一种步进电机控制的全自动种菜机器人

1.本发明属于农业机器人领域，涉及一种步进电机控制的全自动种菜机器人。


背景技术：

2.随着农业生产的日趋工业化、规模化和精准化，农业机器人研发已经成为农业工程领域的科研重点之一，其在育苗、移苗等方面均得到了应用，而且农业机器人在提高农业生产力、改变农业生产模式、解决劳动力不足以及实现农业的规模化、多样化和精准化等方面展示出了极大的优越性。
3.在土地上进行种植菜苗时，需要先在地面上人工打孔，再将幼苗放进打好的孔中，然后再进行浇水，传统的种植方式农民工作强度大，工作效率低，特别是在较大规模上的种植时，人工种植的弊端进一步体现。
4.根据以上问题，本发明提出了一种步进电机控制的全自动种菜机器人，该机器人的出发点就是把工业上流水线作业的概念引进农业行业，以期更低成本更高效地种植菜苗，并且全自动化地完成打孔、下苗、埋土、浇水整个流程。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：提供一种全自动种菜机器人，能够代替人工在大棚蔬菜里种植菜苗，并且全自动化地完成打孔、下苗、埋土、浇水整个流程。
6.本发明采取的技术方案为：一种步进电机控制的全自动种菜机器人，由打孔机构、菜苗下料机构、埋土装置、浇水机构四部分组成；包括拨片1，传动轴2，圆盘3，步进电机4，连杆5，前传动杆6，打孔装置7，机架8，控制器9，后传动杆10，支撑架11，菜苗下料滑轨12，菜苗存放箱13，水箱14，电控开关15，水管16，挡板17，螺母18，液压杆19，电机外壳20，调节孔21，滑槽22，导轨23，电机24，大孔25，小孔26，爪27。
7.所述的打孔机构由传动轴2、圆盘3、步进电机4、连杆5、前传动杆6、打孔装置7、滑槽22组成；固定装置将步进电机4通过螺栓连接固定在机架8上，步进电机4的左右两侧通过花键连接传动轴2，传动轴2的两侧花键连接圆盘3，圆盘3与连杆5通过铰链连接，两个连杆5之间连接固定连接前传动杆6，在前传动杆6上固定连接打孔装置7，滑槽22分布在打孔装置7的四个面上，导轨在机架8上。
8.所述的菜苗下料机构由拨片1、菜苗下料滑轨12、菜苗存放箱13、挡板17、螺母18组成；菜苗存放箱13固定连接在水箱14上，菜苗下料滑轨12固定连接在菜苗存放箱13的前面，两个拨片1通过铰链连接在菜苗下料滑轨12中，螺母18通过螺纹连接拨片1和菜苗下料滑轨12，挡板17固定在机架8上。
9.所述的埋土装置由后传动杆10、支撑架11、液压杆19、电机外壳20、电机24、爪27组成；液压杆19的上端固定连接在支撑架11中，两个液压杆19之间通过固定连接后传动杆10，在后传动杆10上固定连接电机外壳20，电机外壳20固定连接电机24，爪27固定连接在电机24的输出轴上。
10.所述的浇水机构由水箱14、电控开关15、水管16、小孔26组成；电控开关15固定连接在水箱14上，大孔25和小孔26在机架8上，水箱14和水管16固定连接，水管16穿过小孔26。
11.所述的控制器9主要控制步进电机4和电机24的正反转、控制电控开关15的通断以及液压杆19的伸缩，步进电机4将扭矩传递给传动轴2，传动轴2将扭矩传递给两侧花键连接的圆盘3，圆盘3带动铰链连接的连杆5，进而带动两个连杆5之间固定连接的前传动杆6进行上下移动，使得打孔装置7进行上下移动；电控开关15的通断主要控制水箱14中的水通过水管16流出或截止；两个液压杆19的伸缩带动之间固定连接的后传动杆10进行上下移动，从而带动固定连接电机外壳20过盈配合的电机24进行移动；电机24带动底部固定连接四个互为90
°
的爪27进行转动。
12.本发明的有益效果是：一种步进电机控制的全自动种菜机器人，控制器9控制步进电机4将扭矩传递给传动轴2，传动轴2将扭矩传递给圆盘3，圆盘3带动铰链连接的连杆5，带动两个连杆5之间连接的前传动杆6上下移动，使得打孔装置7进行上下移动；菜苗从菜苗存放箱13出口滑出，经过菜苗下料滑轨12滑进大孔25，挡板17保证菜苗顺利进入大孔25，在菜苗下料滑轨12前端组成的两个拨片1在摩擦力的作用下初次延缓菜苗的滑行速度，在菜苗下料滑轨1后端的两个拨片1通过调节螺母18的松紧来增加或减少摩擦力进行二次延缓菜苗的下滑速度；控制器9控制两个液压杆19的伸缩带动之间连接的后传动杆10进行上下移动，从而带动连接电机外壳20固定连接的电机进行位置的移动，控制器9控制电机24带动底部固定连接四个互为90
°
的爪27进行转动；可以根据打孔的深度来调节连杆5与圆盘3上的调节孔21的安装位置。
附图说明
13.图1是一种步进电机控制的全自动种菜机器人的轴测图。
14.图2是菜苗下料机构的左视图。
15.图3是打孔机构和埋土装置的轴测图。
16.图4是一种步进电机控制的全自动种菜机器人的仰视图。
17.图中，1
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拨片，2
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传动轴，3
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圆盘，4
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步进电机，5
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连杆，6
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前传动杆，7
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打孔装置，8
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机架，9
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控制器，10
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后传动杆，11
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支撑架，12
