CN108214451A - 轨道系统、农场机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种轨道系统包括支撑柱、轨道杆、第一驱动件以及第二驱动件，所述轨道杆与所述支撑柱连接，所述农场工具设置于所述轨道杆上；所述轨道杆可在所述第一驱动件的驱动下绕所述支撑柱的轴线作圆周运动，并以其与所述支撑柱的连接点为极点建立极坐标系，所述第二驱动件用于驱动所述农场工具沿所述轨道杆向靠近或远离所述支撑柱方向移动。本发明轨道系统采用极坐标的形式设置，轨道杆设置于农场上方并与支撑柱共同形成极坐标系，结构简单，空间利用率高且使得农场边缘无需设置导轨，便于农场用户自由进入。其次，轨道杆位于农场上方，避免土壤或岩石进入，有利于保护农场机器人。本发明还提供一种农场机器人及其控制方法。

Description

轨道系统、农场机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及农场种植工具，特别涉及一种轨道系统、农场机器人及其控制方法。

背景技术

目前智能农场种植系统中，用于农场机器人移动的导轨以笛卡尔坐标系的形式设置于农场周围。其中，Y“导轨”必须沿纵向设置于农场边缘，然而，由于其靠近农场内的土壤，使得土壤或岩石很容易进入导轨内，而造成农场机器人在经过时被损坏或停止运动。其次，农场用户必须跨过导轨才能进入农场内部，占用空间，且使得Y“导轨”成为了一种阻碍农场用户进入的障碍。另外，设置于导轨上方的驱动系统暴露于空气外，容易被损坏。

发明内容

基于此，有必要提供一种结构简单、空间利用率高且有利于保护农场机器人的轨道系统。

还有必要提供一种带有该轨道系统的农场机器人。

更有必要提供一种该农场机器人的控制方法。

一种轨道系统，用于与农场工具配合，其包括支撑柱、轨道杆、第一驱动件以及第二驱动件，所述轨道杆与所述支撑柱连接，所述农场工具设置于所述轨道杆上；所述轨道杆可在所述第一驱动件的驱动下绕所述支撑柱的轴线作圆周运动，并以其与所述支撑柱的连接点为极点建立极坐标系，所述第二驱动件用于驱动所述农场工具沿所述轨道杆向靠近或远离所述支撑柱方向移动。

在其中一个实施例中，所述轨道杆包括第一端，所述第一端绕所述支撑柱的轴线周向可旋转地设置于所述支撑柱上。

在其中一个实施例中，所述轨道杆包括第一端及设置于所述第一端上的连接结构，所述第一端通过所述连接结构连接于所述支撑柱上，所述连接结构可在所述第一驱动件的驱动下带动所述轨道杆绕所述支撑柱的轴线做圆周运动。

在其中一个实施例中，所述支撑柱竖直设置于农场内，所述轨道杆与所述支撑柱大致垂直连接。

在其中一个实施例中，所述农场工具可在所述第二驱动件的驱动下沿平行所述支撑杆轴线方向相对所述轨道杆作直线运动。

在其中一个实施例中，所述轨道系统包括连接杆，所述轨道杆包括与所述第一端相对的第二端，所述连接杆连接于所述支撑柱和所述第二端之间。

一种农场机器人，其包括轨道系统及活动设置于所述轨道系统上的农场工具，所述轨道系统为上述所述的轨道系统。

在其中一个实施例中，所述农场工具为用于进行农作物种植的种植机械手。

在其中一个实施例中，所述农场机器人包括存储单元、计算单元以及控制单元，所述存储单元用于预先存储各种植圆周的种植半径及每个种植圆周上相邻两颗农作物之间的种植间距，所述计算单元用于根据所述农场工具当前所在种植圆周的种植半径及所述种植间距计算得到所述农场工具在当前种植圆周的转动角度，所述控制单元用于控制所述轨道杆以所述转动角度在当前种植圆周上绕所述支撑柱转动。

在其中一个实施例中，所述农场机器人包括图像识别单元，所述图像识别单元用于识别当前种植区域是否可种植，所述控制单元用于在当前种植区域不可种植时控制所述轨道杆带动所述农场工具绕所述支撑柱转动至下一个种植区域。

