本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種立體無(wú)土栽培智能機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著城市化進(jìn)程的加快，土地流失嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所承受的壓力越來越大，對(duì)大規(guī)模、高效率的生產(chǎn)模式的需求也日益明顯。立體無(wú)土栽培技術(shù)憑借其能在有限的土地上提高單位面積的資源產(chǎn)出率的特點(diǎn)在近年來興起。同時(shí)，科技的發(fā)展和技術(shù)的突破使得農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化成為可能。與傳統(tǒng)栽培方式相比，農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人具有其無(wú)疲勞、高效率的優(yōu)勢(shì)。而現(xiàn)有技術(shù)中農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人無(wú)法實(shí)現(xiàn)循跡自動(dòng)行走，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)立體式栽培的播種及采摘，在栽培過程中仍需要人力的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種立體無(wú)土栽培智能機(jī)器人。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種立體無(wú)土栽培智能機(jī)器人，其特征在于，包括：裝置盒、循跡小車、垂直絲杠、水平絲杠、垂直氣缸、機(jī)械手、菜籃、光電傳感器、支撐架和觸摸屏；所述裝置盒固定在循跡小車上，上部通過一可伸縮支撐桿與觸摸屏相連，裝置盒包括PLC控制器、蓄電池和氣閥，PLC控制器控制循跡小車、垂直絲杠和水平絲杠的運(yùn)動(dòng)；所述循跡小車車身兩側(cè)設(shè)有四個(gè)輪子，分別由四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，車身上安裝有舵機(jī)，車身底部安裝有光電傳感器，使得循跡小車可沿著地面所貼的反光板運(yùn)動(dòng)；所述支撐架固定在循跡小車上，所述垂直絲杠底端固定在循跡小車上，頂端與支撐架相接；所述水平絲杠水平固定在垂直絲杠上，可沿著垂直絲杠上下移動(dòng)，水平絲杠的底部與垂直氣缸和機(jī)械手相連，氣閥控制垂直氣缸的運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的抓取和松開；所述菜籃固定在垂直絲杠上，位于水平絲杠的下方。

為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括：

所述垂直絲杠和水平絲杠均為由螺桿、螺母、鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器組成的滾珠絲杠，垂直絲杠和水平絲杠分別由各自的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；垂直絲杠的螺母上固定有滑塊，隨螺母進(jìn)行垂直移動(dòng)，水平絲杠的螺母上固定有中間滑塊，中間滑塊固定在垂直絲杠的滑塊上。

水平絲杠上安裝有光電傳感器，用于監(jiān)測(cè)垂直絲杠滑塊的運(yùn)動(dòng)。

所述機(jī)械手為多個(gè)，與水平絲杠可拆卸地連接。

氣閥控制垂直氣缸向下運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手閉合；氣閥控制垂直氣缸向上運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手松開。

本實(shí)用新型的有益效果是：垂直絲杠的使用，使得抓取層定位精確，可用于立體多層物體栽培；水平絲杠的使用，能夠抓取位于深層的農(nóng)作物；循跡小車實(shí)現(xiàn)了智能機(jī)器人的自動(dòng)移動(dòng)；多個(gè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)可同時(shí)抓取多個(gè)農(nóng)作物，節(jié)約時(shí)間，提高效率，機(jī)械手采用可拆卸設(shè)計(jì)，通過更換機(jī)械手，本機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類農(nóng)作物的播種及采摘，適用性更廣；水平絲杠和菜籃分別固定在垂直絲杠兩側(cè)，垂直絲杠使用支撐架加固，增加了整個(gè)裝置的穩(wěn)定性；模式自由切換，更具人性化。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的正視圖。

圖2是本實(shí)用新型的俯視圖。

圖3是本實(shí)用新型的移動(dòng)流程圖。

圖4是本實(shí)用新型的抓取流程圖。

附圖標(biāo)記如下：裝置盒1、循跡小車2、垂直絲杠3、水平絲杠4、垂直氣缸5、機(jī)械手6、菜籃7、光電傳感器8、支撐架9、觸摸屏10。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1-2所示，本實(shí)用新型的立體無(wú)土栽培智能機(jī)器人，包括裝置盒1、循跡小車2、垂直絲杠3、水平絲杠4、垂直氣缸5、機(jī)械手6、菜籃7、光電傳感器8、支撐架9和觸摸屏10。

裝置盒1底部用螺絲固定在循跡小車2上，上部通過一可伸縮支撐桿與觸摸屏10相連。裝置盒1中包括PLC控制器、蓄電池和氣閥，PLC控制器控制循跡小車2、垂直絲杠3、水平絲杠4的運(yùn)動(dòng)，以及氣閥的開閉，對(duì)整個(gè)智能機(jī)器人的工作進(jìn)行控制。觸摸屏10可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)摘取模式和自動(dòng)播種模式之間的切換，并且還能進(jìn)行手動(dòng)模式與自動(dòng)模式的切換，在手動(dòng)模式時(shí)可以精確控制機(jī)器人的移動(dòng)、抓取和播種。

