电箱相连；本实用新型的电力供应***也可采用自身安装动力电池，结构简单，使得本实用新型在移动的过程中不受电缆长度的制约，可任意到达指定位置，当本实用新型完成所有的作业任务或者当动力电池电力不足时，自主寻找充电装置将充电插头***充电接口并完成充电；

6、本实用新型的摄像检测***主要用于粮堆外部环境检测和本实用新型的自动避障，本实用新型的粮堆自动探测***内的传感检测装置主要用于探测粮堆内部在不同深度的粮情参数，并通过无线信号传输***实时传输给监控中心。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是图1中B处的放大图；

图4是本实用新型的俯视结构示意图；

图5是本实用新型的后视结构示意图；

图6是本实用新型中钻进装置的结构示意图；

图7是图6中C处的放大图；

图8是本实用新型中粮堆粮面平整***在折叠状态下的结构示意图；

图9是本实用新型中电力供应***采用动力电池时的结构示意图；

图10是本实用新型中粮堆自动探测***的锥形螺旋绞龙进入粮堆内部检测的结构示意图。

具体实施方式

如图1-10所示，本实用新型的自动控制化粮库粮情检测机器人，包括履带式行走***、粮堆自动探测***、粮堆粮面平整***、电力供应***、摄像监测***、无线信号传输***和控制***。

履带式行走***包括长方形的底盘1和位于底盘1左右两侧的两条橡胶履带2，底盘1中心开设有圆孔，两条橡胶履带2内均设有位于橡胶履带2后端的驱动轮3、位于橡胶履带2前端的第一从动轮4和位于橡胶履带2中部并间隔设置的两个第二从动轮5，底盘1后端部两侧均设有一个底座6，每个底座6上均设有一个第一驱动电机7，每个第一驱动电机7的输出轴均通过第一联轴器8与轴向设在一个驱动轮3中心的轮轴9传动连接。

粮堆自动探测***包括固定连接在底盘1上的呈长方体框架结构的钻架10，钻架10上表面水平设有安装板11，安装板11中心开设有通孔，安装板11下表面中心垂直固定连接有伸缩节12，伸缩节12内设有钻进装置和传感检测装置14，安装板11上表面中部沿前后水平方向固定连接有两根固定杆47，两根固定杆47平行且间隔设置，固定杆47的长度大于安装板11的长度，两根固定杆47后端部之间设有钢丝绳收放装置，两根固定杆47前端部之间设有电缆收放装置。

粮堆粮面平整***包括推粮板16和用于翻转推粮板16的第二驱动电机17，粮堆粮面平整***的动力机构采用若干根电动推杆组成多连杆机构驱动推粮板16，可使推粮板16进行倾斜、升降和折叠动作。

摄像监测***包括固定连接在安装板11上表面前侧边缘和后侧边缘的两个固定座24，每个固定座24上均设有CCD摄像机25、红外摄像机26和照明灯27。

无线信号传输***包括均设在安装板11中部的发射机28、接收机29和天线30。

控制***包括设在钻架10上的控制面板31，控制面板31上设有用于控制履带式行走***、粮堆自动探测***、粮堆粮面平整***及电源启闭的控制按键32。

伸缩节12包括若干个外径不同的套筒33，所有套筒33均上下通透且具有同一中心线，任意相邻两个套筒33中的较小外径套筒33均插设在较大套筒33内，位于最外层的套筒33顶端固定连接在安装板11的下表面中心，每个套筒33上端内边缘和外边缘均设有定位凸缘34，每个套筒33下端的内边缘和外边缘均设有限位凸缘35。

钢丝绳收放装置包括钢丝绳36、第一缠绕筒38和第一导向辊39，两根固定杆47后端部之间转动连接有第一转轴48，第一缠绕筒38套设在第一转轴48上，安装板11后侧固定连接有第一安装架37，第一安装架37上沿左右水平方向设有第三驱动电机49，第三驱动电机49的输出轴朝右设置并传动连接有第一蜗轮减速机50，第一蜗轮减速机50的输出轴通过第二联轴器51与第一转轴48左端传动连接，第一导向辊39转动连接在两根固定杆47中部之间，钢丝绳36一端穿过安装板11中心的通孔与伸缩节12连接，钢丝绳36另一端通过第一导向辊39与第一缠绕筒38连接。

电缆收放装置包括电缆23、第二缠绕筒41和第二导向辊42，两根固定杆47前端部之间转动连接有第二转轴52，第二缠绕筒41套设在第二转轴52上，安装板11前侧固定连接有第二安装架40，第二安装架40上沿左右水平方向设有第四驱动电机53，第四驱动电机53的输出轴朝右设置并传动连接有第二蜗轮减速机54，第二蜗轮减速机54的输出轴通过第三联轴器55与第二转轴52左端传动连接，第二导向辊42转动连接在两根固定杆47中部之间，电缆23一端穿过安装板11中心的通孔与伸缩节12内的传感检测装置14及钻进装置连接，电缆23另一端通过第二导向辊42与第二缠绕筒41连接。

