一种基于数控机床技术的农业机器人的制作方法

本实用新型涉及农业生产领域，特别涉及一种基于cnc数控机床技术进行农业生产以及生产环境分析的一种基于数控机床技术的农业机器人。

背景技术：

我国农业机器人起步较晚，20世纪90年代中期，国内才开始了农业机器人技术的研发，目前农业机器人研究与开发方面尚处于起步阶段，因此市面上的农业机器人主要是以单一功能的农业机器人为主，例如耕耘机器人、除草机器人、施肥机器人、收割机器人、采摘机器人等，功能单一、技术不够成熟，设备的可靠性、稳定性不足，在正常的农业生产中耗费大量人力物力。

另外，传统农业器械在种植作物时，无法做到农作物的精确定植，用户无法提前规划种植内容，容易造成土地利用不合理的现象。另外，传统农业生产中，农户无法实时查看作物生长状况，不能及时处理生产中作物产生的问题，容易造成不必要的损失。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种基于数控机床技术的农业机器人,以实现能够自动灌溉、自动定位精准定植、自动操作、集耕耘、除草、施肥、收割、采摘的多功能操作。

为达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于数控机床技术的农业机器人，包括底座，在底座下方的四周设有滚轮，在底座上设有定位板和与外界输水管路连接的电动水阀，在定位板上设有x轴连接杆，在x轴连接杆的侧边设有第一气缸，在第一气缸的输出连接有滑动套接在x轴连接杆上的第一套座，在第一套座上设有纵向设置的第一连接座，在第一连接座上设有z轴连接杆，在z轴连接杆的侧边设有第二气缸，在第二气缸的输出连接有滑动套接在z轴连接杆上的第二套座，在第二套座上设有第三连接杆，在第三连接杆上设有y轴连接杆，在y轴连接杆的上端设有第三气缸，所述第三气缸的输出连接有滑动套接在y轴连接杆上的第三套座，在第三套座上设有x轴方向的第二连接座，在z轴连接杆上还设有空气温湿度传感器，在第二连接座的端部下方设有执行部、土壤湿度探头，在第二连接座的侧边设有高压喷淋头，所述的高压喷淋头与电动水阀通过管道连接，在第二连接座的端部设有用于检测土壤状态的摄像头，所述的执行部包括执行电机、与执行电机输出连接的执行头部，在执行头部上拆卸式连接有作业工具头，在x轴连接杆、z轴连接杆以及y轴连接杆上均设有限位开关，在定位板上设有cnc控制器，所述的cnc控制器与土壤湿度探头、执行部、摄像头、第一气缸、第二气缸、第三气缸、电动水阀以及空气温湿度传感器电连接，在cnc控制器上连接有主控器。

进一步，所述的土壤湿度探头、空气温湿度传感器以及摄像头均连接一个信息采集器，所述的信息采集器与cnc控制器电连接。

进一步，在定位板的上方设有驱动定位板在底座上旋转的第一电机。

进一步，所述的作业工具头是耕耘翻土工具或除草工具或施肥工具或收割工具或采摘工具。

进一步，在执行头部上设有一个以上的安装孔，在安装孔内设有高强磁铁，在对应的作业工具头上设有与安装孔配合的连接插杆，在连接插杆上设有与对应的高强磁铁配合的铁皮部。

进一步，在底座上设有与cnc控制器23电连接的显示器。

进一步，在主控器上通过通信网络连接有云端服务器。

进一步，所述的通信网络为有线网络或无线网络。

进一步，所述的限位开关通过一个滑套套于对应的连接杆上，所述滑套为匚字形结构，在滑套内侧的两端均设有当滑套套于连接杆上时，能够与连接杆外壁相抵的硅胶垫。

进一步，在底座上设有太阳能板以及蓄电池，所述的蓄电池与太阳能板电连接，且所述蓄电池给设备供电，所述的蓄电池位于太阳能板的下方。

本实用新型具有的有益效果为：

本实用新型得到的一种基于数控机床技术的农业机器人，本产品结合cnc数控机床技术，实现自动化农作物种植，包括取种种植、浇水、定点土壤湿度检测、空气温湿度检测、松土等作业流程，其由主控器、cnc控制器、机械驱动系统、信息采集器等部分构成。主控器为树莓派卡片电脑，负责网络连接、获取种植数据；cnc控制器主要负责根据主控器发来的指令控制x、y、z三个轴的气缸和电动水阀工作；机械驱动系统包括x、y、z三个轴的气缸、作业工具头和结构连接杆，其中x、y、z三个轴气缸负责驱动对应的连接杆工作，带动作业工具头移动到指定位置。而信息采集器包括土壤湿度探头、空气温湿度传感器、空气温湿度传感器等部分构成，主要负责采集环境的温湿度、土壤湿度等信息，空气温湿度传感器可采集作物图像信息传回主控器，主控器通过机器视觉算法评估作物生长状况；

