一种框架结构并联精准喷洒机器人

本发明涉及农业精准喷洒设备，具体为一种框架结构并联精准喷洒机器人。

背景技术：

1、农业机械化促进了农业现代化发展:缓解了青壮年劳动力短缺的突出矛盾；保障了农业稳定发展；挖掘了粮食增产潜力；引领了耕作制度改革；推动了农业技术集成，节本增效和规模经营；加速了农业现代化进程。2020年农业机械化进入全程全面高质高效发展阶段，2025年全国农作物耕种收综合机械化率达到75％。

2、支持薄弱环节适用农机研发，促进农机装备产业转型升级，加快突进农业机械化，加快关键核心技术攻关与装备创新应用。

3、在目前公开的一些农业机器人体积和重量比较大，能源损耗高，适用性差，农药损耗量大，喷洒后，植株农药残余严重，且对土壤造成严重损害，不利于发展。

技术实现思路

1、为解决以上现有问题，本发明提供一种体积小、精准度高、农药量把控度强的框架结构并联精准喷洒机器人。本发明通过以下技术方案实现。

2、一种框架结构并联精准喷洒机器人；

3、所述机器人包括机器人主架、动力系统、视觉系统、机械喷头和并联机构操作控制装置，所述动力系统、视觉系统和机械喷头安装在机器人主架上，所述并联机构操作控制装置位于机器人主架内，其控制面板置于装置表面，所述动力系统包括电机驱动装置和太阳能充能补给装置，所述电机驱动装置位于机器人主架的左右两侧，所述太阳能充能补给装置位于机器人主架的上端，所述机器人通过视觉系统进行定位，所述机器人通过机械喷头实现喷洒作业。

4、进一步的，所述太阳能充能补给装置包括太阳能板、太阳能板固定装置、连接主平台底座、功能电机以及太阳能跟踪控制器，所述太阳能板通过连接主平台底座安装在控制板隔板上端，所述功能电机安放在太阳能板固定装置的下部，所述太阳能跟踪控制器位于太阳能中心轴线位置，所述太阳能板通过太阳能跟踪控制器追逐太阳光照较强的位置，所述太阳能跟踪控制器通过线缆将光照强弱的信号实时传输到控制面板，控制面板处理模块在比对光信号强弱后做出处理，太阳能板在接收来自线缆的信号后做出实时调整，使得获取光能的效率达到最大，所述太阳能板以水平轴线上下转动，所述连接主平台底座以竖直线为轴转动，所述连接主平台底座通过螺栓连接在隔板的上端。

5、进一步的，所述动力系统还包括驱动电机，所述驱动电机通过第一支架、第二支架安装在机器人主架两侧，所述第一支架、第二支架通过螺栓固定连接在机器人主架上，所述驱动电机带动皮带齿轮配合装置从而产生动力。

6、进一步的，所述视觉系统包括摄像头，所述摄像头通过第三支架安装在机器人并联机构前端，所述第三支架通过螺栓固定连接在机器人并联机构上，所述摄像头用于拍摄农作环境。

7、进一步的，所述机械喷头和并联机构操作控制装置包括并联机构、软管、喷头，所述并联机构为空间机构由动平台和定平台两部分共同构成，且所述动平台和定平台通过三个独立的运动链相连接，所述并联机构具有三个自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构，所述并联机构尾端通过并联机构固定装置以螺栓固定连接在机器人主架底板上，所述软管通过机器人主架底板达到药箱和喷头连接，所述喷头通过螺栓连接在并联机构的前端。

8、进一步的，所述并联机构操作控制装置还包括入线接头和出线接头，所述入线接头设置在药箱隔离板的上端一侧，所述出线接头设置在药箱隔离板的上端另一侧，所述动力系统的电机驱动装置和控制系统以及太阳能充能补给装置的线缆由入线接头进入，所述视觉系统、机械喷头的线缆由出线接头接入，从而形成由控制系统的控制操作。

9、进一步的，所述摄像头随并联机构的运动而判定植株与杂草，所述视觉系统摄像头的线缆连接有视频处理模块，所述视频处理模块将视觉系统拍摄的信号进行智能分析，而后将信号实时传输到控制面板，控制面板的处理模块与机械喷头的线缆连接，处理模块通过线缆传递信号，机械喷头在接收信号后，对杂草进行精准定量的农药喷洒。

10、进一步的，所述机器人还包括皮带齿轮配合传动机构，所述皮带齿轮配合传动机构包括皮带、皮带主动轮、皮带从动轮、锥齿轮、联轴器、主动轴以及副主动轴，所述皮带主动轮设有两个，分别与其左右两侧的驱动电机连接，所述锥齿轮设有两副，分别与皮带主动轮配合，带动副传动轴，所述皮带设有两根，所述副传动轴带动皮带，用于机身运动，皮带装置安装于支架内，所述支架均通过螺栓固定连接在机器人主架上。

11、进一步的，所述机器人的主体外置壳身所采用的材质使用铝合金材料制成，所述铝合金材料较钢材料重量轻，便于机器人行动。

12、本发明的有益效果：

13、1.体积较小，灵活度高，其通过电机带动链条从而控制机器人的运动，运动较为灵活，且在光照充足情况下，能够有望实现太阳能转换能源的驱动方式，极大节约了能源；

14、2.视觉控制系统能够实现对植株杂草的智能识别与判断，有效提高了杂草喷洒的精度和效率，并联结构的机械臂能够实现机械喷头的灵活转动，无约束影响喷洒的精度，且使用空间结构的并联结构，运作空间较小，运动惯性小；刚度大，结构稳定紧凑，承载能力强；

