專利名稱：一種水田用重心可調(diào)式除草機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)除草機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水田用重心可調(diào)式除草機器人。
背景技術(shù)：
目前，農(nóng)田除草方式有人工除草、化學除草、機械除草等，人工除草和化學除草仍然是國內(nèi)外農(nóng)業(yè)除草的主要方式，其中化學除草有人工噴霧式除草和智能噴霧式精確除草。隨著科學技術(shù)的進步，除草裝置的機械化和智能化越來越受到重視?，F(xiàn)階段化學除草方式受到普及，但是這種除草方式中使用的除草劑污染環(huán)境，破壞土壤，甚至威脅到人們的健康。而除草機器人則利用人工智能技術(shù)控制相關(guān)機構(gòu)自動清除農(nóng)田雜草，在國內(nèi)外已經(jīng) 有相關(guān)的研究。
農(nóng)業(yè)除草機器人在國內(nèi)尚未得到普及，目前國內(nèi)外研究和開發(fā)的農(nóng)業(yè)機器人多用于農(nóng)田采摘、智能噴霧除草、旱地除草等。涉及的技術(shù)和機構(gòu)包括自主導航技術(shù)、雜草識別技術(shù)、機械臂及專用末端執(zhí)行器、除草機構(gòu)等。很多農(nóng)業(yè)除草機器人都采用人工輔助駕駛，而自動化程度很高的農(nóng)業(yè)除草機器人多用于旱地除草。在我國，水稻生產(chǎn)面積大，目前在國內(nèi)已有相關(guān)水田除草機器人的研發(fā)，如激光除草機器人，利用激光的熱效應將草燒死；高效除草機器人，能夠同時清除農(nóng)作物行間和行內(nèi)雜草；一種除草機器人的六爪執(zhí)行機構(gòu)，水田動力除草中耕機等，這些除草機器人都能達到除草目的，但均存在除草機械在水田等惡劣環(huán)境行走不穩(wěn)定，換行操作時損害農(nóng)作物，需要專門的雜草識別攝像裝置，控制系統(tǒng)復雜，體積也較大，成本高，不利于在水稻秧田中的普及。因此，開發(fā)一種體積小，換行方便，在水田內(nèi)能實現(xiàn)自恢復的水田用重心可調(diào)式除草機器人將有利于在水田中廣泛推廣。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、行走自平衡和自恢復、自主換行并且實現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑的重心可調(diào)式水田除草機器人，解決現(xiàn)有除草機器人體積大，成本高，惡劣環(huán)境行走不穩(wěn)定以及不利普及的難題。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)
一種水田用重心可調(diào)式除草機器人，其特征在于包括輪轂驅(qū)動式履帶裝置、履帶提升裝置、伸縮移動裝置、滑塊平衡裝置和機體；所述輪轂驅(qū)動式履帶裝置通過左右支撐腿與履帶提升裝置連接；所述履帶提升裝置通過兩根帶電機絲桿分別與伸縮移動裝置的左右滑塊螺紋連接；所述機體腔內(nèi)安裝有前后布置的兩條滑軌；所述左右滑塊通過自身前后兩側(cè)的滑槽安裝在所述兩條滑軌上；所述滑塊平衡裝置通過四根支撐桿與機體連接。