一種農業機器人無線遙控系統的製作方法

2023-12-05 21:29:16

本發明屬於農業機器人控制技術領域，涉及一種農業機器人無線遙控系統。

背景技術：

農業生產過程，勞動強度大，效率低，成本高，隨著我國社會的老齡化、城鎮化，以及土地流轉政策的實施進程，農村勞動力結構性短缺，勞動力成本不斷提高，在這樣的背景下，家庭農場、公司化農場的出現，使得農機自動化、智能化程度低的問題凸顯。

在小型溫室育苗環節，由於作業空間比較小，以農業機器人為代表的智能農機應用，基本為零；在果園、大田的打藥等作業環節，由於作業環境惡略，長期處於該工作環境的農業工作者，會有中毒、皮膚過敏等症狀，而且勞動效率也不是很高。上述農業工作場景，迫切需要能夠遙控的農業機器人，由於農業工作的環境面積大，所以最好採用無線遙控的工作方式比較好。

現有的農業機器人大部分是手動遙控，而農業機器人的實際應用，離不開有效的傳感網絡，而農業機械對價格比較敏感，所以，在一種價格便宜的信息網絡中，能遠程遙控的農業機器人控制系統，很有研發的必要。zigbee是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議，遵循ieee802.15.4標準的規定，功耗低，成本小，工作在250kbps的通訊速率，相鄰節點間傳輸距離範圍10～100m之間，通過路由和節點通信接力，傳輸距離將可更遠，最多可組成65000個節點的大網，能滿足農業環境中大範圍工作、多點數據採集的需求。

技術實現要素：

針對上述現有技術中存在的問題與缺陷，本發明設計了一種農業機器人無線遙控系統，操作人員通過遙控終端發射控制命令，使農業機器人靈活、高效工作，減輕操作人員在惡劣工作環境下的工作強度。

為了解決上述存在的技術問題，本發明採用了以下方案：

一種農業機器人無線遙控系統，其特徵在於，該系統包括信息傳輸網絡（3），農業機器人控制器（4），農業機器人控制器（4）安裝在農業機器人本體上，操作人員（1）通過信息傳輸網絡（3）對農業機器人控制器（4）無線遙控。

進一步，還包括上位機遙控系統（2），上位機遙控系統（2）設置在操作人員（1）附近；上位機遙控系統（2）包括上位機控制操作軟體（21）、作業系統軟體（22）、電腦（23）、串口數據發射器ⅰ（24）和串口數據接收器ⅰ（25）。

進一步，信息傳輸網絡（3）包括zigbee協調器（31）、多個zigbee路由器（32）和多個zigbee終端節點（33），zigbee協調器（31）、zigbee路由器（32）和zigbee終端節點（33）通過無線信號通訊；

zigbee協調器（31）包括zigbee模塊ⅰ（311）、串口數據接收器ⅱ（312）和串口數據發射器ⅱ（313），串口數據接收器ⅱ（312）和串口數據發射器ⅱ（313）通過電路與zigbee模塊ⅰ（311）連接；

zigbee終端節點（33）包括zigbee模塊ⅱ（331）、溫度傳感器（332）、光敏傳感器（333）、煙霧傳感器（334）和陀螺儀（335），溫度傳感器（332）、光敏傳感器（333）、煙霧傳感器（334）、陀螺儀（335）分別通過電路與zigbee模塊ⅱ（331）連接。

進一步，農業機器人控制器（4）包括農業機器人主控制器（41）、農業機器人電機驅動器（42）和兩個直流電機（43），農業機器人主控制器（41）與農業機器人電機驅動器（42）通過電路連接，兩個直流電機（43）分別通過電路與農業機器人電機驅動器（42）連接。

進一步，zigbee模塊ⅰ（311）、zigbee模塊ⅱ（331）和zigbee路由器（32）的電路結構均是zigbee模塊電路。

進一步，zigbee模塊ⅰ（311）上還設置有控制按鈕。

進一步，串口數據發射器ⅰ（24）把操作人員（1）在上位機控制操作軟體（21）上操作的控制命令通過作業系統（22）、電腦（23）的接口，傳送並發射出去，信息傳輸網絡（3）中的串口數據接收器ⅱ（312）接收到控制信息後傳送到zigbee模塊ⅰ（311），zigbee模塊ⅰ（311）建立zigbee網絡把那個通過zigbee終端節點（33）把農業機器人控制信息傳送給農業機器人主控制器（41），驅動農業機器人電機驅動器（42）帶動直流電機（43）轉動，從而實現農業機器人的上位機遙控。

進一步，串口數據發射器（24）把操作人員（1）在上位機控制操作軟體（21）上編輯的信息採集命令通過作業系統（22）、電腦（23）的接口傳送並發射出去，信息傳輸網絡（3）中的串口數據接收器ⅱ（312）接收到控制信息後傳送到zigbee模塊ⅰ（311）並通過信息傳輸網絡（3）把信息採集命令傳送給zigbee模塊ⅱ（331），zigbee模塊ⅱ（331）採集所在的zigbee終端節點（33）的溫度傳感器（332）、光敏傳感器（333）、煙霧傳感器（334）和陀螺儀（335）的傳感器信息，然後通過信息傳輸網絡（3）傳送到zigbee模塊ⅰ（311），並經串口數據發射器ⅱ（313）發送到串口數據接收器ⅰ（25），再經過電腦（23）的接口電路、作業系統（22），傳送到上位機控制操作軟體（21），從而實現農業機器人工作環境信息採集的目的。