在其中一个实施例中，所述农场机器人包括判断单元，所述判断单元用于判断所述农场工具是否已完成当前种植圆周的种植工作，所述控制单元用于当所述农场工具已完成当前种植圆周的种植工作时控制所述农场工具沿所述轨道杆移动至下一种植圆周上。

一种农场机器人控制方法，其包括以下步骤：

获取农场工具在当前种植圆周的转动角度；

识别当前种植区域是否可种植；

在当前种植区域可以种植时，控制所述农场工具种植并在种植完成后以所述转动角度转动至下一个种植区域；

判断所述农场工具是否已完成当前种植圆周的种植工作；

当所述农场工具已完成当前种植圆周的种植工作时，控制所述农场工具沿所述轨道杆移动至下一种植圆周上。

在其中一个实施例中，识别当前种植区域是否可种植的步骤还包括：

在当前种植区域不可种植时，控制所述农场工具以所述转动角度转动至下一个种植区域。

本发明轨道系统采用极坐标的形式设置，轨道杆设置于农场上方并与支撑柱共同形成极坐标系，结构简单，空间利用率高且使得农场边缘无需设置导轨，便于农场用户自由进入。其次，轨道杆位于农场上方，避免土壤或岩石进入，有利于保护农场机器人。

附图说明

图1为本发明农场机器人的结构示意图；

图2为图1所示农场机器人中轨道系统的模块图；

图3为图2所示轨道系统的极坐标示意图；及

图4为图1所示农场机器人控制方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1，本发明较佳实施例中，农场机器人包括轨道系统10及设置于轨道系统10上的农场工具20。轨道系统10包括支撑柱11、轨道杆13、第一驱动件(图未示)以及第二驱动件(图未示)，轨道杆13与支撑柱11连接，农场工具20设置于轨道杆13上。轨道杆13可在第一驱动件的驱动下绕支撑柱11的轴线作圆周运动，并以其与支撑柱11的连接点为极点建立极坐标系。第二驱动件用于驱动农场工具20沿轨道杆13向靠近或远离支撑柱11方向移动，以移动至对应位置进行对应农场工作。在本具体实施例中，农场机器人为进行农场种植的设备，农场工具20为进行农作物种植的机械手。同时，第一驱动件和第二驱动件为马达。可以理解地，在其它一些实施例中，农场机器人可用于进行施肥、浇水等操作，对应的农场工具20可为进行施肥或浇水操作的工具，在此均不作限定。

具体地，支撑柱11竖直设置于农场内，用于支撑轨道杆13。轨道杆13垂直连接于支撑柱11上，且包括第一端131、与第一端131相对的第二端132。其中，第一端131与支撑柱11连接，第二端132呈悬空设置。农场工具20可在第二驱动件的驱动下平行支撑杆11轴线方向相对轨道杆13作直线运动，以进行升降运动，进行取料或放料。

在其中一个实施例中，第一端131绕支撑柱11的轴线周向可旋转地设置于支撑柱11上。此时，支撑柱11保持固定，轨道杆13在第一驱动件的作用下绕支撑柱11作圆周运动。

在其中另一个实施例中，轨道杆13包括设置于第一端131上的连接结构(图未示)，第一端131通过连接结构连接于支撑柱11上，连接结构可在第一驱动件的驱动下带动轨道杆13绕支撑柱11的轴线做圆周运动。其中，连接结构可为设置于轨道杆13第一端131上用于套设于支撑柱11上的套筒，或者支撑柱11包括固定设置于土壤中的固定段及与固定段连接并可相对固定段绕自身轴线周向旋转的转动段，轨道杆13的第一端131通过转动段(连接结构)相对支撑柱11的轴线做圆周运动。

在再一个实施例中，可通过在需要种植的区域围设形成圆形导轨，支撑柱11可滑动地设置于导轨上，并可在第一驱动件的驱动下沿导轨作圆周运动；或者省略支撑柱11直接将轨道杆13的一端可滑动地设置于导轨上亦可，只需要实现轨道杆13以农场中一点为定点作圆周运动即可，在此不作限定。