進一步的，所述輪轂驅(qū)動式履帶裝置包括左驅(qū)動單元和右驅(qū)動單元；所述左驅(qū)動單元包括左履帶、左輪轂電機、左輪轂、左滑輪組、左輪組連接桿和左張緊機構(gòu)；所述右驅(qū)動單元包括右履帶、右輪轂電機、右輪轂、右滑輪組、右輪組連接桿和右張緊機構(gòu)；所述左輪轂電機安裝在左輪組連接桿上；所述左輪轂安裝在左輪轂電機轉(zhuǎn)子上，與左履帶配合；所述左輪組連接桿下部與左滑輪組連接；所述左滑輪組包括12個滑輪；所述左張緊機構(gòu)包括左張緊調(diào)節(jié)件、左張緊螺母和左轉(zhuǎn)動件；所述左張緊調(diào)節(jié)件頭部通過左固定螺柱和左固定螺母與左連接桿固定，尾部通過左轉(zhuǎn)動件與左輪組連接桿連接；所述左張緊螺母與左張緊調(diào)節(jié)件通過螺紋配合；所述右輪轂電機安裝在右輪組連接桿上；所述右輪轂安裝在右輪轂電機轉(zhuǎn)子上，與右履帶配合；所述右輪組連接桿下部與右滑輪組連接；所述右滑輪組包括12個滑輪；所述右張緊機構(gòu)包括右張緊調(diào)節(jié)件、右張緊螺母、右轉(zhuǎn)動件；所述右張緊調(diào)節(jié)件頭部通過右固定螺柱和右固定螺母與右連接桿固定，尾部通過右轉(zhuǎn)動件與右輪組連接桿連接；所述右張緊螺母與右張緊調(diào)節(jié)件螺紋配合。進一步的，所述右輪轂電機、右輪轂、右滑輪組、右輪組連接桿和右張緊機構(gòu)安裝在右履帶內(nèi)部；所述左履帶和右履帶外表面布滿間隔排列的履刺，內(nèi)表面設(shè)有與左右輪轂相配合的齒。
進一步的，所述履帶提升裝置包括左提升單元和右提升單元；所述左提升單元包括左絲桿、左支撐腿、第一導桿和第二導桿；所述左支撐腿下端安裝在左輪轂電機軸上；所述左支撐腿左側(cè)與第一導桿滑動配合，右側(cè)與第二導桿滑動配合；所述第一導桿和第二導桿安裝在左滑塊上；所述左絲桿的驅(qū)動電機安裝在左支撐腿上端；所述左絲桿的驅(qū)動電機通過電機聯(lián)軸器與左絲桿連接；所述左絲桿與左滑塊螺紋連接；所述右提升單元包括右絲桿、右支撐腿、第三導桿和第四導桿；所述右支撐腿下端安裝在右輪轂電機軸上；所述右支撐腿左側(cè)與第三導桿滑動配合，右側(cè)與第四導桿滑動配合；所述第三導桿和第四導桿安裝在右滑塊上；所述右絲桿的驅(qū)動電機安裝在右支撐腿上端；所述右絲桿的驅(qū)動電機通過電機聯(lián)軸器與右絲桿連接；所述右絲桿與右滑塊螺紋連接。進一步的，所述伸縮移動裝置包括左滑塊、右滑塊、左直線電機和右直線電機；所述左滑塊與機體通過機體腔內(nèi)的滑軌滑動配合；所述右滑塊與機體通過機體腔內(nèi)的滑軌滑動配合；所述左直線電機和右直線電機分別固定在機體上端中部；所述左直線電機的推桿末端與左滑塊通過固定件固定連接；所述右直線電機的推桿末端與右滑塊通過固定件固定連接。進一步的，所述左直線電機與右直線電機左右對稱布置。進一步的，所述滑塊平衡裝置包括平衡滑塊、電機、鋼絲繩、繞線輪、前滑軌、后滑軌、第一支撐桿、第二支撐桿、第三支撐桿、第四支撐桿、攝像頭、攝像頭支撐桿和攝像頭支座；所述前滑軌和后滑軌通過第一支撐桿、第二支撐桿、第三支撐桿和第四支撐桿與機體固定連接；所述平衡滑塊與前滑軌和后滑軌滑動配合；所述電機通過繞線輪驅(qū)動鋼絲繩；所述繞線輪安裝在電機軸上；所述鋼絲繩繞過前滑軌兩端的小滑輪與平衡滑塊連接；所述平衡滑塊內(nèi)置有電池、主控板及平衡重物；所述攝像頭安裝在攝像頭支撐桿上；所述攝像頭支撐桿安裝在攝像頭支座內(nèi)嵌電機軸上；所述攝像頭支座固定在平衡滑塊上。