[发明专利]基于移动机构和四自由度机械臂的沙生灌木平茬机器人

说明书

本发明提供了一种基于移动机构和四自由度机械臂的沙生灌木平茬机器人，属于农业机械技术领域。解决了传统割灌机、收割机、平茬机在地形自适应方面及平茬灵活性的短板的问题。它包括移动机构和四自由度机械臂，四自由度机械臂安装在移动机构上，移动机构包括四个车轮、两个伺服电机、第一链条机构、第二链条机构、车架、底封板、检测装置和电池；四自由度机械臂包括第一步进电机、腰部、第二步进电机、垂直臂、第三步进电机、直角减速机、割灌机和第四步进电机；检测装置与计算机终端连接，检测装置将检测信号反馈给计算机终端，计算机终端控制移动机构的运动和四自由度机械臂的运动。本发明能用于复杂地形地区灌木的平茬作业。

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，尤其是涉及一种基于移动机构和四自由度机械臂的沙生灌木平茬机器人。

背景技术

发达国家割灌机、灌木联合收割粉碎机、灌木联合收割打捆机均有较成熟的机型，但这些机型的收割对象以人工能源灌木林为主，其种植的土地土壤坚实，地形平整，且灌木品种经过精心选育，植株粗细均匀，少旁生枝杈；柠条、沙柳、红柳等灌木是治理沙漠的先行植物、是我国三北防护林防风固沙的重要植物，其生长环境与人工种植的植物差异很大，地面凹凸不平，地形地貌情况复杂，还存在大量的沙丘、杂草、乱石等，现有的割灌机、柠条收割机均无法实现自适应复杂地形，并且在操作过程中需要人工干预和操作，一般是需要挂接在其它农业机械上，且无法独自工作。本次发明针对此问题对现有技术进行了改进，通过计算机与机器视觉系统配合实现地形自适应，无需挂接在其它农业机械上，实现全自动沙生灌木平茬作业。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于移动机构和四自由度机械臂的沙生灌木平茬机器人，能用于复杂地形地区灌木的平茬作业，有效地解决了传统割灌机、收割机、平茬机在地形自适应方面及平茬灵活性的短板。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于移动机构和四自由度机械臂的沙生灌木平茬机器人，包括移动机构和四自由度机械臂，所述的四自由度机械臂安装在移动机构上，所述的移动机构包括第一车轮、第二车轮、第一伺服电机、第一链条机构、第三车轮、第四车轮、第二伺服电机、第二链条机构、车架、底封板、检测装置和电池，所述的第一车轮和第二车轮位于车架的左侧，所述的第三车轮和第四车轮位于车架的右侧，所述的四自由度机械臂安装在底板的前部，所述的第一伺服电机和第二伺服电机安装在底板的中部，所述的电池安装在底板的后部，所述的检测装置靠近四自由度机械臂布置，所述的第二链条机构和第一链条机构分别布置在车架的左右两侧，所述的第一伺服电机通过第一链条机构带动第一车轮和第二车轮同步运动，所述的第二伺服电机通过第二链条机构带动第三车轮和第四车轮同步运动；所述的电池为伺服电机提供动力源；

所述的四自由度机械臂包括第一步进电机、腰部、第二步进电机、垂直臂、第三步进电机、直角减速机、割灌机和第四步进电机，所述腰部为蜗轮蜗杆机构，所述的腰部与垂直臂连接，所述的垂直臂的输出端与割灌机连接，所述的垂直臂为电动缸，所述的第一步进电机驱动腰部转动，所述的第二步进电机驱动垂直臂升降运动，所述的第三步进电机驱动直角减速机运动，所述的直角减速机驱动割灌机俯仰运动，所述的第四步进电机驱动割灌机左右摇摆运动；

所述的检测装置与计算机终端连接，所述的检测装置将检测信号反馈给计算机终端，计算机终端控制移动机构的运动和四自由度机械臂的运动。

更进一步的，所述垂直臂的输出端安装有第一安装座，所述直角减速机安装在第一安装座上，第三步进电机与直角减速机连接，直角减速机的输出端与第二安装座连接，直角减速机带动第二安装座运动，所述第四步进电机安装在第二安装座上，所述第二安装座与第一安装座连接，所述割灌机安装在第二安装座上。

更进一步的，所述计算机控制移动机构的直行、后退、转弯、加速或减速运动。

更进一步的，所述检测装置为激光测距仪，包括一字线激光器、摄像头和微处理器。