[发明专利]猪舍智能清粪机器人及控制系统

权利要求书

1.一种猪舍智能清粪机器人，其特征在于：包括壳体、行走机构、推铲机构、增压机构、驱动控制模块、通讯模块、变送模块、传感器组以及电池组，行走机构驱动机器人向指定方向移动，推铲机构将机器人前方的猪舍粪便推走，当粪便较多时，启动增压机构，增加机器人与地面的摩擦力，使机器人继续向前移动，将粪便推走，传感器组能够帮助机器人识别所遇到的障碍物的种类，是猪或者粪便，协助机器人识别，行走以及避让，使机器人能够按照既定的路线实施清粪；

所述增压机构包括四个增压风机，四个增压风机均布安装在壳体的外部四周，推铲的两侧，每个增压风机具有一个保护外壳，上部安装保护网；

所述行走机构包括：左步进电机、右步进电机、两个驱动轮以及一个万向轮，左右两个步进电机镜像对称安装在壳体内后部的左右两侧，每个步进电机同轴安装一驱动轮，驱动轮一半位于壳体外部，一半位于壳体内部，在两个驱动轮前侧的壳体下部安装一万向轮，万向轮和两个驱动轮形成三角形状，完成对机器人壳体的支撑和行走；

所述传感器组包括：电子陀螺仪传感器、生命探测传感器、红外热释电传感器、多普勒雷达、霍尔传感器、转速传感器；

电子陀螺仪传感器：帮助机器人识别方向，保证在预定路线行走，保证空间位置，不会倾斜或倾倒，安装在从动轮的上部，或者集成安装在驱动控制模块上；

生命探测传感器：用于感知猪舍内活动的猪，当机器人行进过程中，遇到障碍物时，感知到心跳，则视该障碍物为猪，实施后退躲避动作，集成安装在壳体内驱动控制模块上；

红外热释电传感器：用于判断目标物是否是生命体，猪粪是有温度的，但是没有心跳，可以判断为猪粪，推铲落铲，推走；红外热释电传感器设置在机器人壳体的左右两前侧；

多普勒雷达：探测运动目标的位置和相对运动速度，判断猪，集成安装在驱动控制模块上；

霍尔传感器：用于检测虚拟墙并且进行行程纠正，从而判断机器人的工作范围；

转速传感器：转速传感器用于检测机器人驱动轮的转速，该转速传感器设置在机器人壳体底部后端的两个驱动轮车轴上，当机器人在进行推粪工作且驱动轮出现打滑现象时，以此同时，主控器的WiFi定位通讯模块判断出该机器没有发生位移变化，转速传感器有转速，且转速加快，启动增压结构的增压风机，增大机器人对地面的摩擦力，使驱动轮获得向前的动力。

2.根据权利要求1所述的猪舍智能清粪机器人，其特征在于：所述壳体设计为圆饼形，半径0.5-1.5m。

3.根据权利要求1所述的猪舍智能清粪机器人，其特征在于：所述推铲机构包括：两个推铲铲壁旋转电机、推铲连接壁以及推铲，两个推铲铲壁旋转电机对称安装在壳体内中部，每个推铲铲壁旋转电机分别驱动一推铲连接壁，两个推铲连接壁端部共同固装一推铲，推铲连接壁位于壳体外表面的推铲连接壁槽内，当推铲水平放置时，推铲连接壁的高度不高于壳体上表面，所述推铲为弧形，便于推更多的粪便。

4.根据权利要求1所述的猪舍智能清粪机器人，其特征在于：所述驱动控制模块安装在壳体内中部，驱动控制模块上安装控制机器人所需的各种控制电路，给行走机构、推铲机构、增压机构发出动作指令。

5.根据权利要求1所述的猪舍智能清粪机器人，其特征在于：所述通讯模块安装在壳体后侧上部，外侧有外盖保护，通讯模块用于与主控器直接发出和接收信号，同时连接电池组，将电量信息实时发送给主控器。

6.根据权利要求1所述的猪舍智能清粪机器人，其特征在于：所述变送模块安装在电池组后部的壳体内，用于接收传感器组的信号，发给通信模块，主控器接受信号后作出反应动动作信号后再传给通讯模块，通讯模块再传给驱动控制模块指令，驱动控制模再给行走机构、推铲机构、增压机构发出动作指令。

7.根据权利要求1所述的猪舍智能清粪机器人，其特征在于：还包括第一超声波传感器、第二超声波传感器：第一超声波传感器设置在机器人壳体的右前侧，第二超声波传感器设置在机器人壳体的正前侧，第一超声波传感器紧挨红外热释电传感器，第一超声波传感器，用于检测目标人体与机器人的实时距离，第二超声波传感器，根据预先采集的外形特征进行对粪便的检测，如果符合粪便外形特征，推铲下落，将其推走，推向排粪沟。

8.根据权利要求1所述的清粪机器人的控制系统，其特征在于：包括主控台控制系统、清粪机器人自身控制系统以及两个wifi定位通信模块，主控台控制系统和清粪机器人自身控制系统直接通过信号传递，两个wifi定位通信模块实现清粪机器人的实时定位；

所述主控台系统组成为：主控器分别连接电源管理模块、开关量输出模块、wifi通信模块、GPRS无线输送模块以及蓝牙模块，主控器采集电源管理模块的信息，并被电源管理模块发指令，电源管理模块连接无线充电器，给无线充电器指令，同时网电给整个电源管理模块供电，再给整个控制器供电，主控器采集wifi通信模块的信息，wifi通信模块实现主控台与清粪机器人自身控制系统的wifi通信模块以及两个wifi定位通信模块互传信号，实现两个系统的交互，GPRS无线输送模块连接用户终端，实用与用户终端的信息互通，蓝牙模块用于与清粪机器人自身控制系统的蓝牙模块连接，相互传递信号；

所述清粪机器人自身控制系统包括：wifi通信模块、驱动控制模块、变送模块以及蓝牙模块，变送模块给wifi通信模块传递传感器信号，wifi通信模块给驱动控制模块传递信号，wifi通信模块与主控台控制系统的wifi通信模块相互连接，并相互传递信号，wifi通信模块接收来自电池管理模块的信息；蓝牙模块与主控台控制系统的蓝牙模块相连接，相互传递信号和指令；

所述变送模块采集生命探测传感器、超声波传感器、红外释热传感器、多普勒雷达、重力传感器、电子陀螺仪、霍尔传感器、转速传感器的信号，采集编译后发给wifi通信模块；

所述驱动控制模块给左步进电机、右步进电机、推铲生产电机、推铲旋转电机、增压风机传递信号；

所述电池管理模块接收来自充电线圈模块的信息，充电线圈模块接收来自主控台系统的无线充电器信号，提示机器人及时充电。