進一步的，所述電機安裝在機體上部；所述第二支撐桿和第三支撐桿分別設(shè)置一個小孔；所述前滑軌兩端各安裝一個小滑輪；所述鋼絲繩通過小孔和小滑輪連接電機上的繞線輪和平衡滑塊；所述前滑軌通過第二支撐桿和第三支撐桿固定在機體上端；所述后滑軌通過第一支撐桿和第四支撐桿固定在機體上端。進一步的，所述前滑軌與后滑軌的長度相等且左右對稱；所述左輪轂電機與右輪轂電機離地距離相等；所述左滑塊與右滑塊移動導程相等；所述輪轂驅(qū)動式履帶裝置通過左右輪轂電機和帶外齒的左右輪轂驅(qū)動左右履帶；所述履帶提升裝置通過電機驅(qū)動左右絲桿實現(xiàn)左右履帶的提升和下降；所述伸縮移動裝置通過左直線電機和右直線電機推動左右滑塊實現(xiàn)伸縮；所述滑塊平衡裝置通過鋼絲繩與電機連接，實現(xiàn)平衡滑塊左右移動；所述攝像頭支座內(nèi)嵌電機驅(qū)動攝像頭支撐桿轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)攝像頭轉(zhuǎn)動。所述履帶提升裝置包括左提升單元和右提升單元；所述左提升單元包括左絲桿、左支撐腿、第一導桿和第二導桿；所述左支撐腿下端安裝在左輪轂電機軸上；所述左支撐腿左側(cè)與第一導桿滑動配合，右側(cè)與第二導桿滑動配合；所述第一導桿和第二導桿安裝在左滑塊上；所述左絲桿的驅(qū)動電機安裝在左支撐腿上端；所述左絲桿的驅(qū)動電機通過電機聯(lián)軸器與左絲桿連接；所述左絲桿與左滑塊螺紋連接；所述右提升單元包括右絲桿、右支撐腿、第三導桿和第四導桿；所述右支撐腿下端安裝在右輪轂電機軸上；所述右支撐腿左側(cè)與第三導桿滑動配合，右側(cè)與第四導桿滑動配合；所述第三導桿和第四導桿安裝在右滑塊上；所述右絲桿的驅(qū)動電機安裝在右支撐腿上端；所述右絲桿的驅(qū)動電機通過電機聯(lián)軸器與右絲桿連接；所述右絲桿與右滑塊螺紋連接。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點及有益效果 輪轂驅(qū)動式履帶裝置通過履帶在水田秧苗行間行走，對行間雜草進行碾壓，能將雜草壓入泥里，甚至切斷其根系破壞其生長，同時履帶行走時攪動泥漿造成的渾濁環(huán)境能抑制水下雜草的光合作用，阻礙其正常生長，而污泥沉積下來則能將沒能碾壓到的株間雜草覆蓋，同樣可以達到株間除草的目的。這個方法有效地克服了現(xiàn)有的機械除草技術(shù)實施機構(gòu)復雜、作業(yè)效率低以及控制系統(tǒng)繁瑣的缺點。采用履帶行走，多滑輪內(nèi)嵌于履帶，既使得機械行走平穩(wěn)，不會打滑，也增大了碾壓面積；履帶內(nèi)的履帶張緊機構(gòu)可調(diào)節(jié)履帶的松緊程度，便于拆卸履帶；履帶表面的履刺能增加機器人的抓地力，并起到碾壓雜草的作用。通過履帶提升裝置、伸縮移動裝置和滑塊平衡裝置實現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑換行，解決了現(xiàn)有除草機械換行操作時轉(zhuǎn)彎半徑大，損害農(nóng)作物的缺點。用兩根絲桿提升履帶，巧妙利用了空間，使裝置結(jié)構(gòu)緊湊，通過合理控制，不僅可降低機器人在正常行走過程中的整體重心，而且不會產(chǎn)生機構(gòu)干涉。攝像頭支座固定在平衡滑塊上端，攝像頭支撐桿安裝在攝像頭支座內(nèi)嵌電機上，使攝像頭能實時監(jiān)測秧苗分布情況，利用機器視覺調(diào)節(jié)機器人的行進路線，以適應水田稻株種植線條排列的特點，防止在稻苗生長位置不規(guī)則的地方出現(xiàn)碾壓到稻苗的現(xiàn)象，同時也能根據(jù)前方場景對是否換行做出判斷。