進一步，操作人員（1）按動zigbee模塊ⅰ（311）上的控制按鈕，將控制信息經信息傳輸網絡（3）傳送到zigbee模塊ⅱ（331）上，再經過電路把農業機器人控制信息傳送給農業機器人主控制器（41），農業機器人主控制器（41）驅動農業機器人電機驅動器（42）帶動直流電機（43）轉動，從而實現農業機器人的協調器按鍵無線遙控。

該農業機器人無線遙控系統具有以下有益效果：

（1）本發明提供的農業機器人無線遙控系統，不僅能遙控農業機器人運行，使其按照遙控命令要求進行作業，還能通過zigbee網絡，收集各個終端的傳感器信息，提高了農業機器人的工作效率，減輕了操作人員的工作強度。

（2）本發明的農業機器人無線遙控系統，可以不改變現有農機的控制架構和控制電路，不用重新布線，不改變農機的機械本體布局，對其進行升級改造，使其快速成為一臺農業機器人，提高農機作業的時效性和工作效率，間接提高農產品產量，降低農產品價格。

附圖說明

圖1：本發明農業機器人無線遙控系統的工作示意圖；

圖2：本發明中計算機無線遙控操作農業機器人示意圖；

圖3：本發明中農業機器人信息採集、傳輸示意圖；

圖4：本發明中協調器按鍵無線遙控操作農業機器人示意圖。

附圖標記說明：

1—操作人員；2—上位機遙控系統；21—上位機控制操作軟體；22—作業系統軟體；23—電腦；24—串口數據發射器ⅰ；25—串口數據接收器ⅰ；3—信息傳輸網絡；31—zigbee協調器；311—zigbee模塊ⅰ；312—串口數據接收器ⅱ；313—串口數據發射器ⅱ；32—zigbee路由器；33—zigbee終端節點；331—zigbee模塊ⅱ；332—溫度傳感器；333—光敏傳感器；334—煙霧傳感器；335—陀螺儀；4—農業機器人控制器;41—農業機器人主控制器;42—農業機器人電機驅動器;43—直流電機。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明做進一步說明：

圖1是本發明的農業機器人無線遙控的工作示意圖，圖2是本發明的計算機無線遙控操作農業機器人示意圖。圖1、2給出了本發明的農業機器人計算機無線遙控操作的第一種實施方式。操作人員1在上位機控制操作軟體21上，下達控制命令，通過作業系統22、電腦23的接口，把命令傳送給串口數據發射器24，並發射出去，信息傳輸網絡3中的串口數據接收器ⅱ312，接收到控制信息後，傳送到zigbee模塊ⅰ311，也即協調器，zigbee模塊ⅰ311建立zigbee網絡，通過zigbee終端節點33，把農業機器人控制信息，傳送給農業機器人控制區4的主控制器41，驅動農業機器人電機驅動器42，帶動電機43轉動，從而實現農業機器人的上位機遙控。圖1中的終端節點均為zigbee終端節點，路由器均為zigbee路由器。

圖1是本發明的農業機器人無線遙控的工作示意圖，圖3是本發明的農業機器人信息採集、傳輸示意圖。圖1、3給出了本發明的農業機器人信息採集的實施方式。

操作人員1在上位機控制操作軟體21上，下達控制命令，通過作業系統22、電腦23的接口，把命令傳送給串口數據發射器24，並發射出去，信息傳輸網絡3中的串口數據接收器ⅱ312，接收到控制信息後，傳送到zigbee模塊ⅰ311，通過信息傳輸網絡3，把信息採集命令傳送給zigbee模塊ⅱ331，zigbee模塊ⅱ331，採集所在的zigbee終端節點33的溫度傳感器332、光敏傳感器333、煙霧傳感器334和陀螺儀335的傳感器信息，然後通過信息傳輸網絡3，傳送到zigbee模塊ⅰ311，經串口數據發射器ⅱ313，發送到串口數據接收器ⅰ25，再經過電腦23的接口電路、作業系統22，傳送到上位機控制操作軟體21，從而實現農業機器人工作環境信息採集的目的。

圖1是本發明的農業機器人無線遙控的工作示意圖，圖4是本發明的協調器按鍵無線遙控操作農業機器人示意圖。圖1、4給出了本發明的農業機器人協調器按鍵無線遙控操作的實施方式。

操作人員1按動zigbee模塊ⅰ311上的控制按鈕，控制信息經信息傳輸網絡3，傳送到zigbee模塊ⅱ331上，經過電路，把農業機器人控制信息，傳送給農業機器人主控制器41，驅動農業機器人電機驅動器42，帶動電機43轉動，從而實現農業機器人的協調器按鍵無線遙控的目的。

綜上所述，本發明的農業機器人無線遙控系統，不僅能遙控農業機器人運行，按照遙控命令要求進行作業，還能通過zigbee網絡，獲取作業信息，高效配合完成農機作業，實現了良好的互動，提高了農業機器人的工作效率，減輕了操作人員的工作強度。

本發明的農業機器人無線遙控系統，可以不改變現有農機的控制架構和控制電路，不用重新布線，不改變農機的機械本體布局，對其進行升級改造，使其快速成為一臺農業機器人，提高農機作業的時效性和工作效率，間接提高農產品產量，降低農產品價格。

上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明的實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍內。