进一步地，轨道系统10包括连接杆17，连接杆17连接于支撑柱11和第二端132之间，用于进一步支撑并稳定轨道系统10。

进一步地，请参看图2，农场机器人包括存储单元30、计算单元40、图像识别单元50、判断单元60以及控制单元70。

具体地，存储单元30用于预先存储各种植圆周的种植半径及每个种植圆周上相邻两颗农作物之间的种植间距。具体地，农场用户可根据每一个种植圆周上需要种植的农作物的种类，预先设定每一个种植圆周上相邻两颗农作物之间的种植间距；且还可根据相邻两个种植圆周上需要种植的农作物的种类确定每一个种植圆周的种植半径，并进行存储。例如，当上一种植圆周上预计种植第一种植物时，根据该植物的生长需要设置相邻两颗植物之间的种植间距；当当前种植圆周上种植的第二种植物与第一种植物不会相互影响时，可将两个种植圆周之间的间距设定为较窄；而当第三种植物与第二种植物之间相互影响时，可将第三个种植圆周与第二个种植圆周的之间的间距设置为较宽。也就是说，可以根据当前种植圆周与相邻种植圆周上所种植的农作物的生长需要确定每一个种植圆周的种植半径。

在本具体实施例中，相邻两颗农作物之间的种植间距为两者之间的直线距离。可以理解地，在其它一些实施例中，种植间距亦可粗略等同于相邻两颗农作物在所在种植圆周的弧长，在此不作限定。

计算单元40用于根据农场工具当前所在种植圆周的种植半径r及种植间距计算得到农场工具在当前种植圆周的转动角度a。控制单元70用于控制轨道杆13以转动角度a在当前种植圆周上绕支撑柱11转动，以进行种植工作。在本具体实施例中，农场工具在当前种植圆周上的种植半径即为其所在极坐标上的极径r，对应地转动角度a即为其所在极坐标上的极角。

图像识别单元50用于识别当前种植区域是否可种植，控制单元70用于在当前种植区域不可种植时控制轨道杆13带动农场工具绕支撑柱11转动至下一个种植区域，且控制单元70还用于在当前种植区域可种植时，控制农场工具进行种植并在种植完成后控制轨道杆13带动农场工具绕支撑柱11转动至下一个种植区域。在本具体实施例中，图像识别单元50为设于农场机器人上的摄像头，用于在农场工具种植完成后拍摄当前种植区域图像并识别当前种植区域是否为适合种植的土壤。

判断单元60用于判断农场工具是否已完成当前种植圆周的种植工作，控制单元70用于当农场工具已完成当前种植圆周的种植工作时控制农场工具沿轨道杆13移动至下一种植圆周上。具体地，判断单元60用于判断农场工具在当前种植圆周上已转动的转动角度是否大于或等于360度，当已转动的转动角度大于或等于360度时，表明农场工具已完成一圈的种植，控制单元70控制农场工具移动至下一种植圆周上开始种植；当已转动的转动角度小于360度时，表明农场工具尚未完成一圈的种植，控制单元70控制农场工具继续以转动角度进行转动并进行种植工作。

本发明的农场机器中，用于为农场工具20提供轨道的轨道系统10采用极坐标的形式设置，轨道杆13设置于农场上方并与支撑柱11共同形成极坐标系，结构简单，空间利用率高且使得农场边缘无需设置导轨，便于农场用户自由进入。其次，轨道杆13位于农场上方，避免土壤或岩石进入，有利于保护农场机器人。

本发明还提供一种农场机器人的控制方法，其包括以下步骤：

S110：获取农场工具在当前种植圆周的转动角度。具体地，根据农场工具当前所在种植圆周的种植半径r及种植间距计算得到农场工具在当前种植圆周的转动角度a。在本具体实施例中，农场工具在当前种植圆周上的种植半径即为其所在极坐标上的极径r，对应地转动角度a即为其所在极坐标上的极角

S120：识别当前种植区域是否可种植，若是，执行步骤S130；若否，执行步骤S140。在本具体实施例中，图像识别单元50为设于农场机器人上的摄像头，用于在农场工具种植完成后拍摄当前种植区域图像并识别当前种植区域是否为适合种植的土壤。

