一種設(shè)施葉菜采收機(jī)器人的自動(dòng)換軌行走底盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是一種設(shè)施葉菜采收機(jī)器人的自動(dòng)換軌行走底盤，用于溫室中在平行軌道上的行走和換軌。
【背景技術(shù)】
[0002]軌道車是一種可沿軌道運(yùn)動(dòng)并利用軌道設(shè)定好的行駛路線，從而達(dá)到在物流運(yùn)輸?shù)哪康摹＼壍儡嚐o需駕駛可沿規(guī)劃路線自動(dòng)行駛，可做加減速和制動(dòng)規(guī)劃、停車位置準(zhǔn)確。與其他的自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(AGV)相比，軌道車具有控制簡(jiǎn)單、可靠性和適應(yīng)性好的特點(diǎn)。
[0003]在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，日光溫室在寒冷冬季僅靠太陽輻射獲得熱量，不能完全滿足作物生長發(fā)育需要，需在應(yīng)用加溫設(shè)備補(bǔ)充供暖。結(jié)合軌道車的上述優(yōu)點(diǎn)，可將溫室的加溫管道作為行駛軌道，使溫室變成半結(jié)構(gòu)化環(huán)境便于實(shí)現(xiàn)溫室作業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)控制，降低了作業(yè)機(jī)器人的投入成本，因此在軌行走的設(shè)施作業(yè)機(jī)器人可廣泛應(yīng)用于大型連棟溫室。然而，在軌自走的換軌一直是上述應(yīng)用的一個(gè)瓶頸問題。其主要原因是大型溫室內(nèi)大多采用平行軌道，為了提高空間利用率和降低投入成本，無法采用U型連接軌道換軌方式，這樣軌道車能否自主高效的完成換軌工作就顯得尤為重要。
[0004]現(xiàn)有軌道車換軌技術(shù)主要集中在兩種方式:一是鋪設(shè)兩套軌道，即運(yùn)動(dòng)主軌和移動(dòng)副軌，同時(shí)軌道車配有兩套車輪以及升降裝置完成軌道車分別在兩套軌道上運(yùn)動(dòng)的任務(wù)來完成軌道車的換軌工作；另一方式是在軌道車的軌道末端上空搭設(shè)高空軌道，用天車將軌道車直接提升移動(dòng)到另一條軌道上再將其放下來完成軌道車的換軌工作。這兩種換軌方式均有明顯的缺陷，由于需要輔助裝置，增加了生產(chǎn)成本，并且換軌過程較為繁瑣，降低了換軌效率。
[0005]由于溫室中的主要包括播種、收獲和物流運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)，因此作業(yè)機(jī)具與行走底盤配合應(yīng)具有高適應(yīng)性和高作業(yè)效率，但目前缺乏能夠高效自主換軌且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的行走底盤。迫切需要發(fā)明一種結(jié)構(gòu)輕便、操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)性高以及能自主高效平行換軌的行走底盤，實(shí)現(xiàn)承載作業(yè)機(jī)械完成運(yùn)輸工作，可以穩(wěn)定快速的沿著軌道運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確停靠在設(shè)定位置，自主完成平行換軌工作等目的，提高溫室運(yùn)輸和作業(yè)效率，降低生產(chǎn)成本，具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，解決在軌行走換軌方式復(fù)雜、成本高、換軌低效的問題而發(fā)明的一種設(shè)施葉菜采收機(jī)器人的自動(dòng)換軌行走底盤及換軌方法，該行走底盤具有承載作業(yè)機(jī)械完成運(yùn)輸工作，可以穩(wěn)定快速的沿著軌道運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確停靠在設(shè)定位置，自主完成平行換軌工作等多種復(fù)合功能。
[0007]本實(shí)用新型一種設(shè)施葉菜采收機(jī)器人的自動(dòng)換軌行走底盤采用的技術(shù)方案:包括軌道車底盤、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)和蓄電池。所述的軌道車底盤用于固定和支撐運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)和蓄電池；所述的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一方面用于驅(qū)動(dòng)和控制軌道車在軌道上運(yùn)動(dòng)和停止，另一方面用于軌道車下軌道后進(jìn)行換軌運(yùn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)各個(gè)行走輪的轉(zhuǎn)動(dòng)以及行走；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于軌道車下軌道后控制各個(gè)行走輪進(jìn)行兩次確定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及在軌道車移動(dòng)到另一軌道后控制各個(gè)行走輪再次的轉(zhuǎn)向工作；控制機(jī)構(gòu)用于定位軌道車的各個(gè)工作位置、控制各組成機(jī)構(gòu)工作時(shí)刻的配合以及控制各運(yùn)動(dòng)過程中的位移量。