與攝像頭連接的平衡滑塊在滑軌上橫向移動，能調(diào)節(jié)機器人的重心，使機器人在換行期間提升和伸縮履帶時不會側(cè)翻，并能實現(xiàn)機器人跨越田壟和側(cè)傾時的自平衡和自恢復功能，使機器人適合于水田行走。主控板和電池置于平衡滑塊內(nèi)部，巧妙地利用平衡滑塊的空間，既節(jié)省了空間又增大了平衡滑塊的重量。通過鋼絲繩驅(qū)動平衡滑塊，可使電機固定在機體上部，省去復雜的傳動機構(gòu)。整個機器人的機構(gòu)簡單，操作簡便，體積較小，重量較輕，對環(huán)境適應性強。


圖I為實施方式中水田用重心可調(diào)式除草機器人的前視圖。圖2為圖I所示除草機器人的左視圖。圖3為圖I所示除草機器人的右視圖。圖4為圖I所示除草機器人的俯視圖。
圖5a 5h為圖I所示除草機器人的的換行策略示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍和實施方式不限于此。如圖f 4所示，一種水田用重心可調(diào)式除草機器人，包括輪轂驅(qū)動式履帶裝置I、履帶提升裝置II、伸縮移動裝置III、滑塊平衡裝置IV和機體4 ;所述輪轂驅(qū)動式履帶裝置I通過左右支撐腿(2、9)與履帶提升裝置II連接；所述履帶提升裝置II通過兩根帶電機絲桿(5、7)分別與伸縮移動裝置III的左右滑塊(3、8)螺紋連接；所述機體4腔內(nèi)安裝有前后布置的兩條滑軌；所述左右滑塊(3、8)通過自身前后兩側(cè)的滑槽安裝在所述兩條滑軌上；所述滑塊平衡裝置IV通過四根支撐桿與機體4連接；所述滑塊平衡裝置通過鋼絲繩30與電機29連接，實現(xiàn)平衡滑塊6左右移動。如圖2、圖3，所述輪轂驅(qū)動式履帶裝置I包括左驅(qū)動單元和右驅(qū)動單元；所述左驅(qū)動單元包括左履帶I、左滑輪組11、左輪組連接桿15、左輪轂電機12、左輪轂33和左張緊機構(gòu)；所述右驅(qū)動單元包括右履帶10、右滑輪組16、右輪組連接桿20、右輪轂電機17、右輪轂34和右張緊機構(gòu)；所述左輪轂電機12安裝在左輪組連接桿15上；所述左輪轂33安裝在左輪轂電機12的轉(zhuǎn)子上，并與左履帶I配合；所述左輪組連接桿15與左滑輪組11連接；所述左滑輪組11包括12個滑輪；所述左張緊機構(gòu)包括左張緊調(diào)節(jié)件31、左張緊螺母40、左轉(zhuǎn)動件41 ;所述左張緊調(diào)節(jié)件31頭部通過左固定螺柱和左固定螺母與左連接桿39固定，尾部通過左轉(zhuǎn)動件41與左輪組連接桿15連接；所述左張緊螺母40與左張緊調(diào)節(jié)件31通過螺紋配合；所述右輪轂電機17安裝在右輪組連接桿20上；所述右輪轂34安裝在右輪轂電機17的轉(zhuǎn)子上，并與右履帶10配合；所述右輪組連接桿20與右滑輪組16連接；所述右滑輪組16包括12個滑輪。所述右張緊機構(gòu)包括右張緊調(diào)節(jié)件32、右張緊螺母43、右轉(zhuǎn)動件44 ;所述右張緊調(diào)節(jié)件32頭部通過右固定螺柱和右固定螺母與右連接桿42固定，尾部通過右轉(zhuǎn)動件44與右輪組連接桿20連接；所述右張緊螺母43與右張緊調(diào)節(jié)件32通過螺紋配合；所述左輪轂電機12驅(qū)動左輪轂33，帶動左履帶I轉(zhuǎn)動，所述右輪轂電機17驅(qū)動右輪轂34，帶動右履帶10轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)機器人的行走動作；所述左張緊機構(gòu)可張緊左履帶1，便于拆卸；所述右張緊機構(gòu)可張緊右履帶10，便于拆卸。