技术领域
[0001] 本实用新型属于农用机器领域，涉及一种
农业机器人，具体涉及一种棚室旋耕和施肥的农业机器人。
背景技术
[0002] 现阶段广泛使用的棚室内蔬菜种植机械，多是大田种植机械的简单移植版本，使用过程中存在诸多问题，如排放污染严重，噪音大；因棚室空间狭小导致转向不便，微耕机易漏耕,操作人员劳动强度大以及农机使用率不高等。农业机器人的出现为解决上述问题提供了新的方法，但适用于
温室耕种的机械，发展较为缓慢，劳动强度大、效率低。实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是针对上述情况，设计一种用于
温室大棚旋耕和施肥的农业机器人，农业机器人采用模
块化设计思想，通过各功能模块的协同配合完成旋耕和施肥作业任务，其机械结构组成如图1所示。该机器人由底盘行走模块、旋耕模块、施肥模块组成。旋耕模块完成农地耕作，施肥模块则是在旋耕过程中对田块施以适量农肥，增加
土壤肥
力，提高
种子发芽率。
[0004] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
[0005] 一种棚室旋耕和施肥的农业机器人，包括
机架和作为行走动力的
履带底盘，所述机架固定在履带底盘上，其特征在于：所述机架上设有提升机构以及可拆卸的施肥机构和旋耕机构，所述施肥机构安装于机架前端，用于给耕地或
农作物施肥；所述提升机构安装于机架中部，提升机构的滑块可拆卸的连接旋耕机构；所述提升机构主要由提升
电机、电机座、滑块和
丝杠组成，所述丝杠竖直的安装在机架上，丝杠上设有通过
螺纹配合的
螺母，机架上还设有与丝杠平行的
导轨，所述滑块安装在导轨上，并且与螺母固定相连，所述提升电机通过电机座安装在机架上，提升电机的
输出轴与丝杠轴连接，滑块上设有与旋耕机构相连的楔形槽，楔形槽上方的滑块上设有连接孔；所述旋耕机构包括旋耕
基座、旋耕刀片、旋耕刀轴和旋耕电机，所述旋耕刀轴通过
轴承安装在旋耕基座底部，旋耕电机安装在旋耕基座上，并与旋耕刀轴动力传动相连，旋耕刀片固定安装在旋耕刀轴上，所述旋耕基座上设有连接板，连接板上设有与提升机构滑块上楔形槽相配合安装的楔形块。
[0006] 作为改进，所述旋耕电机下方的旋耕基座上设有四周向下倾斜的
挡泥板。
[0007] 作为改进，所述楔形槽为上小下宽的楔形槽，楔形块顶部设有
螺纹孔，滑块的楔形槽上设有与螺纹孔相对的通孔，通过
螺栓穿过通孔拧入螺纹孔内将滑块与连接板相连，通过楔形槽和楔形块斜边作用保证旋耕机构与滑块的可靠联接。
[0008] 作为改进，所述施肥机构包括主要由肥箱、肥盒、排肥轮和
传动轴组成，所述肥箱固定安装在机架上，所述肥盒有多个，成一列安装在肥箱底部并且与肥箱内连通，每个肥盒内均设有一个排肥轮，所有排肥轮通过传动轴固定
串联，转动轴通过设于肥箱上的施肥电机驱动旋转，所述肥箱下方设有与传动轴平行的横向拉杆，每个肥盒下方设有一个施肥开沟
犁，施肥开沟犁通过连接件安装在横向拉杆上，每个肥盒底部出肥口设有一个排肥软管，所述排肥软管伸入到施肥开沟犁底部的凹槽内。
[0009] 作为改进，所述连接件包括
压板和U型卡箍，所述U型卡箍套在横向拉杆上，穿过压板后通过螺母紧固，施肥开沟犁与压板固定相连，松开紧固螺母，即可调节施肥开沟犁在横向拉杆上的
位置。
[0010] 本实用新型有益效果是：
[0011] 本实用新型以履带底盘共用模块作为其他各功能模块的承载部件，旋耕和施肥功能模块均可更换，方便快捷地使农业机器人执行机构从旋耕作业机具转换为施肥作业，真正做到农业机器人的一机多用，本实用新型使得无需常备多种耕作功能的机械，有效的降低了农业生产成本，提高了农业生产效率。
