一種低成本除草機器人的製作方法

2023-12-07 02:15:41 1

本發明涉及農業機器人領域，特別涉及一種低成本除草機器人。

背景技術：

農田雜草直接與莊稼爭奪營養、水分和陽光，影響作物生長，減少作物產量。人工除草勞動度大，效率低費時費力，且工人工資開銷較大，使用除草劑，可有效抑制雜草，但汙染環境。開發高效地去除雜草、降低以消除生態汙染的自動化除草機器人十分必要，從長遠來看，將具有很高的經濟效益。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種低成本除草機器人。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為:一種低成本除草機器人，包括機器人本體和機械臂，所述機器人本體連接有一個固定底板，在固定底板下面連接有四個輪子，在固定底板上面連接有一個導航用的gps模塊，在固定底板的前部連接有一個機械臂固定底板，在所述機械臂固定底板的上面連接有上臂，在所述上臂上面連接有前臂，在所述前臂的前端連接有機械手和雜草識別攝像頭，在機械手的下端連接有末端執行器；

所述主控電路電連接有按鍵模塊、顯示模塊、通信模塊、分頻器和光耦，所述分頻器電連接有驅動器，所述驅動器電連接有步進電機，所述步進電機連接有負載，所述光耦電連接有繼電器，所述繼電器電連接有電磁閥。

進一步的，所述主控電路以單片機為核心控制機械臂的運動以及除草劑的供給。．根據權利要求所述的一種新型除草機器人，其特徵在於：所述機械臂包括機械臂固定底板、上臂、前臂、機械手、末端執行器和雜草識別攝像頭，所述機械臂和上臂、所述上臂和前臂、所述前臂和機械手都採用採用步進電機連接，所述機械臂的材質為鋁合金。

進一步的，所述末端執行器為圓盤狀，外圍有一圈鋸齒的刀片。

進一步的，所述雜草識別攝像頭圖像解析度為320×240的sccb總線的ccd攝像頭。

進一步的，所述機器人本體採用可充電的鋰電池供電。

進一步的，所述主控電路採用stm32vet6單片機獲得雜草識別攝像頭的數據以進行雜草識別、定位以及控制機械臂來除草。

採用上述技術方案，可以達到以下有益效果：

(1)採用機器人除草可以減少人工成本的投入達到了減少工人工資開銷的目的

(2)本機器人是採用電能驅動不會產生廢棄氣體汙染空氣

(3)本機器人採用攝像頭識別雜草，並且用計算機來處理雜草的圖像，可編程的處理方式可以隨時更新的雜草識別的精度。

(4)本機器人的除草刀片呈圓盤狀，刀片周圍有一圈鋸齒，當刀片轉動時，鋸齒切割雜草可以很好的切斷雜草的莖稈。

附圖說明

圖1為本發明整體結構示意圖；

圖2為本發明機器人手臂圖；

圖3為本發明控制電路連接圖；

圖4為本發明的按鍵電路圖；

圖5為本發明的顯示模塊電路圖；

圖6為本發明的通信模塊電路圖；

圖7為本發明的分頻器電路圖；

圖8為本發明的光耦電路圖；

圖9為本發明的主控電路圖；

圖10為本發明的gps電路圖。

圖中，1-機器人本體，2-固定底板，3-gps模塊，4-前臂，5-雜草識別攝像頭，6-機械手，7-末端執行器，8-機械臂，9-機械臂固定底板，10-輪子，11-上臂，12-步進電機，13-按鍵模塊，14-顯示模塊，15-通信模塊，16-主控電路，17-分頻器，18-驅動器，19-負載，20-光耦，21-繼電器，22-電磁閥。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對於這些實施方式的說明用於幫助理解本發明，但並不構成對本發明的限定。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10，本發明提供一種技術方案：一種低成本除草機器人，包括機器人本體1和機械臂8，所述機器人本體1連接有一個固定底板2，所述固定底板2的材質為亞克力材料，該材料具有強度高、質量輕、價格便宜的特點，在固定底板2下面連接有四個輪子10，四個輪子10為越野輪胎，表面具有突起的不規則分布的花紋，以應對田野間複雜的地形情況，在固定底板2上面連接有一個導航用的gps模塊3，所述gps模塊3為全球定位系統，可以識別機器人所在田間的經度及緯度，起到定位和標記機器人的作用，所述gps模塊3電連接主控電路16，所述gps模塊3將數據傳輸給主控電路16，主控電路16來對機器人的位置進行標定，並為機器人導航，機器人主要起到除草功能的為機器人的機械臂8，所述機械臂8採用輕質的鋁合金材料。在固定底板2的前部連接有一個機械臂固定底板9，在所述機械臂固定底板9的上面連接有上臂11，在所述上臂11上面連接有前臂4，在所述前臂4的前端連接有機械手6和雜草識別攝像頭5，在機械手6的下端連接有末端執行器,所述機械臂8包括機械臂固定底板9、上臂11、前臂4、機械手6、末端執行器7和雜草識別攝像頭5，所述機械臂8上的雜草識別攝像頭5來採集田間雜草的圖像，通過sccb總線將圖像信息傳輸給主控電路16，主控電路16通過內置的圖像處理程序，將雜草和農作物區別開來。所述主控電路16識別出雜草後，計算出雜草相對小車所在的位置，給機械臂8發出控制電信號，主控電路16給分頻器17發送電信號，分頻器17給驅動器18發送電信號，驅動器18給步進電機12發送電信號來驅動步進電機12轉動，步進電機12帶動負載19，所述負載19也就是機械臂8的上臂11、前臂4、機械手6，同時主控電路16發出電信號給光耦20，光耦20發送電信號給繼電器21控制電磁閥22，所述電磁閥22控制末端執行器7，當電磁閥22收到主控電路16發出的高電平信號時，電磁閥22不接通末端執行器7，當電磁閥22收到主控電路16發出的低電平信號時，所述電磁閥22接通末端執行器7，所述末端執行器7呈圓盤狀邊緣有一圈鋸齒，所述末端執行器7開始轉動，外圍鋸齒狀的刀片切割雜草。所述主控電路16電還連接有按鍵模塊13、顯示模塊14、通信模塊15、分頻器17和光耦21，所述按鍵電路可以設置步進電機12的轉速，通信模塊15用於主控電路16和電腦進行通信，以便更新主控電路16內部的程序，顯示屏模塊14用於顯示雜草相對於機器人的位置。

以上結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但本發明不限於所描述的實施方式。對於本領域的技術人員而言，在不脫離本發明原理和精神的情況下，對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本發明的保護範圍內。