[發(fā)明專利]豬舍智能清糞機器人及控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710872647.7
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107624656B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 楊鵬;張克強
• 申請（專利權）人: 農業(yè)農村部環(huán)境保護科研監(jiān)測所
• 主分類號: A01K1/01
• 分類號: A01K1/01
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 趙瑤瑤

1.一種豬舍智能清糞機器人，其特征在于：包括殼體、行走機構、推鏟機構、增壓機構、驅動控制模塊、通訊模塊、變送模塊、傳感器組以及電池組，行走機構驅動機器人向指定方向移動，推鏟機構將機器人前方的豬舍糞便推走，當糞便較多時，啟動增壓機構，增加機器人與地面的摩擦力，使機器人繼續(xù)向前移動，將糞便推走，傳感器組能夠幫助機器人識別所遇到的障礙物的種類，是豬或者糞便，協(xié)助機器人識別，行走以及避讓，使機器人能夠按照既定的路線實施清糞；

所述增壓機構包括四個增壓風機，四個增壓風機均布安裝在殼體的外部四周，推鏟的兩側，每個增壓風機具有一個保護外殼，上部安裝保護網；

所述行走機構包括：左步進電機、右步進電機、兩個驅動輪以及一個萬向輪，左右兩個步進電機鏡像對稱安裝在殼體內后部的左右兩側，每個步進電機同軸安裝一驅動輪，驅動輪一半位于殼體外部，一半位于殼體內部，在兩個驅動輪前側的殼體下部安裝一萬向輪，萬向輪和兩個驅動輪形成三角形狀，完成對機器人殼體的支撐和行走；

所述傳感器組包括：電子陀螺儀傳感器、生命探測傳感器、紅外熱釋電傳感器、多普勒雷達、霍爾傳感器、轉速傳感器；

電子陀螺儀傳感器：幫助機器人識別方向，保證在預定路線行走，保證空間位置，不會傾斜或傾倒，安裝在從動輪的上部，或者集成安裝在驅動控制模塊上；

生命探測傳感器：用于感知豬舍內活動的豬，當機器人行進過程中，遇到障礙物時，感知到心跳，則視該障礙物為豬，實施后退躲避動作，集成安裝在殼體內驅動控制模塊上；

紅外熱釋電傳感器：用于判斷目標物是否是生命體，豬糞是有溫度的，但是沒有心跳，可以判斷為豬糞，推鏟落鏟，推走；紅外熱釋電傳感器設置在機器人殼體的左右兩前側；

多普勒雷達：探測運動目標的位置和相對運動速度，判斷豬，集成安裝在驅動控制模塊上；

霍爾傳感器：用于檢測虛擬墻并且進行行程糾正，從而判斷機器人的工作范圍；

轉速傳感器：轉速傳感器用于檢測機器人驅動輪的轉速，該轉速傳感器設置在機器人殼體底部后端的兩個驅動輪車軸上，當機器人在進行推糞工作且驅動輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象時，以此同時，主控器的WiFi定位通訊模塊判斷出該機器沒有發(fā)生位移變化，轉速傳感器有轉速，且轉速加快，啟動增壓結構的增壓風機，增大機器人對地面的摩擦力，使驅動輪獲得向前的動力。

2.根據(jù)權利要求1所述的豬舍智能清糞機器人，其特征在于：所述殼體設計為圓餅形，半徑0.5-1.5m。

3.根據(jù)權利要求1所述的豬舍智能清糞機器人，其特征在于：所述推鏟機構包括：兩個推鏟鏟壁旋轉電機、推鏟連接壁以及推鏟，兩個推鏟鏟壁旋轉電機對稱安裝在殼體內中部，每個推鏟鏟壁旋轉電機分別驅動一推鏟連接壁，兩個推鏟連接壁端部共同固裝一推鏟，推鏟連接壁位于殼體外表面的推鏟連接壁槽內，當推鏟水平放置時，推鏟連接壁的高度不高于殼體上表面，所述推鏟為弧形，便于推更多的糞便。