循跡小車2車身兩側(cè)設(shè)有四個(gè)輪子，分別由四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，車身整體結(jié)構(gòu)采用可承重大、重心低的設(shè)計(jì)，車身上安裝有舵機(jī)，底部安裝有光電傳感器8，通過光電傳感器8的探測(cè)，使得循跡小車2可沿著地面所貼的反光板前進(jìn)、停止以及自動(dòng)調(diào)節(jié)方向。

支撐架9用螺絲固定在循跡小車2上，垂直絲杠4底端也用螺絲固定在循跡小車2上，頂端與支撐架9相接，使得垂直絲杠4的固定更加牢固。垂直絲杠4為由螺桿、螺母、鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器組成的滾珠絲杠，由頂端的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲杠的螺母上還固定有滑塊，滑塊隨螺母上下移動(dòng)。

水平絲杠4同樣為由螺桿、螺母、鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器組成的滾珠絲杠，由固定在端部的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，螺母上固定有中間滑塊，中間滑塊可通過角鐵采用螺絲固定在垂直絲杠3的滑塊上，使得水平絲杠4可沿著垂直絲杠3上下移動(dòng)。水平絲杠4上還安裝有光電傳感器8，通過檢測(cè)水平絲杠4的高度，并將高度信號(hào)發(fā)送給PLC控制器，然后控制垂直絲杠3滑塊的運(yùn)動(dòng)，使其停留在合適的高度，如采摘高度或播種高度。

水平絲杠4底部還連接有垂直氣缸5和機(jī)械手6，機(jī)械手6可設(shè)計(jì)為多個(gè)，與水平絲杠4可拆卸地連接，多個(gè)機(jī)械手6由螺絲固定吊在一塊鋼板下，鋼板則固定在垂直氣缸5的底端。氣閥控制垂直氣缸5向下運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手6閉合，用于農(nóng)作物或種子的抓取；而氣閥控制垂直氣缸5向上運(yùn)動(dòng)，則機(jī)械手6松開，用于放置采集的農(nóng)作物或播種。

菜籃7，可用螺絲固定在兩個(gè)角鐵上，固定部分在垂直絲杠3不與水平絲杠4相接的一側(cè)，而菜籃7通過穿過角鐵位于水平絲杠4滑塊的正下方。

如圖3-4所示，在采摘時(shí)，使用采摘機(jī)械手，通過觸摸屏10選擇自動(dòng)摘取模式，觸摸屏10將信號(hào)發(fā)送給PLC控制器，PLC控制器控制循跡小車2的運(yùn)動(dòng)，循跡小車2通過光電傳感器8沿著地面反光板前進(jìn)，并停在種植架邊。此時(shí)，垂直絲杠3上的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)固定在垂直絲杠3滑塊上的水平絲杠4開始上升，并通過光電傳感器8的檢測(cè)停在恰當(dāng)?shù)牟烧叨取Ｋ浇z杠4上的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得固定在水平絲杠4上的機(jī)械手6水平伸出至恰當(dāng)位置。氣閥控制垂直氣缸5向下運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手6閉合抓住農(nóng)作物。之后水平絲杠4上的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械手6收回至恰當(dāng)位置，即菜籃7所在的位置，氣閥控制垂直氣缸5向上運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手6松開，采集到的農(nóng)作物正好掉落到菜籃7中。之后，垂直絲杠3上的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)固定在該絲杠滑塊上的水平絲杠4繼續(xù)上升，重復(fù)剛才的動(dòng)作，直至該種植架所有層的農(nóng)作物采集完畢。之后智能機(jī)器人繼續(xù)移動(dòng)，重復(fù)抓取動(dòng)作，直至所有種植架的農(nóng)作物采摘完成。

在播種時(shí)，使用播種機(jī)械手，通過觸摸屏10選擇自動(dòng)播種模式，智能機(jī)器人開始移動(dòng)。循跡小車2通過光電傳感器8沿著地面反光板前進(jìn)，并停在作物種植架邊。此時(shí)，垂直絲桿3上的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)固定在該絲桿滑塊上的水平絲桿4開始上升，并通過光電傳感器8停在恰當(dāng)高度，即抓取高度。氣閥控制垂直氣缸5向下運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手6閉合從菜籃7中抓取種子，然后水平絲桿4上的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得固定在水平絲桿4上的機(jī)械手6水平伸出至恰當(dāng)位置，即播種的位置。氣閥控制垂直氣缸5向上運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手6松開，種子掉入培養(yǎng)皿中。然后水平絲桿4上的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械手6收回至恰當(dāng)位置。垂直絲桿3上的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)固定在該絲桿滑塊上的水平絲桿4繼續(xù)上升，重復(fù)剛才動(dòng)作，直至該種植架的所有層播種完畢。之后智能機(jī)器人繼續(xù)移動(dòng)，重復(fù)播種動(dòng)作，直至所有種植架的農(nóng)作物播種完成。

以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。