[发明专利]小型晒谷场收谷机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种小型晒谷场收谷机器人，其特征在于：包括电路部分和机械部分，其中：

上述电路部分由GSM模块、电子罗盘、测速单元、超声波定位系统和控制系统组成；GSM模块、电子罗盘、测速单元、超声波定位系统连接控制系统的输入端，控制系统的输出端连接谷子集中装置(1)、谷子吸入装置(2)、卸料装置(3)和行走底盘(4)；

上述机械部分由谷子集中装置(1)、谷子吸入装置(2)、卸料装置(3)和行走底盘(4)组成；

行走底盘(4)由底盘架、以及安装在底盘架下的万向被动轮、2个主动轮、2个减速电机和2个联轴器组成；万向被动轮和2个主动轮在底盘架下排布成三角形，2个主动轮各由1个减速电机通过1联轴器驱动；机器人行走时为2个主动轮在前而万向轮做跟随运动；2个减速电机均与控制系统相连；

谷子集中装置(1)安装在底盘架的上方，由扫谷头和扫谷头升降单元组成；扫谷头包括谷盒、扫谷直流电机和4个圆桶刷；4个圆桶刷水平安装在谷盒的前部入口处，且4个圆桶刷的轴线排列成一四边形；4个圆桶刷与扫谷直流电机相连，扫谷直流电机与控制系统相连，扫谷直流电机驱动4个圆桶刷朝着所形成的四边形的中心方向转动；扫谷头升降单元包括步进电机和螺杆，螺杆的下端连接扫谷头的谷盒，螺杆的上端连接步进电机的输出端，步进电机与控制系统相连，驱动螺杆带动扫谷头升降运动；

谷子吸入装置(2)安装在底盘架的上方，由密封的收集桶、吸入直流风机、过滤网和软管组成；谷盒的后部出口经软管连接收集桶的前部入口；吸入直流风机设置在收集桶的外部，且吸入直流风机的入风口与收集桶的内腔相通；吸入直流风机与控制系统相连；过滤网覆盖在吸入直流风机的入风口处；

卸料装置(3)安装在底盘架的上方，由卸料步进电机、牵引绳和密封盖组成；密封盖的固定端枢接在收集桶的后部出口的边缘处，且密封盖将收集桶的出口完全覆盖；牵引绳的一端连接在密封盖的活动段，另一端连接在步进电机上；步进电机与控制系统相连，步进电机的旋转带动牵引绳的收紧和放松，从而完成密封盖开启和闭合的过程。

2.根据权利要求1所述的一种小型晒谷场收谷机器人，其特征在于：超声波定位系统由设置在机器人上的发射站和设置在晒谷场周边的多个导航站组成；

发射站包括发射端单片机、以及与发射端单片机相连的超声波发射单元和发射端无线收发通讯电路；超声波发射单元由脉冲变压器、超声波发射头和发射圆球构成，脉冲变压器的输入端与发射端单片机相连，脉冲变压器的输出端连接超声波发射头，发射圆球位于超声波发射头的正上方，超声波发射头的出射方向垂直向上；发射端单片机和接收端单片机连接控制系统；

每个导航站均包括接收端单片机、以与接收端单片机相连的串口通信电路、超声波接收电路和接收端无线收发通讯电路；接收端无线收发通讯电路与发射端无线收发通讯电路无线连接；超声波接收电路与超声波发射电路连接；各导航站之间通过串口通信电路有线连接。

3.根据权利要求1所述的一种小型晒谷场收谷机器人，其特征在于：测速单元包括测速单片机和2个测速传感器，这2个测速传感器安装在行走底盘(4)的2个主动轮处；2个测速传感器的输出端连接测速单片机，测试单片机与控制系统相连。

4.根据权利要求1所述的一种小型晒谷场收谷机器人，其特征在于：扫谷头升降单元还进一步包括2个光杆，这2个光杆分设在螺杆的两边，且光杆与螺杆平行，光杆贯穿过扫谷头，且扫谷头顺着光杆做升降运动。

5.基于权利要求1至4中任意一项所述的小型晒谷场收谷机器人的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1、机器人在启动之前被人为放置到晒谷子场内，并等着GAM启动信号的到来；

步骤2、当接收到GSM模块启动命令时，控制系统通过超声波定位系统进行定位，并获得机器人目前所处的位置；

步骤3、定位成功后，控制系统通过电子罗盘测出目前即机器人的朝向，并计算该朝向与初始收集点之间的角度；

步骤4、控制系统先根据步骤3所得的结果，通过行走底盘(4)调整自身的朝向角度，让机器人朝向初始收集点；再根据步骤2所得的结果，通过行走底盘(4)控制自身的行走距离，让机器人行走到晒谷场的初始收集点处；

步骤5、当机器人到达晒谷场的初始收集点上时，控制系统控制谷子集中装置(1)的扫谷头升降单元，放下扫谷头，同时启动谷子集中装置(1)的扫谷头和谷子吸入装置(2)的吸入直流风机；

步骤6、控制系统发出控制信号去驱动行走底盘(4)，让机器人按照预定的轨迹在晒谷子场内行走，并将整个晒谷子内谷子收集到谷子吸入装置(2)内；

步骤7、当谷子吸入装置(2)到达容限时或整个晒谷场内谷子收集完后，需要将谷子卸到卸谷点处；此时，控制系统通过超声波定位系统获得机器人目前所处的位置，并通过电子罗盘获得机器人目前朝向与卸谷点之间的角度，并使机器人行走到晒谷场的卸谷点处；

步骤8、当机器人到达卸谷点处时，控制系统开启卸料装置(3)，将谷子吸入装置(2)内的谷子卸下；

步骤9、当谷子吸入装置(2)内的谷子全部被卸下时，控制系统关闭卸料装置(3)。