所述履帶提升裝置II包括左提升單元和右提升單元，所述左提升單元包括左絲桿5、左支撐腿2、第一導桿25和第二導桿26 ;所述左支撐腿2下端安裝在左輪轂電機軸上；所述左支撐腿2的左右兩端分別與第一導桿25和第二導桿26滑動連接；所述第一導桿25和第二導桿26固定在左滑塊3上；所述左支撐腿2上端安裝驅(qū)動絲桿的電機；所述電機通過電機聯(lián)軸器與左絲桿5連接；所述左絲桿5與左滑塊3螺紋連接；所述右提升單元包括右絲桿7、右支撐腿9、第三導桿27和第四導桿28 ;所述右支撐腿9下端安裝在右輪轂電機軸上；所述右支撐腿9的左右兩端分別與第三導桿27和第四導桿28滑動連接；所述第三導桿27和第四導桿28固定在右滑塊8上；所述右支撐腿9上端安裝驅(qū)動絲桿的電機；所述電機通過電機聯(lián)軸器與右絲桿7連接；所述右絲桿7與右滑塊8螺紋連接；所述左絲桿5和右絲桿7由電機驅(qū)動通過螺紋傳動，提升輪轂驅(qū)動式履帶裝置。如圖4，所述伸縮移動裝置III包括左滑塊3、右滑塊8、左直線電機22和右直線電機24 ;所述左滑塊3與機體4通過機體腔內(nèi)的滑軌滑動配合；所述右滑塊8與機體4通過機體腔內(nèi)的滑軌滑動配合；所述左直線電機22和右直線電機24分別固定在機體4上端中部；所述左右直線電機(22、24)的推桿末端分別與左右滑塊(3、8)固定連接；所述左直線電機22推動左滑塊3沿著機體腔內(nèi)的滑軌來回運動；所述右直線電機24推動右滑塊8沿著機體腔內(nèi)的滑軌來回運動。所述滑塊平衡裝置IV包括平衡滑塊6、電機29、繞線輪35、鋼絲繩30、前滑軌21、后滑軌23、第一支撐桿13、第二支撐桿14、第三支撐桿18、第四支撐桿19、攝像頭36、攝像頭支撐桿37和攝像頭支座38 ;所述平衡滑塊6包括腔體、攝像頭36、攝像頭支撐桿37、攝像頭支座38、機器人主控制板、平衡重物和電池；所述電機29驅(qū)動繞線輪35 ;所述鋼絲繩30連接繞線輪35、前滑軌21兩端的小滑輪和平衡滑塊6 ;所述攝像頭36和攝像頭支撐桿37安裝在平衡滑塊6上部的攝像頭支座38上；所述攝像頭(36)安裝在攝像頭支撐桿(37)上；所述前滑軌21通過第二支撐桿14和第三支撐桿18固定在機體上端；所述后滑軌23通過第一支撐桿13和第四支撐桿19固定在機體4上端；所述電機29安裝在機體4上部，驅(qū)動鋼絲繩30，帶動平衡滑塊6沿著前后滑軌21、23左右移動。 所述水田用重心可調(diào)式除草機器人通過視覺與控制系統(tǒng)對作物進行識別，確定作物保護區(qū)域和行間除草區(qū)域，在行間區(qū)域進行除草，換行時確定除草區(qū)域的行間距離，利用履帶提升裝置II提升左右履帶(I、10)，在伸縮移動裝置III和滑塊平衡裝置IV的輔助下左右伸縮輪轂驅(qū)動式履帶裝置I，從而實現(xiàn)換行，解決了現(xiàn)有除草機械換行操作時需要的轉(zhuǎn)彎半徑大，損害農(nóng)作物的問題。水田用重心可調(diào)式除草機器人的工作過程敘述如下