S130：控制农场工具种植并在种植完成后以转动角度转动至下一个种植区域。

S140：控制农场工具以转动角度转动至下一个种植区域。

S150：判断农场工具是否已完成当前种植圆周的种植工作，若是，执行步骤S160；若否，继续执行步骤S120。具体地，通过判断农场工具在当前种植圆周上已转动的转动角度是否大于或等于360度，当已转动的转动角度大于或等于360度时，表明农场工具已完成一圈的种植；当已转动的转动角度小于360度时，表明农场工具尚未完成一圈的种植，农场工具将继续以转动角度进行转动并进行种植工作。

S160：当农场工具已完成当前种植圆周的种植工作时，控制农场工具移动至下一种植圆周上，以进行下一种植圆周的种植工作。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种轨道系统，用于与农场工具配合，其特征在于：包括支撑柱、轨道杆、第一驱动件以及第二驱动件，所述轨道杆与所述支撑柱连接，所述农场工具设置于所述轨道杆上；所述轨道杆可在所述第一驱动件的驱动下绕所述支撑柱的轴线作圆周运动，并以其与所述支撑柱的连接点为极点建立极坐标系，所述第二驱动件用于驱动所述农场工具沿所述轨道杆向靠近或远离所述支撑柱方向移动。

2.如权利要求1所述的轨道系统，其特征在于：所述轨道杆包括第一端，所述第一端绕所述支撑柱的轴线周向可旋转地设置于所述支撑柱上。

3.如权利要求1所述的轨道系统，其特征在于：所述轨道杆包括第一端及设置于所述第一端上的连接结构，所述第一端通过所述连接结构连接于所述支撑柱上，所述连接结构可在所述第一驱动件的驱动下带动所述轨道杆绕所述支撑柱的轴线做圆周运动。

4.如权利要求1-3任一项所述的轨道系统，其特征在于：所述支撑柱竖直设置于农场内，所述轨道杆与所述支撑柱大致垂直连接。

5.如权利要求4所述的轨道系统，其特征在于：所述农场工具可在所述第二驱动件的驱动下沿平行所述支撑杆轴线方向相对所述轨道杆作直线运动。

6.如权利要求1所述的轨道系统，其特征在于：所述轨道系统包括连接杆，所述轨道杆包括与所述第一端相对的第二端，所述连接杆连接于所述支撑柱和所述第二端之间。

7.一种农场机器人，其特征在于：包括轨道系统及活动设置于所述轨道系统上的农场工具，所述轨道系统为上述权利要求1-6任一项所述的轨道系统。

8.如权利要求7所述的农场机器人，其特征在于：所述农场工具为用于进行农作物种植的种植机械手。

9.如权利要求7所述的农场机器人，其特征在于：所述农场机器人包括存储单元、计算单元以及控制单元，所述存储单元用于预先存储各种植圆周的种植半径及每个种植圆周上相邻两颗农作物之间的种植间距，所述计算单元用于根据所述农场工具当前所在种植圆周的种植半径及所述种植间距计算得到所述农场工具在当前种植圆周的转动角度，所述控制单元用于控制所述轨道杆以所述转动角度在当前种植圆周上绕所述支撑柱转动。

10.如权利要求9所述的农场机器人，其特征在于：所述农场机器人包括图像识别单元，所述图像识别单元用于识别当前种植区域是否可种植，所述控制单元用于在当前种植区域不可种植时控制所述轨道杆带动所述农场工具绕所述支撑柱转动至下一个种植区域。

11.如权利要求9所述的农场机器人，其特征在于：所述农场机器人包括判断单元，所述判断单元用于判断所述农场工具是否已完成当前种植圆周的种植工作，所述控制单元用于当所述农场工具已完成当前种植圆周的种植工作时控制所述农场工具沿所述轨道杆移动至下一种植圆周上。

12.一种农场机器人控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取农场工具在当前种植圆周的转动角度；

识别当前种植区域是否可种植；

在当前种植区域可以种植时，控制所述农场工具种植并在种植完成后以所述转动角度转动至下一个种植区域；

判断所述农场工具是否已完成当前种植圆周的种植工作；

当所述农场工具已完成当前种植圆周的种植工作时，控制所述农场工具移动至下一种植圆周上。

13.如权利要求12所述的农场机器人控制方法，其特征在于：识别当前种植区域是否可种植的步骤还包括：

在当前种植区域不可种植时，控制所述农场工具以所述转动角度转动至下一个种植区域。