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菜苗下料滑轨，13
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菜苗存放箱，14
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水箱，15
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电控开关，16
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水管，17
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挡板，18
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螺母，19
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液压杆，20
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电机外壳，21
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调节孔，22
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滑槽，23
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导轨，24
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电机，25
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大孔，26
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小孔，27
‑
爪。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明做详细描述。
19.如图1、图3所示，一种步进电机控制的全自动种菜机器人，其机器人的打孔机构包括传动轴2，圆盘3，步进电机4，连杆5，传动杆6，打孔装置7，机架8，控制器9，滑轨22，导轨23组成；固定装置将步进电机4通过螺栓连接固定在机架8上，控制器9控制步进电机4将扭矩传递给传动轴2，传动轴2将扭矩传递给两侧花键连接的圆盘3，圆盘3带动铰链连接的连杆5，进而带动两个连杆5之间固定连接的前传动杆6上下移动，使得打孔装置7进行上下移动，打孔装置7的四个面上的滑轨22在机架8上的导轨23中上下滑动，保证打孔装置7在竖直方向的上下运动。
20.如图1、图2、图4所示，一种步进电机控制的全自动种菜机器人，其机器人菜苗下料机构包括拨片1，菜苗下料滑轨12，菜苗存放箱13，水箱14，挡板17，螺母18，大孔25组成；菜苗存放箱13固定连接在水箱14上，菜苗下料滑轨12固定连接在幼苗存放箱13的前面，菜苗从幼苗存放箱13出口滑出，经过菜苗下料滑轨12滑进大孔25，挡板17保证菜苗顺利进入大孔25，在菜苗下料滑轨12前端组成的两个拨片1在摩擦力的作用下初次延缓菜苗的滑行速度，在菜苗下料滑轨12后端的两个拨片1通过调节螺母18的松紧来增加或减少摩擦力进行二次延缓菜苗的下滑速度。
21.如图1、图3、图4所示，一种步进电机控制的全自动种菜机器人，其机器人埋土装置包括机架8，控制器9，后传动杆10，支撑架11，液压杆19，电机外壳20，电机24，爪27；支撑架11固定连接在机架8上，液压杆19的上端固定连接在支撑架11中，控制器9控制两个液压杆19的伸缩来带动之间固定连接的后传动杆10进行上下移动，从而带动连接电机外壳20固定连接的电机24进行位置的移动，控制器9控制电机24带动底部连接四个互为90
°
的爪27进行转动。
22.如图1、图2、图4所示，一种步进电机控制的全自动种菜机器人，其机器人的浇水机构包括机架8，水箱14，电控开关15，水管16组成；水箱14固定连接在机架8上，水箱14和水管16固定连接，水管16穿过小孔26，控制器9控制电控开关15的通断来控制水的流出或截止。
23.本发明中各部件的作用如下：打孔机构是控制器9先控制步进电机4将扭矩传递给传动轴2，传动轴2将扭矩传递给两侧花键连接的圆盘3，圆盘3带动铰链连接的连杆5，进而带动两个连杆5之间固定连接的前传动杆6上下移动，带动打孔装置7进行上下移动，完成打孔步骤。
24.菜苗下料机构是菜苗从菜苗存放箱13出口滑出，经过菜苗下料滑轨12滑进大孔25，挡板17保证菜苗顺利进入大孔25，在菜苗下料滑轨12前端的组成的两个拨片1在摩擦力的作用下初次延缓菜苗的滑行速度，在菜苗下料滑轨1后端的两个拨片1通过调节螺母18的松紧来增加或减少摩擦力进行二次延缓菜苗的下滑速度，完成种菜苗步骤。
25.埋土装置是控制器9控制两个液压杆19的伸缩来带动之间固定连接的后传动杆10进行上下移动，从而带动连接电机外壳20固定连接的电机24进行上下位置的变化，控制器9控制电机24转动，从而带动电机24底部连接四个互为90
°
的爪27进行转动，完成松土、埋土的步骤。
26.浇水机构是控制器9控制电控开关15的通断来控制水箱14中的水流出或截止，完成浇水的步骤。
27.根据打孔的深度和需求来调节连杆5与圆盘3上的调节孔21的安装位置。
28.本发明的一种步进电机控制的全自动种菜机器人的工作原理为：一种步进电机控制的全自动种菜机器人，采用步进电机作为动力，前传动杆作为传动装置带动打孔装置7在轨道上下运动，菜苗在重力的作用下沿菜苗下料滑轨12落入孔中，在下落的过程中由于摩擦力的作用，可以调节拨片1与螺母18的松紧来控制其滑落的速度，采用伸缩液压杆使后传动杆作为传动装置带动电机上下位置的变化，在移动的过程中控制器控制电机的转动使爪27转动，采用控制器控制电控开关15的通断来控制水的流出或截止。本发明实现了控制器控制四个机构顺次工作且依次完成打孔、下苗、埋土、浇水整个流程；同时可以根据菜苗的高低对其打孔深度的调节，以及根据菜苗的重量调节螺母18的
松紧来控制下滑的速度，由此可以调节整个机器运行的速度，降低控制的难度，使之运行的更加通畅。