为了更好的监控植物生长的土壤环境，本产品还会检测指定位置的土壤湿度。具体流程：主控器确定好需要检测土壤湿度的点位后，向cnc控制器发送gcode命令，驱动电机，带动安装有土壤湿度探头的作业工具头，插入检测点位的土壤内，便开始检测对应位置的土壤湿度；

为了更好的对植物生长进行观察，本产品使用了摄像头，与有cnc控制器连接，收集设备上的传感器的信息、监测种植方槽内植株的生长状况，并发送给主控器进行显示；

由于本结构设置实现拆卸式的作业工具头，因此可根据需要更换不同功能的作业工具头，以达到能够自动灌溉、自动定位精准定植、自动操作、集耕耘、除草、施肥、收割、采摘的多功能操作。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型作示意性的说明和解释，并不限于本实用新型的范围。其中，

图1是实施例1中一种基于数控机床技术的农业机器人的整体结构示意图；

图2是实施例1中执行头部的结构示意图；

图3是实施例1中一种基于数控机床技术的农业机器人中控制部分的结构示意图；

图4是图1中的a处放大图；

图5是图1中的b处放大图；

图6是实施例1中松土作业的作业工具头；

图7是实施例2中一种基于数控机床技术的农业机器人的整体结构示意图；

图8是实施例3中一种基于数控机床技术的农业机器人中控制部分的结构示意图；

图9是实施例4中一种基于数控机床技术的农业机器人中控制部分的结构示意图；

图10是实施例5中一种基于数控机床技术的农业机器人的整体结构示意图；

图11是实施例5中滑套与限位开关的结构示意图；

图12是实施例6中一种基于数控机床技术的农业机器人中控制部分的结构示意图。

附图标记中：

1.底座、2.滚轮、3.定位板、4.电动水阀、5.x轴连接杆、6.第一气缸、7.第一套座、8.第一连接座、9.z轴连接杆、10.第二气缸、11.第二套座、12.y轴连接杆、13.第三气缸、14.第三套座、15.第二连接座、16.土壤湿度探头、17.高压喷淋头、18.摄像头、19.执行电机、20.执行头部、21.作业工具头、22.限位开关、23.cnc控制器、24.空气温湿度传感器、25.信息采集器、26.第一电机、27.安装孔、28.高强磁铁、29.连接插杆、30.铁皮部、31.显示器、32.云端服务器、33.通信网络、34.滑套、35.硅胶垫、36.太阳能板、37.蓄电池、38.主控器、39.执行部。

具体实施方式

下面未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1：

如图1-图6所示，本实施例提供的一种基于数控机床技术的农业机器人，包括底座1，在底座1下方的四周设有滚轮2，在底座1上设有定位板3和与外界输水管路连接的电动水阀4，在定位板3上设有x轴连接杆5，在x轴连接杆5的侧边设有第一气缸6，在第一气缸6的输出连接有滑动套接在x轴连接杆5上的第一套座7，在第一套座7上设有纵向设置的第一连接座8，在第一连接座8上设有z轴连接杆9，在z轴连接杆9的侧边设有第二气缸10，在第二气缸10的输出连接有滑动套接在z轴连接杆9上的第二套座11，在第二套座11上设有第三连接杆40，在第三连接杆40上设有y轴连接杆12，在y轴连接杆12的上端设有第三气缸13，所述第三气缸13的输出连接有滑动套接在y轴连接杆12上的第三套座14，在第三套座14上设有x轴方向的第二连接座15，在z轴连接杆9上还设有空气温湿度传感器24，在第二连接座15的端部下方设有执行部39、土壤湿度探头16，在第二连接座15的侧边设有高压喷淋头17，所述的高压喷淋头17与电动水阀4通过管道连接，在第二连接座15的端部设有用于检测土壤状态的摄像头18，所述的执行部39包括执行电机19、与执行电机19输出连接的执行头部20，在执行头部20上拆卸式连接有作业工具头21，在x轴连接杆5、z轴连接杆9以及y轴连接杆12上均设有限位开关22，在定位板3上设有cnc控制器23，所述的cnc控制器23与土壤湿度探头16、执行部39、摄像头18、第一气缸6、第二气缸10、第三气缸13、电动水阀4以及空气温湿度传感器24电连接，在cnc控制器23上连接有主控器38。

进一步，所述的土壤湿度探头16、空气温湿度传感器24以及摄像头18均连接一个信息采集器25，所述的信息采集器25与cnc控制器23电连接。

进一步，所述的作业工具头21是耕耘翻土工具或除草工具或施肥工具或收割工具或采摘工具。

进一步，在执行头部20上设有一个以上的安装孔27，在安装孔27内设有高强磁铁28，在对应的作业工具头21上设有与安装孔27配合的连接插杆29，在连接插杆29上设有与对应的高强磁铁28配合的铁皮部30，在本实施例中为了更高效的进行生产活动，本产品采用了磁吸式快速更换工具头。

本产品结合cnc数控机床技术，实现自动化农作物种植，包括取种种植、浇水、定点土壤湿度检测、空气温湿度检测、松土等作业流程，其由主控器、cnc控制器、机械驱动系统、信息采集器25等部分构成。主控器38为树莓派卡片电脑，负责网络连接、获取种植数据；cnc控制器主要负责根据主控器38发来的指令控制x、y、z三个轴的气缸和电动水阀4工作；机械驱动系统包括x、y、z三个轴的气缸、作业工具头21和结构连接杆，其中x、y、z三个轴气缸负责驱动对应的连接杆工作，带动作业工具头21移动到指定位置。而信息采集器25包括土壤湿度探头16、空气温湿度传感器24，主要负责采集环境的温湿度、土壤湿度等信息，空气温湿度传感器24可采集作物图像信息传回主控器38，主控器38通过机器视觉算法评估作物生长状况；

为了更好的监控植物生长的土壤环境，本产品还会检测指定位置的土壤湿度。具体流程：主控器38确定好需要检测土壤湿度的点位后，向cnc控制器23发送gcode命令，驱动电机，带动安装有土壤湿度探头16的作业工具头21，插入检测点位的土壤内，便开始检测对应位置的土壤湿度；

为了更好的对植物生长进行观察，本产品使用了摄像头18，与有cnc控制器23连接，收集设备上的传感器的信息、监测种植方槽内植株的生长状况，并发送给主控器38进行显示。

由于本结构设置实现拆卸式的作业工具头21，因此可根据需要更换不同功能的作业工具头21，以达到能够自动灌溉、自动定位精准定植、自动操作、集耕耘、除草、施肥、收割、采摘的多功能操作。

实施例2：

如图7所示，本实施例提供的一种基于数控机床技术的农业机器人，进一步，在定位板3的上方设有驱动定位板3在底座1上旋转的第一电机26，通过设置第一电机26驱动定位板3在底座1上旋转以调节上方第二连接座15的角度。

实施例3：

如图8所示，本实施例提供的一种基于数控机床技术的农业机器人，进一步，在底座1上设有与cnc控制器23电连接的显示器31，通过设置显示器31可以显示数据信息。

实施例4：

如图9所示，本实施例提供的一种基于数控机床技术的农业机器人，进一步，在主控器38上通过通信网络33连接有云端服务器32，通过设置云端服务器32，实现能够将数据和云端之间的数据交换，视频数据可在网页端与移动端进行显示的过程。

为了更方便的操作本产品，本产品确定了以下的工作流程：用户在网页端或移动端提交种植规划，种植规划通过网络传输到主控器38，主控器38接收到种植规划，通过串口将gcode控制命令发送到cnc控制器，cnc控制器驱动气缸使工具头到指定的位置，配合水阀，完成取种、种植、浇水等作业。

进一步，所述的通信网络33为有线网络或无线网络。为了用户更方便的进行农业生产规划，本产品采用通过无线或有线网络连接主控，用户在web界面规划种植，主控部分收集信息的方式。

实施例5：

如图10-11所示，本实施例提供的一种基于数控机床技术的农业机器人，进一步，所述的限位开关22通过一个滑套34套于对应的连接杆上，所述滑套34为匚字形结构，在滑套34内侧的两端均设有当滑套34套于连接杆上时，能够与连接杆外壁相抵的硅胶垫35，通过设置滑套34实现对限位开关22的位置进行限定，以实现后期能够根据需要设置对应套座的移动长度，最终实现方便调节限位开关22位置。

实施例6：

如图12所示，本实施例提供的一种基于数控机床技术的农业机器人，进一步，在底座1上设有太阳能板36以及蓄电池37，所述的蓄电池37与太阳能板36电连接，且所述蓄电池37给设备供电，所述的蓄电池37位于太阳能板36的下方，通过设置太阳能板36实现后期通过太阳能供电的方式。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除