阅读说明：本技术 一种三自由度活动的除草机器人 (Weeding robot with three-degree-of-freedom movement ) 是由 司癸卯 常旭 许天泽 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种三自由度活动的除草机器人,车架底部有支撑杆,支撑杆底部有车轮,车轮连接车轮电机；直线运动装置在车架底部,直线运动装置电机和直线运动装置设置连接,直线运动装置输出端与第一平台连接；主动臂两端分别设置有通孔和铰接孔,其中主动臂电机的输出轴穿过通孔与第一平台铰接,主动臂电机的输出轴与通孔过盈配合,两个主动臂的通孔位于同一水平面上,两个主动臂共线,且与直线运动装置的输出方向垂直；每个主动臂的铰接孔与一根从动臂的一端铰接,两根从动臂的另一端均铰接在第二平台上,第二平台位于第一平台的下方,第二平台上有除草转刀电机,除草转刀电机的输出轴位于第二平台下方,并与除草转刀连接。(The invention discloses a three-degree-of-freedom movable weeding robot, wherein a support rod is arranged at the bottom of a frame, wheels are arranged at the bottom of the support rod, and the wheels are connected with wheel motors; the linear motion device is arranged at the bottom of the frame, a motor of the linear motion device is connected with the linear motion device, and the output end of the linear motion device is connected with the first platform; the two ends of the driving arm are respectively provided with a through hole and a hinge hole, wherein an output shaft of a motor of the driving arm penetrates through the through hole to be hinged with the first platform, the output shaft of the motor of the driving arm is in interference fit with the through hole, the through holes of the two driving arms are positioned on the same horizontal plane, and the two driving arms are collinear and vertical to the output direction of the linear motion device; the hinge hole of each driving arm is hinged with one end of one driven arm, the other ends of the two driven arms are hinged to a second platform, the second platform is located below the first platform, a weeding rotary cutter motor is arranged on the second platform, and an output shaft of the weeding rotary cutter motor is located below the second platform and connected with the weeding rotary cutter.)

一种三自由度活动的除草机器人

技术领域

本发明属于农业机械领域，涉及一种三自由度活动的除草机器人。

背景技术

土地的集中导致了耕地面积的农场出现，然而农场则需求更加高效的机械化自动化管理，大规模化对农场的机械化自动化除草迫在眉睫。

为了解决大型农场中低矮农作物或者在作物生长早期阶段的杂草问题，市面上出现了一批除草机器人，能够自动对路径上的杂草进行切割；但现有的除草机器人，除草切刀固定设置或只能在一个方向上移动，无法灵活移动，无法适合复杂的田间环境，切割位置单一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种三自由度活动的除草机器人，除草切刀能够在三自由度上进行移动，切割方式灵活多变。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种三自由度活动的除草机器人，包括车架、传动装置、除草转刀和车轮；

车架底部的四角连接有竖直设置的支撑杆，支撑杆底部连接有车轮，车轮的轴连接有车轮电机的输出轴，车轮电机固定在支撑杆上；

传动装置包括直线运动装置、直线运动装置电机、第一平台、两条主动臂、两个主动臂电机和第二平台，直线运动装置设置在车架底部，直线运动装置电机和直线运动装置设置连接，直线运动装置输出端与第一平台连接；

主动臂两端分别设置有通孔和铰接孔，其中主动臂电机的输出轴穿过通孔与第一平台铰接，主动臂电机的输出轴与通孔过盈配合，两个主动臂的通孔位于同一水平面上，两个主动臂共线，且与直线运动装置的输出方向垂直；两个主动臂设置铰接孔的一端分别朝第一平台的两侧设置，且方向相背设置；

每个主动臂的铰接孔与一根从动臂的一端铰接，两根从动臂的另一端均铰接在第二平台上，第二平台位于第一平台的下方，第二平台上设置有除草转刀电机，除草转刀电机的输出轴位于第二平台下方，并与除草转刀连接。

优选的，主动臂的铰接孔还铰接有拐臂，与拐臂的拐折点铰接，拐臂的两端分别连接辅助主动臂的一端和辅助从动臂的一端铰接，辅助从动臂的另一端铰接在第二平台上，辅助主动臂的另一端铰接在第一平台上，辅助主动臂位于主动臂上方，且位于第一平台同一侧的主动臂和辅助主动臂始终平行，从动臂和辅助从动臂始终平行。

优选的，主动臂的通孔内设置有键槽，主动臂电机的输出轴上设置有键。

优选的，车轮电机输出端连接有第一齿轮，车轮同轴固定有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮链传动。