钻进装置包括第五驱动电机13和锥形螺旋绞龙15，最内层套筒33的底端水平固定连接有第一隔离板56并且中部水平固定连有第二隔离板57，第五驱动电机13垂直设在第一隔离板56与第二隔离板57之间，第五驱动电机13的输出轴朝下并传动连接有第三蜗轮减速机58，最内层的套筒33内壁固定连接有位于第一隔离板56上方的支撑板59，第三蜗轮减速机58固定连接在支撑板59上，锥形螺旋绞龙15的输入轴向上穿出第一隔离板56中心并通过第四联轴器60与第三蜗轮减速机58的输出轴传动连接，第四联轴器60固定连接在第一隔离板56上表面，锥形螺旋绞龙15与第一隔离板56中心的连接处设有密封环61。

电力供应***包括电缆收放架18、收紧装置19和第六驱动电机20，电缆收放架18固定连接在底盘1后侧中部，电缆收放架18之间转动连接有第三转轴21，第三转轴21上套设有第三缠绕筒22，第三缠绕筒22上缠绕有电缆23。

电力供应***包括充电装置43和固定连接在底盘1后侧部的动力电池44，动力电池44后侧面上设有充电插头45，充电装置43前侧面上开设有充电接口46，充电插头45与充电接口46插接配合。

本实用新型的工作过程为：首先接通动力电源，可手动控制本实用新型的控制***进行操作，通过控制***控制履带式行走***内的两个第一驱动电机7，当控制两个第一驱动电机7同时正转或者反转时，第一驱动电机7带动驱动轮3转动从而通过橡胶履带2带动底盘1前进或后退，当控制一个第一驱动电机7转动而另一个第一驱动电机7停止转动时，可实现转弯动作，控制粮堆粮面平整***操作完成粮堆表面的的平整，控制本实用新型到达需要检测的监测点，启动第五驱动电机13，带动锥形螺旋绞龙15转动，沿垂直方向在粮堆中产生向下的驱动力，同时启动第三驱动电机49及第四驱动电机53，第三驱动电机49带动第一蜗轮减速机50通过第二联轴器51驱动第一缠绕筒38转动，使得钢丝绳36的收放速度与钻进装置后退和前进的速度同步，第四驱动电机53带动第二蜗轮减速机54通过第三联轴器55驱动第二缠绕筒41转动，使得电缆23的收放速度与转进装置后退和前进的速度同步，锥形螺旋绞龙15向下钻进带动伸缩节12的各个套筒33向下伸展开，到达预定深度对粮情参数进行检测，也可以进行传感器网络各节点上传感器在粮堆内部的布置，由锥形螺旋绞龙15将传感器带入粮堆内部，完成各项操作后，控制第五驱动电机13反转，从而带动锥形螺旋绞龙15反方向转动，沿垂直方向在粮堆中产生向上的驱动力，伸缩节12随之收缩逐渐退出粮堆，同时控制第三驱动电机49及第四驱动电机53反转，钢丝绳36和电缆23同步做收揽运动，钻进装置逐渐退出粮堆，当锥形螺旋绞龙15完全退出后，控制履带式行走***自主移动到下一个监测点；本实用新型也可通过无线信号传输***接收控制信号实现自动操作，按照规划路径自主移动到粮堆表面的监测点，到达需要检测的监测点后，控制粮堆自动探测***，启动第五驱动电机13，使得伸缩节12随着锥形螺旋绞龙15逐渐进入粮堆内部而逐节伸展开，直至达到要检测的深度，在粮堆内部的检测位置上，锥形螺旋绞龙15内部的传感器检测到该点的粮情参数，通过无线信号传输***发送到监控中心，然后控制第五驱动电机13反转，从而带动锥形螺旋绞龙15反方向转动，伸缩节12随之收缩逐渐退出粮堆，当锥形螺旋绞龙15完全退出后，控制履带式行走***自主移动到下一个监测点，当粮堆表面不平整时，也可以通过无线信号传输***控制粮堆粮面平整***进行粮堆表面的自动平整；电力供应***为本实用新型提供电源供应，可采用将电缆23缠绕在电缆23收放架18上的第三缠绕筒22上，通过第六驱动电机20驱动第三缠绕筒22转动，来控制电缆23的收放，并且电缆23的收放速度与履带式行走***的后退和前进速度同步，本实用新型在现场工作时，电缆23与现场的供电配电箱连接，在粮堆表面不同位置时，电缆23的长度不一样，可通过控制电缆23的收放来实现，并且电缆23始终与现场的供电配电箱相连；本实用新型的电力供应***也可采用自身安装动力电池44，结构简单，使得本实用新型在移动的过程中不受电缆23长度的制约，可任意到达指定位置，当本实用新型完成所有的作业任务或者当动力电池44电力不足时，自主寻找充电装置43将充电插头45***充电接口46并完成充电。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.自动控制化粮库粮情检测机器人，其特征在于：包括履带式行走***、粮堆自动探测***、粮堆粮面平整***、电力供应***、摄像监测***、无线信号传输***和控制***；