附图说明
[0012] 图1为本实用新型农业机器人各功能模块转换关系图；
[0013] 图2为本实用新型农业机器人共用模块结构图；
[0014] 图3为提升机构结构图；
[0015] 图4为施肥机构结构示意；
[0016] 图5为旋耕机构结构图；
[0017] 图6为旋耕机构的连接板与提升机构的滑块安装示意图。
[0018] 1机架；2
蓄电池组；3提升机构；4涨紧轮；5履带；6底盘
支架；7支重轮；8施肥机构；9控制箱；10履带底盘；11行走电机；1-1提升电机；1-2电机座；1-3滑块；1-4丝杠；2-1肥箱；2-2轴承座；2-3肥盒；2-4横向拉杆；2-5压板；2-6U型卡箍；2-7排肥轮；2-8施肥开沟犁；3-1旋耕刀片；3-2旋耕电机；3-3挡泥板；3-4减速器；3-5旋耕刀轴；3-6连接板；3-7-旋耕基座。
具体实施方式
[0019] 共用模块：主要由履带底盘、机架、提升机构和施肥机构、电源等几大部分组成，其共用模块结构图如图1和图2所示。
[0020] 履带底盘：采用常规结构，用于为整个装置提供行走动力，主要由蓄
电池组2、涨紧轮4、履带5、底盘支架6、支重轮7、控制箱9、
驱动轮10、行走电机11组成。行走电机11动力经减速器减速增扭后传递给驱动轮10，驱动轮10
外齿与履带5内齿
啮合，带动履带底盘运动。
[0021] 提升机构：如图3所示，主要由提升电机1-1、电机座1-2、滑块1-3、丝杠1-4组成。提升机构3固定在机架1相应位置(本
实施例为中部)，旋耕机构通过连接板安装在提升机构3的滑块1-3上，通过控制系统控制提升电机1-1使滑块1-3沿丝杠1-4升降，可调节安装在滑块1-3上的各功能模块
末端执行器(即旋耕机构)离地间距。如图6所示为旋耕机构连接板与提升机构滑块连接示意图，为确保丝杠螺母上滑块1-3与旋耕机构的可靠联接，滑块1-3前端面上有楔形槽，同样旋耕机构连接板3-6上也有与之相配合的楔形块。滑块1-3上端开有两个通孔，旋耕机构连接板3-6上的楔形块上端有两个螺纹孔，通过螺栓联接滑块1-3与旋耕机构连接板3-6。由于楔形的作用，使联接螺栓的受力在工作过程中基本保持不变，从而不会因为作业过程中的振动而失效。
[0022] 施肥机构：如图4所示，主要由肥箱2-1、轴承座2-2、肥盒2-3、横向拉杆2-4、压板2-5、U型卡箍2-6、排肥轮2-7、施肥开沟犁2-8、导肥板2-9、施肥电机2-10等组成。
[0023] 整个施肥机构通过螺栓固定在机架1前端(具体为肥箱2-1通过螺栓固定在机架1上)，所述肥箱2-1底部设有多个作为出肥通道的肥盒2-3，每个肥盒2-3内均设有一个排肥轮2-7，所述排肥轮2-7为表面带凹槽的
转轮，所有排肥轮通过一根传动轴固定串联，转动轴通过设于肥箱上的施肥电机驱动旋转，肥箱2-1左侧的轴承座2-2用于固定穿过肥盒2-3中部排肥轮2-7的传动轴一端，施肥电机2-10为电机减速器一体结构，通过减速器上相应螺栓孔将施肥电机2-10固定在肥箱2-1右侧，传动轴另一端穿过施肥电机2-10减速器轴孔固定，在施肥电机2-10驱动下，传动轴带动排肥轮2-7旋转，实现排种动作，需要指出的是本实施例中排肥轮2-7也可以采用
现有技术中用于下料的旋转下料
阀。作为一种更好实施例，所述肥盒2-3内设有倾斜的导肥板2-9，所述导肥板2-9位于肥盒2-3内部排肥轮2-7两侧，用于将农肥引导至排肥轮2-7凹槽内，使得农肥均通过排肥轮2-7流向肥盒2-3的出肥口，调整施肥电机2-10转速可改变单位时间内的排肥量。每个肥盒底部对应的设有一个施肥开沟犁2-8，施肥开沟犁2-8可以选用现有技术中常规的三