[0008]所述的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括行走輪、行走輪固定架、驅(qū)動(dòng)裝置、固定螺栓和鎖緊螺母；所述的行走輪固定架是萬向輪旋轉(zhuǎn)架，行走輪固定架上部是圓柱平臺(tái)和中空的框架，四個(gè)行走輪固定架分別通過固定螺栓和鎖緊螺母固定在軌道車底盤的四個(gè)角上，分別稱為行走輪固定架一、行走輪固定架二、行走輪固定架三、行走輪固定架四；所述的行走輪采用雙邊軌道輪，行走輪分別固定安放于行走輪固定架的中間，分別稱為行走輪一、行走輪二、行走輪三、行走輪四；所述的驅(qū)動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、同步輪、同步帶、軸承和傳動(dòng)軸組成；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用12V直流減速電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)安放在電機(jī)固定架上部框架內(nèi)；所述的同步輪一個(gè)安放在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力輸出軸上，另一個(gè)安放在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)軸的一側(cè)；所述的同步帶張緊連接兩個(gè)同步輪；所述的軸承安放在行走輪固定架兩側(cè)，與傳動(dòng)軸配合將行走輪固定在行走輪固定架內(nèi)并為其傳輸動(dòng)力；本發(fā)明采用四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，故每個(gè)行走輪固定架與行走輪均配備一套這樣的驅(qū)動(dòng)裝置；
[0009]所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括滾珠絲杠臺(tái)、絲杠電機(jī)、聯(lián)軸器、滑輪組、鋼絲繩和鋼絲繩卡扣；所述的滾珠絲杠臺(tái)固定安放在軌道車底盤上方中心位置，滑塊上固定兩個(gè)加長板；所述的絲杠電機(jī)固定安放在滾珠絲杠臺(tái)一端，通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠臺(tái)連接；所述的滑輪組是雙排滑輪，由滑輪、滑輪固定架、固定螺栓、固定螺母組成；所述的滑輪固定架通過固定螺釘固定安放在軌道車底盤上相應(yīng)的位置，其中行走輪內(nèi)側(cè)各對(duì)應(yīng)固定一組滑輪組，滾珠絲杠臺(tái)每端各固定一組滑輪組，分別稱為滑輪組一、滑輪組二、滑輪組三、滑輪組四、滑輪組五、滑輪組六；所述的滑輪通過固定螺栓和固定螺母分別固定在滑輪固定架的上下兩層，分別稱為滑輪上一、滑輪上二、滑輪上三、滑輪上四、滑輪上五、滑輪上六和滑輪下一、滑輪下二、滑輪下三、滑輪下四、滑輪下五、滑輪下六；所述的鋼絲繩一端固定連接在行走輪固定架上部圓柱平臺(tái)一側(cè)并繞至另一側(cè)后，再分別繞過相對(duì)應(yīng)的滑輪，另一端連接到滾珠絲杠臺(tái)上滑塊加長板上，分別稱為鋼絲繩上一、鋼絲繩上二、鋼絲繩上三、鋼絲繩上四和鋼絲繩下一、鋼絲繩下二、鋼絲繩下三、鋼絲繩下四；所述的鋼絲繩卡扣分別將在繞過滑輪組五和滑輪組六之前的兩根鋼絲繩固定并只通過一根鋼絲繩繞滑輪組五和滑輪組六。
[0010]所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中各個(gè)部件的連接關(guān)系為:上層部件中，鋼絲繩上一的一端連接行走輪固定架一，繞過滑輪上一和滑輪上六，另一端連接到滾珠絲杠臺(tái)；鋼絲繩上二的一端連接行走輪固定架二，繞過滑輪上二，另一端通過鋼絲繩卡扣連接到鋼絲繩上一上；鋼絲繩上三的一端連接行走輪固定架三，繞過滑輪上三和滑輪上五，另一端連接到滾珠絲杠臺(tái)；鋼絲繩上四的一端連接行走輪固定架四，繞過滑輪上四，另一端通過鋼絲繩卡扣連接到鋼絲繩上三上；相對(duì)應(yīng)的下層的各個(gè)部件也采用上述連接方法。
[0011]所述的控制機(jī)構(gòu)包括接近開關(guān)、單片機(jī)、電機(jī)控制器、無線通信裝置和地面金屬；所述的接近開關(guān)安放在軌道車底盤右側(cè)中間部分；所述的地面金屬安放在軌道車下軌后所需停車位置和軌道車兩次轉(zhuǎn)動(dòng)需停車位置車身所對(duì)應(yīng)的右側(cè)中間位置；所述的單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器以及無線通信裝置均安放到軌道車底盤上的控制箱內(nèi)，完成對(duì)軌道車各個(gè)機(jī)構(gòu)的無線控制以及軌道車的自動(dòng)換軌。
[0012]本實(shí)用新型一種設(shè)施葉菜采收機(jī)器人的自動(dòng)換軌行走底盤的換軌方法，包括如下步驟:
[0013]I)第一次轉(zhuǎn)向:軌道車下軌后接近開關(guān)檢測(cè)到地面金屬后發(fā)送信號(hào)到單片機(jī)，控制各驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止工作；控制系統(tǒng)再控制滾珠絲杠臺(tái)滑塊向遠(yuǎn)離絲杠電機(jī)一端運(yùn)動(dòng)，通過鋼絲繩和滑輪完成行走輪旋轉(zhuǎn)，各行走輪需旋轉(zhuǎn)到行走輪平面與底盤中心和行走輪中心連線的相切位置；
[0014]2)軌道車掉頭:第一次轉(zhuǎn)向后控制系統(tǒng)通過電機(jī)控制器控制行走輪一、行走輪四對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，行走輪二、行走輪三對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)直至車體旋轉(zhuǎn)180°后，接近開關(guān)檢測(cè)到另一側(cè)地面金屬，將信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，控制各驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止工作；
[0015]3)第二次轉(zhuǎn)向:控制系統(tǒng)再控制滾珠絲杠臺(tái)滑塊向遠(yuǎn)離絲杠電機(jī)一端運(yùn)動(dòng)，通過鋼絲繩和滑輪完成行走輪旋轉(zhuǎn)，各行走輪需旋轉(zhuǎn)到相對(duì)下軌角度轉(zhuǎn)動(dòng)90° ;
[0016]4)平行換軌:控制系統(tǒng)通過電機(jī)控制器控制行走輪一、行走輪三對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，行走輪二、行走輪四對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，軌道車前進(jìn)至接近開關(guān)檢測(cè)到另一條軌道的地面金屬，控制系統(tǒng)控制各驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止；
[0017]5)反轉(zhuǎn)向:控制系統(tǒng)控制滾珠絲杠臺(tái)滑塊向接近絲杠電機(jī)一端運(yùn)動(dòng)，通過鋼絲繩和滑輪完成行走輪旋轉(zhuǎn)，各行走輪需旋轉(zhuǎn)90°恢復(fù)到正常工作位置；
[0018]6)軌道車上軌:控制系統(tǒng)通過電機(jī)控制器控制各驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，軌道車前進(jìn)上軌，完成換軌工作。
[0019]本實(shí)用新型一種設(shè)施葉菜采收機(jī)器人的自動(dòng)換軌行走底盤具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]I)本實(shí)用新型可搭載葉菜采收機(jī)器人或其他溫室設(shè)施作業(yè)機(jī)具，完成基于溫室軌道的葉菜采收或其他農(nóng)藝作業(yè)；
[0021]2)本實(shí)用新型機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，車體緊湊，換軌工作占地面積小，不需其他輔助設(shè)施；
[0022]3)本實(shí)用新型自動(dòng)化程度高，可進(jìn)行全自動(dòng)的溫室軌道作業(yè)或者遠(yuǎn)程遙控控制。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型溫室平行軌道自動(dòng)換軌行走底盤的機(jī)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為自動(dòng)換軌行走底盤的主視圖；
[0025]圖3為自動(dòng)換軌行走底盤的左視圖；
[0026]圖4為自動(dòng)換軌行走底盤的仰視圖；
[0027]圖中:1、軌道車底盤2、滾珠絲杠臺(tái)3、絲杠電機(jī)4、控制箱5、行走輪固定架一
6、行走輪一 7、行走輪固定架二 8、行走輪二 9、蓄電池10、行走輪固定架四11、行走輪四12、軸承13、行走輪固定架三14、行走輪三15、同步輪16、驅(qū)動(dòng)電機(jī)17、傳動(dòng)軸18、同步帶19、接近開關(guān)20、鎖緊螺母21、滑輪固定架22、鋼絲繩上一 23、滑輪上一 24、滑輪上二 25、鋼絲繩上二 26、滑輪上六27、鋼絲繩卡扣28、鋼絲繩上三29、滑輪上三30、滑輪上四31、鋼絲繩上四32、滑輪上五
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型專利進(jìn)行進(jìn)一步的說明。本實(shí)用新型所述一種設(shè)施葉菜采收機(jī)器人的自動(dòng)換軌行走底盤，如圖1、2、3、4所示。所述的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括行走輪、行走輪固定架、驅(qū)動(dòng)裝置、固定螺栓和鎖緊螺母(20)。所述的行走輪固定架是萬向輪旋轉(zhuǎn)架，行走輪固定架上部是圓柱平臺(tái)和中空的框架，四個(gè)行走輪固定架分別通過固定螺栓和鎖緊螺母(20)固定在軌道車底盤(