基于WiFi控制的同軸雙輪自主平衡果園噴藥機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種基于WiFi控制的同軸雙輪自主平衡果園噴藥機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]國產(chǎn)植保機(jī)械有20多個(gè)品種，80多個(gè)型號(hào)，其中80%處于發(fā)達(dá)國家上世紀(jì)五、六十年代的水平，尤其是年產(chǎn)量高達(dá)8000?10000萬臺(tái)，其中社會(huì)保有量I億臺(tái)的各種手動(dòng)噴霧器，常用機(jī)具仍是單管、壓縮、背負(fù)式噴霧器等老三樣。目前農(nóng)民普遍采用單一機(jī)型防治各種作物的病蟲害、“打遍百藥”，往往會(huì)造成施藥不均勻、農(nóng)藥用量大、農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)殘超標(biāo)、操作者中毒等情況。
[0003]在地處丘陵的果園，地形復(fù)雜、作業(yè)空間狹小，大型機(jī)械很難發(fā)揮作用，小型傳統(tǒng)機(jī)械噴灑效果差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境惡劣，對(duì)操作者人身健康危害大，因此，開發(fā)一種機(jī)動(dòng)性好、自動(dòng)化程度高的植保機(jī)械具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供了一種減少農(nóng)藥對(duì)作業(yè)人員的傷害，移動(dòng)靈活、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的基于WiFi控制的同軸雙輪自主平衡果園噴藥機(jī)器人，采用WiFi控制和人機(jī)協(xié)同的混合作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)操作者遠(yuǎn)離現(xiàn)場對(duì)機(jī)器人的靈活操控。
[0005]同軸雙輪機(jī)器人為自身非穩(wěn)定系統(tǒng)，使機(jī)器人可以穩(wěn)定、自由行走的基本條件之一是保持機(jī)器人機(jī)構(gòu)及質(zhì)量分布的對(duì)稱性，包括沿雙輪軸線方向上的質(zhì)量對(duì)稱、機(jī)構(gòu)幾何尺寸對(duì)稱，機(jī)構(gòu)對(duì)稱要求機(jī)器人設(shè)計(jì)中在滿足機(jī)構(gòu)合理性、可行性的前提下必須保持對(duì)稱，否則系統(tǒng)的平衡與控制難度會(huì)大大增加。
[0006]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種基于WiFi控制的同軸雙輪自主平衡果園噴藥機(jī)器人，由主控操作部分和機(jī)器人執(zhí)行部分組成；所述機(jī)器人執(zhí)行部分包括控制器；
[0008]所述主控操作部分包括計(jì)算機(jī)客戶端和近距離遙控器，所述計(jì)算機(jī)客戶端捕捉計(jì)算機(jī)外設(shè)輸入的信號(hào)，經(jīng)WiFi傳入控制器；WiFi模式不正?；蛱厥猸h(huán)境下，所述近距離遙控器直接傳送控制信號(hào)至控制器；
[0009]所述機(jī)器人執(zhí)行部分，還包括:
[0010]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由左輪驅(qū)動(dòng)器和右輪驅(qū)動(dòng)器組成，接收經(jīng)D/A模塊轉(zhuǎn)換的控制器輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的左輪電機(jī)和右輪電機(jī)；及
[0011]傳感器信號(hào)檢測系統(tǒng)，用于檢測機(jī)器人的位置、速度、角速度、加速度和角加速度，并將檢測到的信號(hào)傳輸至控制器；及
[0012]避障系統(tǒng)，利用傳感器信號(hào)檢測系統(tǒng)獲得機(jī)器人與障礙物間的距離反饋至控制器，其作用是避開果樹或緊急情況下而控制機(jī)器人自動(dòng)停止行走；及
[0013]噴灑系統(tǒng)，由噴頭和噴桿組成，接收控制器的信號(hào)控制噴桿的高度和旋轉(zhuǎn)角度，以及噴頭的開關(guān)；及
[0014]供電系統(tǒng)。
[0015]所述傳感器信號(hào)檢測系統(tǒng)，包括:
[0016]測量加速度信號(hào)的加速度計(jì)；測量角加速度信號(hào)的陀螺儀以及冗余陀螺儀；其中所獲取的加速度和角加速度信號(hào)經(jīng)過濾波器處理后，通過A/D轉(zhuǎn)換模塊輸入控制器，控制器計(jì)算出施加在兩側(cè)電機(jī)上的電壓和方向來控制機(jī)器人平衡；
[0017]超聲波傳感器和紅外測距傳感器，用來獲得機(jī)器人與障礙物間的絕對(duì)距離信息，并將所獲得的信息傳送至控制器；
[0018]壓力傳感器和液位傳感器，用于獲得機(jī)器人負(fù)載的重量信息，并將信息傳輸至控制器，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人負(fù)載自適應(yīng)。
[0019]所述左輪電機(jī)和右輪電機(jī)的電機(jī)軸上分別安裝有左輪增量碼盤和右輪增量碼盤，用于檢測機(jī)器人左輪和右輪的當(dāng)前速度，并將所檢測的數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊傳送至控制器處理。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0021](I)針對(duì)果園作業(yè)空間狹小、路面狀況不良的丘陵地形，提出了同軸雙輪自主平衡噴藥機(jī)器人取代傳統(tǒng)多輪移動(dòng)機(jī)械設(shè)備，真正實(shí)現(xiàn)了原地轉(zhuǎn)彎和任意差速轉(zhuǎn)彎，移動(dòng)更加靈活；減小了占地面積，對(duì)運(yùn)行空間的要求大大降低，并具有出色的路面適應(yīng)能力；減小了多輪干涉，功耗低，效率高，適合電池供電，節(jié)能環(huán)保；
[0022](2)針對(duì)機(jī)器人作為農(nóng)藥噴灑移動(dòng)平臺(tái)時(shí)，藥液在非平整路面的晃動(dòng)并隨噴灑過程進(jìn)行而藥液遞減，機(jī)器人具有的質(zhì)心不定性和系統(tǒng)參數(shù)時(shí)變性問題，利用壓力傳感器和液位傳感器獲得機(jī)器人負(fù)載的重量信息，并將信息傳輸至控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)平衡控制；
[0023](3)在主控操作部分中，提供了兩種操作模式，一個(gè)是通過計(jì)算機(jī)客戶端捕捉計(jì)算機(jī)外設(shè)輸入的數(shù)據(jù)，經(jīng)WiFi傳入機(jī)器人控制器；另一種操作模式是使用RC遙控器操作，可以在當(dāng)WiFi模式不正?；蛱厥猸h(huán)境下對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，一種基于WiFi控制的同軸雙輪自主平衡果園噴藥機(jī)器人，由主控操作部分和機(jī)器人執(zhí)行部分組成；所述機(jī)器人執(zhí)行部分包括控制器；所述主控操作部分包括計(jì)算機(jī)客戶端和近距離遙控器，所述計(jì)算機(jī)客戶端捕捉計(jì)算機(jī)外設(shè)輸入的信號(hào)，經(jīng)WiFi傳入控制器；WiFi模式不正?；蛱厥猸h(huán)境下，所述近距離遙控器直接傳送控制信號(hào)至控制器；
[0026]所述機(jī)器人執(zhí)行部分，還包括:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由左輪驅(qū)動(dòng)器和右輪驅(qū)動(dòng)器組成，分別驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的左輪電機(jī)和右輪電機(jī)；及
[0027]傳感器信號(hào)檢測系統(tǒng)，用于檢測機(jī)器人的位置、速度、角速度、加速度和角加速度，并將檢測到的信號(hào)傳輸至控制器；及
[0028]噴灑系統(tǒng)，由噴頭和噴桿組成；及
[0029]避障系統(tǒng)和供電系統(tǒng)。
[0030]在機(jī)器人執(zhí)行部分中，傳感器、控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的相互配合，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的平衡、行走、轉(zhuǎn)向功能；將雙輪機(jī)器人的行走轉(zhuǎn)向控制任務(wù)可以分為三個(gè)方面:平衡控制，速度控制，方向控制。
[0031]在平衡控制上，