4.根據(jù)權利要求1所述的豬舍智能清糞機器人，其特征在于：所述驅動控制模塊安裝在殼體內中部，驅動控制模塊上安裝控制機器人所需的各種控制電路，給行走機構、推鏟機構、增壓機構發(fā)出動作指令。

5.根據(jù)權利要求1所述的豬舍智能清糞機器人，其特征在于：所述通訊模塊安裝在殼體后側上部，外側有外蓋保護，通訊模塊用于與主控器直接發(fā)出和接收信號，同時連接電池組，將電量信息實時發(fā)送給主控器。

6.根據(jù)權利要求1所述的豬舍智能清糞機器人，其特征在于：所述變送模塊安裝在電池組后部的殼體內，用于接收傳感器組的信號，發(fā)給通信模塊，主控器接受信號后作出反應動動作信號后再傳給通訊模塊，通訊模塊再傳給驅動控制模塊指令，驅動控制模再給行走機構、推鏟機構、增壓機構發(fā)出動作指令。

7.根據(jù)權利要求1所述的豬舍智能清糞機器人，其特征在于：還包括第一超聲波傳感器、第二超聲波傳感器：第一超聲波傳感器設置在機器人殼體的右前側，第二超聲波傳感器設置在機器人殼體的正前側，第一超聲波傳感器緊挨紅外熱釋電傳感器，第一超聲波傳感器，用于檢測目標人體與機器人的實時距離，第二超聲波傳感器，根據(jù)預先采集的外形特征進行對糞便的檢測，如果符合糞便外形特征，推鏟下落，將其推走，推向排糞溝。

8.根據(jù)權利要求1所述的清糞機器人的控制系統(tǒng)，其特征在于：包括主控臺控制系統(tǒng)、清糞機器人自身控制系統(tǒng)以及兩個wifi定位通信模塊，主控臺控制系統(tǒng)和清糞機器人自身控制系統(tǒng)直接通過信號傳遞，兩個wifi定位通信模塊實現(xiàn)清糞機器人的實時定位；

所述主控臺系統(tǒng)組成為：主控器分別連接電源管理模塊、開關量輸出模塊、wifi通信模塊、GPRS無線輸送模塊以及藍牙模塊，主控器采集電源管理模塊的信息，并被電源管理模塊發(fā)指令，電源管理模塊連接無線充電器，給無線充電器指令，同時網電給整個電源管理模塊供電，再給整個控制器供電，主控器采集wifi通信模塊的信息，wifi通信模塊實現(xiàn)主控臺與清糞機器人自身控制系統(tǒng)的wifi通信模塊以及兩個wifi定位通信模塊互傳信號，實現(xiàn)兩個系統(tǒng)的交互，GPRS無線輸送模塊連接用戶終端，實用與用戶終端的信息互通，藍牙模塊用于與清糞機器人自身控制系統(tǒng)的藍牙模塊連接，相互傳遞信號；

所述清糞機器人自身控制系統(tǒng)包括：wifi通信模塊、驅動控制模塊、變送模塊以及藍牙模塊，變送模塊給wifi通信模塊傳遞傳感器信號，wifi通信模塊給驅動控制模塊傳遞信號，wifi通信模塊與主控臺控制系統(tǒng)的wifi通信模塊相互連接，并相互傳遞信號，wifi通信模塊接收來自電池管理模塊的信息；藍牙模塊與主控臺控制系統(tǒng)的藍牙模塊相連接，相互傳遞信號和指令；

所述變送模塊采集生命探測傳感器、超聲波傳感器、紅外釋熱傳感器、多普勒雷達、重力傳感器、電子陀螺儀、霍爾傳感器、轉速傳感器的信號，采集編譯后發(fā)給wifi通信模塊；

所述驅動控制模塊給左步進電機、右步進電機、推鏟生產電機、推鏟旋轉電機、增壓風機傳遞信號；

所述電池管理模塊接收來自充電線圈模塊的信息，充電線圈模塊接收來自主控臺系統(tǒng)的無線充電器信號，提示機器人及時充電。