角形开沟犁，施肥开沟犁2-8通过压板2-5、U型卡箍2-6固定在横向拉杆2-4相应位置，所述U型卡箍套在横向拉杆2-4上，穿过压板2-5后通过螺母紧固，施肥开沟犁2-8与压板2-5固定相连，松开紧固螺母，即可调节施肥开沟犁2-8在横向拉杆2-4上的位置；肥盒2-3下端出肥口处接有塑料排肥管(即伸缩软管，具体可为塑料软管或者
波纹管)，排肥管下部沿竖直方向内嵌于施肥开沟犁2-8凹槽内，一直延伸到施肥开沟犁2-8后方底部凹槽内，由于排肥管良好的塑性，针对不同行距排肥作业时，只需调整横向拉杆2-4上各施肥开沟犁2-8间距即可，无需改变肥盒2-3安装位置。施肥作业实现过程：操作者按作物行距要求，调节好各施肥开沟犁2-8间距为避免农肥烧死种苗，肥沟和种沟一般为不同的沟，相互之间错开一定距离。及入土深度，在机器人沿作物行行进的过程中，施肥开沟犁2-8入土开出一定深度肥沟，农肥经排肥轮2-7从肥盒2-3的出肥口排出，并沿排肥管排入肥沟。
[0024] 电源：该机器人工作所需
电能均来自于
蓄电池组2，通过DC-DC
电压转换模块将蓄电池组2电压转化为机器人各用电设备工作所需额定电压。
[0025] 旋耕机构：如图5所示，主要由旋耕刀片3-1、旋耕电机3-2、挡泥板3-3、减速器3-4、旋耕刀轴3-5、连接板3-6等组成。所述旋耕刀轴3-5通过轴承安装在旋耕基座3-7底部，旋耕电机3-2安装在旋耕基座3-7上，并与旋耕刀轴3-5动力传动相连，旋耕刀片3-1固定安装在旋耕刀轴上3-5，所述旋耕基座3-7上设有连接板3-6，连接板3-6上设有与提升机构的滑块1-3上楔形槽相配合安装的楔形块。
[0026] 旋耕电机3-2输出
扭矩经减速器3-4减速增扭后传递至旋耕刀轴3-5，带动旋耕刀片3-1转动。旋耕机构通过连接板3-6安装在提升机构3的滑块1-3上，控制提升机构3的滑块1-3升降可调整旋耕刀片3-1入土深度。旋耕作业时：机器人以一定速度在待耕作田内直线行走，旋耕电机3-2以一定转速带动旋耕刀片3-1旋转，旋耕刀3-1入土深度的精确调节依据：已知提升机构3的丝杠1-4
螺距和提升电机1-1控制脉冲
频率，可计算出每分钟提升机构
3的滑块1-3沿竖直方向移动距离。即提升机构3的滑块1-3移动速度已经确定，如需按规定耕深作业，只需确定出旋耕刀具3-1此时到达
指定耕深需移动距离，便可在相应时间内控制滑块1-3下移使刀具到达指定入土深度，本实施例中的旋耕刀3-1采用现有技术中常规的旋耕刀。
[0027] 控制系统：为了实现自动化，本实用新型还可以引入控制系统，机器人的各项功能在控制系统的统一调度及协调自动完成。控制系统包括：各电机控
制模块、
图像采集及处理模块、电源监测模块、通信模块及远程遥控模块等。控制系统主要功能包括：
[0028] 1.底盘行走控制：实现农业机器人前进、后退、左右转向等机器人行走功能，以及机器人直线自主行走控制。
[0029] 2.旋耕、施肥、作业控制：旋耕作业时，实现旋耕电机和提升电机控制。施肥作业时，实现排肥电机启停控制。
[0030] 3.图像采集及处理模块：控制相机采集田间图像，从而了解现场的作业状况。
[0031] 4.电源监测模块：对电源电量进行实时监测，对蓄电池组进行实时监测，当电压或电量值低于设定值后，立刻进行报警提示，提醒工作人员电源电量不足需要及时充电。
[0032] 5.通信模块：通过无线接收模块，接收来自远程遥控
控制器发出的控制指令
信号。
[0033] 6.远程遥控模块：接收来自遥控器按键的指令信号，并将其通过无线发射模块发送给多功能机器人。