优选的，传动装置数量为两个，两个传动装置的直线运动装置的输出方向平行。

优选的，直线运动装置采用滚珠丝杠装置，直线运动装置电机输出端连接滚珠丝杠装置的丝杠，第一平台固定在滚珠丝杠装置的移动块底部。

优选的，车架上设置有发电机，发电机输出端与直线运动装置电机、主动臂电机、车轮电机和除草转刀电机的输入端连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过采用直线运动装置，实现第一平台及第二平台进行水平其中一个方向上的移动，通过两个主动臂的同时相反的转动，通过主动臂、从动臂和第二平台形成的连杆机构，实现第二平台在水平另一个方向上的移动，并且由于主动轴和直线运动装置的输出方向垂直，因此两个水平方向垂直；通过两个主动臂的同时向上或向下的转动，实现第二平台在竖直方向的移动，从而实现了除草切刀在三自由度上的移动，切割方式灵活多变。

进一步，主动臂和主动臂电机输出轴通过键连接，使主动臂电机输出轴的转动更有效的传递给主动臂，避免主动臂电机输出轴的空转。

进一步，通过设置与主动臂平行的辅助主动臂，与从动臂平行的辅助从动臂，使整个连杆机构更加稳固。

进一步，通过设置两个传动装置，实现工作时的切割宽度增加。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的局部结构示意图；

图3为本发明的传动装置的结构示意图；

图4为本发明主动臂的结构示意图。

其中：1-车架；2-支撑杆；3-车轮；4-车轮电机；5-直线运动装置电机；6-直线运动装置；7-第一平台；8-主动臂；9-辅助主动臂；10-主动臂电机；11-拐臂；12-从动臂；13-辅助从动臂；14-第二平台；15-除草转刀；16-除草转刀电机；17-发电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，为本发明所述的三自由度活动的除草机器人，包括车架1、传动装置和车轮3。

车架1包括上半部和下半部，上半部用于放置发电机17，发电机17用于给直线运动装置电机5、主动臂电机10、车轮电机4和除草转刀电机16供电；如图2所示，车架1的下半部分呈方形框架，用于放置直线运动机构，直线运动机构两端放置在下半部分边框上。

如图2所示，车架1下半部分的底部四角连接有支撑杆2，支撑杆2底部连接有车轮3，车轮3与车轮电机4连接，车轮电机4带动车轮3转动，本实施例优选的车轮电机4固定在支撑杆2上，车轮电机4输出端连接有第一齿轮，车轮3同轴固定有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮链传动。

如图3所示，传动装置包括一个直线运动装置6、两个直线运动装置电机5、第一平台7、两条主动臂8、两条辅助主动臂9、两个主动臂电机10、两个拐臂11、两条从动臂12、两条辅助从动臂13和第二平台14，数量为两个的各部件，在第一平台7竖直方向的中线两侧对称设置。

本实施例优选的直线运动装置6采用滚珠丝杠装置，直线运动装置电机5输出端连接滚珠丝杠装置的丝杠，直线运动装置6底部设置有第一平台7，第一平台7固定在滚珠丝杠装置的移动块底部。

如图4所示，主动臂8两端分别设置有通孔和铰接孔，其中主动臂电机10的输出轴穿过通孔与第一平台7铰接，两个与通孔位于同一水平面上，两个主动臂8共线，且与直线运动装置6的输出方向垂直；两个主动臂8设置铰接孔的一端朝第一平台7外设置，方向相反；通孔内设置有键槽，主动臂电机10的输出轴上设置有键，通过键和键槽的配合，从而有效带动主动臂8转动，防止主动臂电机10空转。

主动臂8的铰接孔与从动臂12的一端铰接，从动臂12的另一端铰接在第二平台14上，第二平台14位于第一平台7的下方，第二平台14上设置有除草转刀电机16，除草转刀电机16的输出轴位于第二平台14下方，竖直向下，并与除草转刀15连接。

主动臂8的铰接孔还铰接有拐臂11的拐折点，拐臂11的两端分别连接辅助主动臂9的一端和辅助从动臂13的一端铰接，辅助从动臂13的另一端铰接在第二平台14上，辅助主动臂9的另一端铰接在第一平台7上，辅助主动臂9位于主动臂8上方，且位于第一平台7同一侧的主动臂8和辅助主动臂9始终平行，从动臂12和辅助从动臂13始终平行。

传动装置数量为两个，均设置在车架1的下半部，两个传动装置的滚珠丝杠装置平行。

直线运动装置电机5、主动臂电机10、车轮电机4和除草转刀电机16分别连接有处理器，如单片机，单片机通过无线信号发送模块连接上位机，可通过上位机控制各电机的转动。

在使用时，发电机17给各电机供电，车轮电机4带动车轮3转动，使机器人前进，本实施例中，滚珠丝杠装置的导轨方向为X轴，与X轴垂直的水平方向为Y轴，竖直方向为Z轴，直线运动装置电机5的转动带动第一平台7沿X轴移动；主动臂电机10带动两条主动臂8同时向上或向下转动时，通过两条从动臂12带动第二平台14沿Z轴移动；主动臂电机10带动两条主动臂8同时相反转动时，通过两条从动臂12带动第二平台14沿Y轴移动，实现了除草转刀15在三自由度下的移动。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。