所述滑塊平衡裝置IV通過電機驅(qū)動鋼絲繩30帶動平衡滑塊6沿著前后滑軌(21、23)左右移動，在換行時起平衡穩(wěn)定的作用；平衡滑塊6上有視覺識別系統(tǒng)，攝像機將拍攝下來的圖像傳輸給圖像處理系統(tǒng)進行識別處理，控制系統(tǒng)將控制指令傳送給各個電機，實現(xiàn)輪轂驅(qū)動式履帶裝置I上下運動、伸縮移動裝置III左右運動以及平衡滑塊6的輔助運動。所述伸縮移動裝置III的左右滑塊(3、8)與機體4滑動配合，并與左右絲桿(5、7)通過螺紋配合。進行換行時，伸縮移動裝置III接收控制系統(tǒng)的指令開始工作。以機器人向左換行為例。機器人初始狀態(tài)如圖5a所示。首先，以右履帶10作支撐，左履帶I換行。左絲桿電機接到控制系統(tǒng)的指令，驅(qū)動左絲桿5轉(zhuǎn)動，左絲桿5沿著左滑塊3的螺紋向上運動，帶動左邊的左支撐腿2和左邊的輪轂驅(qū)動式履帶裝置一起向上運動到一定高度，第一導桿25和第二導桿26可以限制左履帶I提升的路徑。左履帶提升到一定的高度后，在指令控制下左絲桿電機停止工作，左直線電機22推動左滑塊3向左橫向移動一定的距離，左滑塊3通過第一導桿25和第二導桿26帶動左履帶I做橫向移動，如圖5b所示。在左履帶提升和伸縮移動的過程中，控制系統(tǒng)通過傳感器感知機器人平衡狀態(tài)，實時調(diào)整平衡滑塊6的位置，實現(xiàn)動平衡。橫向移動結(jié)束，左絲桿電機在指令控制下又開始工作，使左履帶I跟隨左絲桿5向下降低直至左履帶I與地面接觸，左邊履帶I換行結(jié)束。左履帶I與地面接觸后，左直線電機22收縮，右直線電機24伸長，推動主體4向左橫向移動，直到左直線電機22完全收縮，主體4停止移動。同時，平衡滑塊6也在控制系統(tǒng)控制下向左移動。接著，以左履帶I為支撐，右履帶10開始換行，如圖5c所示，工作過程同上類似。
右履帶10換行完成后的狀態(tài)如圖5d所示。接著，如圖5e至圖5h所示，在經(jīng)過左履帶I換行和右履帶10換行后，機器人完成從已除草的行換行到未除草的行。換行后，機器人沿原前進方向反方向前進，繼續(xù)除草作業(yè)。機器人向右換行的工作過程與向左換行的類似。如上所述可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。上述實施例為本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施 例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種水田用重心可調(diào)式除草機器人，其特征在于包括輪轂驅(qū)動式履帶裝置(I)、履帶提升裝置(II)、伸縮移動裝置(III)、滑塊平衡裝置(IV)和機體(4);所述輪轂驅(qū)動式履帶裝置(I)通過左右支撐腿(2、9)與履帶提升裝置(II)連接；所述履帶提升裝置(II)通過兩根帶電機絲桿(5、7)分別與伸縮移動裝置(III)的左右滑塊(3、8)螺紋連接；所述機體(4)腔內(nèi)安裝有前后布置的兩條滑軌；所述左右滑塊(3、8)通過自身前后兩側(cè)的滑槽安裝在所述兩條滑軌上；所述滑塊平衡裝置(IV)通過四根支撐桿(13、14、18、19)與機體(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水田用重心可調(diào)式除草機器人，其特征在于所述輪轂驅(qū)動式履帶裝置(I)包括左驅(qū)動單元和右驅(qū)動單元；所述左驅(qū)動單元包括左履帶(I)、左輪轂電機(12)、左輪轂(33)、左滑輪組(11)、左輪組連接桿(15)和左張緊機構(gòu)；所述右驅(qū)動單元包括右履帶(10)、右輪轂電機(17)、右輪轂(34)、右滑輪組(16)、右輪組連接桿(20)和右張緊機構(gòu)；所述左輪轂電機(12)安裝在左輪組連接桿(15)上；所述左輪轂(33)安裝在左輪轂電機(12)轉(zhuǎn)子上，與左履帶(I)配合；所述左輪組連接桿(15)下部與左滑輪組(11)連接；所述左滑輪組(11)包括12個滑輪；所述左張緊機構(gòu)包括左張緊調(diào)節(jié)件(31)、左張緊螺母(40)和左轉(zhuǎn)動件(41);所述左張緊調(diào)節(jié)件(31)頭部通過左固定螺柱和左固定螺母與左連接桿(39)固定，尾部通過左轉(zhuǎn)動件(41)與左輪組連接桿(15)連接；所述左張緊螺母(40)與左張緊調(diào)節(jié)件(31)通過螺紋配合；所述右輪轂電機(17)安裝在右輪組連接桿(20)上；所述右輪轂(34)安裝在右輪轂電機(17)轉(zhuǎn)子上，與右履帶(10)配合；所述右輪組連接桿(20)下部與右滑輪組(16)連接；所述右滑輪組(16)包括12個滑輪；所述右張緊機構(gòu)包括右張緊調(diào)節(jié)件(32)、右張緊螺母(43)、右轉(zhuǎn)動件(44);所述右張緊調(diào)節(jié)件(32)頭部通過右固定螺柱和右固定螺母與右連接桿(42)固定，尾部通過右轉(zhuǎn)動件(44)與右輪組連接桿(20)連接；所述右張緊螺母(43)與右張緊調(diào)節(jié)件(32)螺紋配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水田用重心可調(diào)式除草機器人，其特征在于所述履帶提升裝置(II)包括左提升單元和右提升單元；所述左提升單元包括左絲桿(5)、左支撐腿(2)、第一導桿(25)和第二導桿(26);所述左支撐腿(2)下端安裝在左輪轂電機軸上；所述左支撐腿(2)左側(cè)與第一導桿(25)滑動配合，右側(cè)與第二導桿(26)滑動配合；所述第一導桿(25)和第二導桿(26)安裝在左滑塊(3)上；所述左絲桿(5)的驅(qū)動電機安裝在左支撐腿(2)上端；所述左絲桿(5)的驅(qū)動電機通過電機聯(lián)軸器與左絲桿(5)連接；所述左絲桿(5)與左滑塊(3)螺紋連接；所述右提升單元包括右絲桿(7)、右支撐腿(9)、第三導桿(27)和第四導桿(28 );所述右支撐腿(9 )下端安裝在右輪轂電機軸上；所述右支撐腿(9 )左側(cè)與第三導桿(27)滑動配合，右側(cè)與第四導桿(28)滑動配合；所述第三導桿(27)和第四導桿(28)安裝在右滑塊(8)上；所述右絲桿(7)的驅(qū)動電機安裝在右支撐腿(9)上端；所述右絲桿(7)的驅(qū)動電機通過電機聯(lián)軸器與右絲桿(7)連接；所述右絲桿(7)與右滑塊(8)螺紋連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水田用重心可調(diào)式除草機器人，其特征在于所述伸縮移動裝置(III)包括左滑塊(3)、右滑塊(8)、左直線電機(22)和右直線電機(24);所述左滑塊(3 )與機體(4 )通過機體腔內(nèi)的滑軌滑動配合；所述右滑塊(8 )與機體(4 )通過機體腔內(nèi)的滑軌滑動配合；所述左直線電機(22)和右直線電機(24)分別固定在機體(4)上端中部；所述左直線電機(22)的推桿末端與左滑塊(3)通過固定件固定連接；所述右直線電機(24)的推桿末端與右滑塊(8)通過固定件固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水田用重心可調(diào)式除草機器人，其特征在于所述滑塊平衡裝置(IV)包括平衡滑塊(6)、電機(29)、鋼絲繩(30)、繞線輪(35)、前滑軌(21)、后滑軌(23)、第一支撐桿(13)、第二支撐桿(14)、第三支撐桿(18)、第四支撐桿(19)、攝像頭(36)、攝像頭支撐桿(37)和攝像頭支座(38);所述前滑軌(21)和后滑軌(23)通過第一支撐桿(13)、第二支撐桿(14)、第三支撐桿(18)和第四支撐桿(19)與機體(4)固定連接；所述平衡滑塊(6)與前滑軌(21)和后滑軌(23)滑動配合；所述電機(29)通過繞線輪(35)驅(qū)動鋼絲繩(30);所述繞線輪(35)安裝在電機(29)軸上；所述鋼絲繩(30)繞過前滑軌(21)兩端的小滑輪與平衡滑塊(6)連接；所述平衡滑塊(6)內(nèi)置有電池、主控板及平衡重物；所述攝像頭(36 )安裝在攝像頭支撐桿(37 )上；所述攝像頭支撐桿(37 )安裝在攝像頭支座(38 )內(nèi)嵌電機軸上；所述攝像頭支座(38)固定在平衡滑塊(6)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的水田用重心可調(diào)式除草機器人，其特征在于所述前滑軌(21)與后滑軌(23)的長度相等且左右對稱；所述左輪轂電機(12)與右輪轂電機(17)離地距離相等；所述左滑塊(21)與右滑塊(22)移動導程相等；所述輪轂驅(qū)動式履帶裝置(I)通過左右輪轂電機(12、17)和帶外齒的左右輪轂(33、34)驅(qū)動左右履帶(1、10);所述履帶提升裝置(II)通過電機驅(qū)動左右絲桿(5、7)實現(xiàn)左右履帶(1、10)的提升和下降；所述伸縮移動裝置(III)通過左直線電機(22)和右直線電機(24)推動左右滑塊(3、8)實現(xiàn)伸縮；所述滑塊平衡裝置(IV)通過鋼絲繩(30 )與電機(29 )連接，實現(xiàn)平衡滑塊(6 )左右移動；所述攝像頭支座(38)內(nèi)嵌電機驅(qū)動攝像頭支撐桿(37)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)攝像頭(36)轉(zhuǎn)動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水田用重心可調(diào)式除草機器人，包括輪轂驅(qū)動式履帶裝置、履帶提升裝置、伸縮移動裝置和滑塊平衡裝置。輪轂驅(qū)動式履帶裝置通過輪轂電機驅(qū)動輪轂，從而帶動履帶運轉(zhuǎn)，使機器人在秧苗行間行走，將雜草壓入泥里，甚至將其切斷或拔出；履帶提升裝置和伸縮移動裝置，實現(xiàn)履帶裝置的提升和伸縮，進行換行行走和跨越田壟行走；滑塊平衡裝置配合履帶提升裝置和伸縮移動裝置，調(diào)節(jié)機器人的重心，實現(xiàn)換行過程和跨越田壟過程中機器人的整體自平衡以及在有凹坑的水田環(huán)境下機器人陷入凹坑后自行恢復的功能；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、攜帶方便、普及性高。
文檔編號A01B39/20GK102696294SQ20121019270
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者張勤, 張友勝, 方朝斌, 沈棟, 蔡明京, 鄧國明 申請人:華南理工大學