[实用新型]自平衡农用植保机器人

权利要求书

1.自平衡农用植保机器人，其特征在于包括农业溶液盛装容器，行走轮，自平衡装置，机器视觉模块，激光循迹模块，变量喷施液体装置，静止承托支架，遥控装置；农业溶液盛装容器包覆于行走轮的外围，自平衡装置安装于农业溶液盛装容器的几何中心，机器视觉模块安装于农业溶液盛装容器的两端，激光循迹模块安装于机器视觉模块的下方，变量喷施液体装置安装于农业溶液盛装容器的两侧，静止承托支架安装于农业溶液盛装容器的任意一侧的斜下方。

2.如权利要求1所述的自平衡农用植保机器人，其特征在于所述的农业溶液盛装容器为T型包围式设计，依据机器视觉模块、激光循迹模块、变量喷施液体装置、行走轮、自平衡装置、适配的供电电池组的尺寸设计有安装槽，安装槽处的壁厚与其余部位的壁厚相等。

3.如权利要求1所述的自平衡农用植保机器人，其特征在于所述的行走轮的轮毂上安装伺服轮毂电机，轮胎可选用充气或免充气橡胶轮胎。

4.如权利要求1所述的自平衡农用植保机器人，其特征在于所述的自平衡装置包含陀螺仪，铅芯平衡摆，铅芯平衡摆伺服电机，控制单元；铅芯平衡摆为倒立钟摆型，其质心位于距离摆轴1/3至4/5处；控制单元可独立自动作业或者接收遥控信号，控制单元驱动伺服轮毂电机与铅芯平衡摆伺服电机运动，伺服轮毂电机的转动量由如下公式确定：

△α=P[(σ_k-σ_k-1)+∫σ_kdt+d(σ_k-σ_k-1-σ_k-2)/dt]

其中，以垂直于地面向上的方向为z轴，以自平衡农用植保机器人带有静止承托支架的一侧为y轴建立右手笛卡尔坐标系，σ为陀螺仪检测到当前时刻自平衡农用植保机器人绕x轴方向的倾角，k为计时起点时刻，k-1为前1时刻，k-2则为前2时刻，P为比例常数，t为时间间隔，△α为伺服轮毂电机需要调整的角度；

铅芯平衡摆伺服电机转动量由如下公式确定：

△γ=-Q[(θ_k-θ_k-1)+∫θ_kdt+d(θ_k-θ_k-1-θ_k-2)/dt]

其中，以垂直于地面向上的方向为z轴，以自平衡农用植保机器人带有静止承托支架的一侧为y轴建立右手笛卡尔坐标系，θ为陀螺仪检测到当前时刻自平衡农用植保机器人绕y轴方向的倾角，k为计时起点时刻，k-1为前1时刻，k-2则为前2时刻，Q为比例常数，t为时间间隔，△γ为铅芯平衡摆伺服电机需要向反方向调整的角度。

5.如权利要求1所述的自平衡农用植保机器人，其特征在于所述的机器视觉模块由工业摄像头、视觉光源、红外避障传感器、图像处理单片机、图像处理算法、避障算法组成；工业摄像头在自平衡农用植保机器人的两端各有2组，每组的拍摄角度可以调整，调整的范围为135°的球面以内，球面以工业摄像头的主光轴和安装平面的交点为坐标原点，视觉光源可依据工业摄像头主光轴的角度调整而改变其照射方向。

6.如权利要求1所述的自平衡农用植保机器人，其特征在于所述的激光循迹模块由激光发射器、激光接收器与数据输出单元组成，数据输出单元可兼容串行通信协议、并行通信协议与数据通信协议。

7.如权利要求1所述的自平衡农用植保机器人，其特征在于所述的变量喷施液体装置包含基于脉冲宽度调制的喷头、电动泵体和变量喷施控制装置，变量喷施控制装置可独立自动工作或者接收遥控信号。