15、3.相较于无串联机器人，无累积误差，精度较高；运动链较短，致使运动部分重量轻，速度高，惯性小，动态响应好，并且使用并联机构增加整个机器人的稳定性。

技术特征：

1.一种框架结构并联精准喷洒机器人，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种框架结构并联精准喷洒机器人，其特征在于：所述太阳能充能补给装置包括太阳能板、太阳能板固定装置、连接主平台底座、功能电机以及太阳能跟踪控制器，所述太阳能板通过连接主平台底座安装在控制板隔板上端，所述功能电机安放在太阳能板固定装置的下部，所述太阳能跟踪控制器位于太阳能中心轴线位置，所述太阳能板通过太阳能跟踪控制器追逐太阳光照较强的位置，所述太阳能跟踪控制器通过线缆将光照强弱的信号实时传输到控制面板，控制面板处理模块在比对光信号强弱后做出处理，太阳能板在接收来自线缆的信号后做出实时调整，使得获取光能的效率达到最大，所述太阳能板以水平轴线上下转动，所述连接主平台底座以竖直线为轴转动，所述连接主平台底座通过螺栓连接在隔板的上端。

3.根据权利要求1所述的一种框架结构并联精准喷洒机器人，其特征在于：所述动力系统还包括驱动电机，所述驱动电机通过第一支架、第二支架安装在机器人主架两侧，所述第一支架、第二支架通过螺栓固定连接在机器人主架上，所述驱动电机带动皮带齿轮配合装置从而产生动力。

4.根据权利要求1所述的一种框架结构并联精准喷洒机器人，其特征在于：所述视觉系统包括摄像头，所述摄像头通过第三支架安装在机器人并联机构前端，所述第三支架通过螺栓固定连接在机器人并联机构上，所述摄像头用于拍摄农作环境。

5.根据权利要求1所述的一种框架结构并联精准喷洒机器人，其特征在于：所述机械喷头和并联机构操作控制装置包括并联机构、软管、喷头，所述并联机构为空间机构由动平台和定平台两部分共同构成，且所述动平台和定平台通过三个独立的运动链相连接，所述并联机构具有三个自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构，所述并联机构尾端通过并联机构固定装置以螺栓固定连接在机器人主架底板上，所述软管通过机器人主架底板达到药箱和喷头连接，所述喷头通过螺栓连接在并联机构的前端。

6.根据权利要求1所述的一种框架结构并联精准喷洒机器人，其特征在于：所述并联机构操作控制装置还包括入线接头和出线接头，所述入线接头设置在药箱隔离板的上端一侧，所述出线接头设置在药箱隔离板的上端另一侧，所述动力系统的电机驱动装置和控制系统以及太阳能充能补给装置的线缆由入线接头进入，所述视觉系统、机械喷头的线缆由出线接头接入，从而形成由控制系统的控制操作。

7.根据权利要求4所述的一种框架结构并联精准喷洒机器人，其特征在于：所述摄像头随并联机构的运动而判定植株与杂草，所述视觉系统摄像头的线缆连接有视频处理模块，所述视频处理模块将视觉系统拍摄的信号进行智能分析，而后将信号实时传输到控制面板，控制面板的处理模块与机械喷头的线缆连接，处理模块通过线缆传递信号，机械喷头在接收信号后，对杂草进行精准定量的农药喷洒。

8.根据权利要求1所述的一种框架结构并联精准喷洒机器人，其特征在于：所述机器人还包括皮带齿轮配合传动机构，所述皮带齿轮配合传动机构包括皮带、皮带主动轮、皮带从动轮、锥齿轮、联轴器、主动轴以及副主动轴，所述皮带主动轮设有两个，分别与其左右两侧的驱动电机连接，所述锥齿轮设有两副，分别与皮带主动轮配合，带动副传动轴，所述皮带设有两根，所述副传动轴带动皮带，用于机身运动，皮带装置安装于支架内，所述支架均通过螺栓固定连接在机器人主架上。

9.根据权利要求1所述的一种框架结构并联精准喷洒机器人，其特征在于：所述机器人的主体外置壳身所采用的材质使用铝合金材料制成，所述铝合金材料较钢材料重量轻，便于机器人行动。

技术总结
本发明公开一种框架结构并联精准喷洒机器人，其包括机器人主架、动力系统、视觉系统、并联结构、机械喷头和控制装置，动力系统、视觉系统、并联结构和机械喷头安装在机器人主架上，控制装置位于机器人主架内，控制面板于装置表面，机器人通过视觉系统进行定位，并通过调节并联结构实现机械喷头实时作业，机械喷头实现喷洒作业，动力系统包括电机驱动装置与太阳能充能补给装置，电机驱动装置位于机器人主架的左右两侧，太阳能充能补给装置位于机器人主架的上端。本发明的有益效果：该机器人较其余农业机器体积小，操作灵活，在田地作业时能有效的提高农业植株喷洒的精准度，同时实现太阳能转换能源的驱动方式，极大节约了能源。

技术研发人员：韩磊,邓向伟,金敏,张永,卜崇伟,于晓兵,武佩
受保护的技术使用者：内蒙古农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13