履带式行走***包括长方形的底盘和位于底盘左右两侧的两条橡胶履带，底盘中心开设有圆孔，两条橡胶履带内均设有位于橡胶履带后端的驱动轮、位于橡胶履带前端的第一从动轮和位于橡胶履带中部并间隔设置的两个第二从动轮，底盘后端部两侧均设有一个底座，每个底座上均设有一个第一驱动电机，每个第一驱动电机的输出轴均通过第一联轴器与轴向设在一个驱动轮中心的轮轴传动连接；

粮堆自动探测***包括固定连接在底盘上的呈长方体框架结构的钻架，钻架上表面水平设有安装板，安装板中心开设有通孔，安装板下表面中心垂直固定连接有伸缩节，伸缩节内设有钻进装置和传感检测装置，安装板上表面中部沿前后水平方向固定连接有两根固定杆，两根固定杆平行且间隔设置，固定杆的长度大于安装板的长度，两根固定杆后端部之间设有钢丝绳收放装置，两根固定杆前端部之间设有电缆收放装置；

摄像监测***包括固定连接在安装板上表面前侧边缘和后侧边缘的两个固定座，每个固定座上均设有CCD摄像机、红外摄像机和照明灯；

无线信号传输***包括均设在安装板中部的发射机、接收机和天线；

控制***包括设在钻架上的控制面板，控制面板上设有用于控制履带式行走***、粮堆自动探测***、粮堆粮面平整***及电源启闭的控制按键。

2. 根据权利要求1所述的自动控制化粮库粮情检测机器人，其特征在于：伸缩节包括若干个外径不同的套筒，所有套筒均上下通透且具有同一中心线，任意相邻两个套筒中的较小外径套筒均插设在较大套筒内，位于最外层的套筒顶端固定连接在安装板的下表面中心，每个套筒上端内边缘和外边缘均设有定位凸缘，每个套筒下端的内边缘和外边缘均设有限位凸缘。

3.根据权利要求1所述的自动控制化粮库粮情检测机器人，其特征在于：钢丝绳收放装置包括钢丝绳、第一缠绕筒和第一导向辊，两根固定杆后端部之间转动连接有第一转轴，第一缠绕筒套设在第一转轴上，安装板后侧固定连接有第一安装架，第一安装架上沿左右水平方向设有第三驱动电机，第三驱动电机的输出轴朝右设置并传动连接有第一蜗轮减速机，第一蜗轮减速机的输出轴通过第二联轴器与第一转轴左端传动连接，第一导向辊转动连接在两根固定杆中部之间，钢丝绳一端穿过安装板中心的通孔与伸缩节连接，钢丝绳另一端通过第一导向辊与第一缠绕筒连接。

4.根据权利要求1所述的自动控制化粮库粮情检测机器人，其特征在于：电缆收放装置包括电缆、第二缠绕筒和第二导向辊，两根固定杆前端部之间转动连接有第二转轴，第二缠绕筒套设在第二转轴上，安装板前侧固定连接有第二安装架，第二安装架上沿左右水平方向设有第四驱动电机，第四驱动电机的输出轴朝右设置并传动连接有第二蜗轮减速机，第二蜗轮减速机的输出轴通过第三联轴器与第二转轴左端传动连接，第二导向辊转动连接在两根固定杆中部之间，电缆一端穿过安装板中心的通孔与伸缩节内的传感检测装置及钻进装置连接，电缆另一端通过第二导向辊与第二缠绕筒连接。

5.根据权利要求2所述的自动控制化粮库粮情检测机器人，其特征在于：钻进装置包括第五驱动电机和锥形螺旋绞龙，最内层套筒的底端水平固定连接有第一隔离板并且中部水平固定连有第二隔离板，第五驱动电机垂直设在第一隔离板与第二隔离板之间，第五驱动电机的输出轴朝下并传动连接有第三蜗轮减速机，最内层的套筒内壁固定连接有位于第一隔离板上方的支撑板，第三蜗轮减速机固定连接在支撑板上，锥形螺旋绞龙的输入轴向上穿出第一隔离板中心并通过第四联轴器与第三蜗轮减速机的输出轴传动连接，第四联轴器固定连接在第一隔离板上表面，锥形螺旋绞龙与第一隔离板中心的连接处设有密封环。

6.根据权利要求1所述的自动控制化粮库粮情检测机器人，其特征在于：电力供应***包括电缆收放架、收紧装置和第六驱动电机，电缆收放架固定连接在底盘后侧中部，电缆收放架之间转动连接有第三转轴，第三转轴上套设有第三缠绕筒，第三缠绕筒上缠绕有电缆。

7.根据权利要求1所述的自动控制化粮库粮情检测机器人，其特征在于：电力供应***包括充电装置和固定连接在底盘后侧部的动力电池，动力电池后侧面上设有充电插头，充电装置前侧面上开设有充电接口，充电插头与充电接口插接配合。