[0001] 本发明涉及播种设备技术领域，特别涉及一种基于滚轮式播种结构的多功能中小型助农机器人。

[0002] 尽管近年来农业技术日新月异，但受限于播种技术、复杂多变的农田地形，尤其是山区、丘陵等广阔地域，众多大型农业机械设备在实际运用中往往难以施展拳脚，尤其在播
种环节上，错过了最佳的播种时间往往是限制农产品产量增长的一大影响因素。因此，迫切
需要研发出能够真正适应我国农田特色的自动化播种农业机器人。

[0044] 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的实施例。但是，本发明可以通过许多其他不同的形式来实现，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。

[0045] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

[0046] 需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0047] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0048] 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。

[0049] 还需说明的是，本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件，对于本申请实施例中相同的零部件，图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附
图标记，应理解的是，对于其他相同的零件或部件，附图标记同样适用。

[0050] 参照图1至图7，本申请实施例提供了一种基于滚轮式播种结构的多功能中小型助农机器人，包括：

[0051] 爬行车，包括底盘、安装在底盘下方的驱动轮机构以及安装在驱动轮机构前侧面的越障机构；

[0052] 抓取机构，包括架设在爬行车上的机械臂、安装在底盘上的视觉识别模块以及布设在机械臂周侧的传感器组件；抓取机构用于对目标物体进行抓取；

[0053] 播种机构4，架设在越障机构上，包括两根支撑杆23、分别转动连接在两根支撑杆23上的两个引导轮27、固定安装在两个引导轮27之间的槽口滚轮26以及套装在槽口滚轮26
外圈上并与支撑杆23固定连接的综合框架25，槽口滚轮26的外圈开设有多个容纳槽，综合
框架25包括套装在槽口滚轮26的外圈外圈上的环形连接体、布设在环形连接体顶部入料口
的储种箱以及固定安装在环形连接体底部入料口位置的用于犁地的犁；环形连接体的直径
小于引导轮27的直径；两个引导轮27、槽口滚轮26以及槽口滚轮26上的环形连接体采用同
轴连接；

[0054] 控制模块6，安装在底盘上，用于对爬行车和抓取机构进行控制；

[0055] 供电模块，布设在底盘上，用于向爬行车、抓取机构和控制模块6供电。

[0056] 播种机构4的工作过程为：

[0057] 爬行车在土壤上前行时，两个引导轮27与土壤抵接接触，在摩擦力的作用下推动两个引导轮27转动，引导轮27驱动槽口滚轮26同步转动，同时推动综合框架25前进，使综合
框架25底部的犁与土壤接触并翻动土壤表层，深度为2‑4cm，槽口滚轮26在旋转时，综合框
架25顶部的储种箱内存放的种子从环形连接体顶部开设的入料口落入到槽口滚轮26的其
中一个容纳槽内，然后随槽口滚轮26的转动从环形连接体底部开设的出料口顺利漏出，并
落入已翻动的土壤中，完成播种操作。本发明中播种机构4上的槽口滚轮26配备多个均匀分
布的容纳槽，在本实施例中，容纳槽的数量优选为6个，以确保每隔15cm进行一次种子释放，最大程度地利用环境资源，有助于促进植物的健康生长。

[0058] 在一些实施例中，两个引导轮27的外圈套装有橡胶轮或者硅胶轮，或者在两个引导轮27的外圈上开设有防滑槽，以增大两个引导轮27与土壤之间的摩擦力，避免因为两个
引导轮27打滑，从而使槽口滚轮26正常运行，让种子正常掉落到犁地后的土壤中。

[0059] 在一些实施例中，所述驱动轮机构包括：

[0060] 一对第一驱动轮1，对称并转动连接在底盘底面的左右两侧；一对第一驱动轮1上的两个第一驱动轮1均选用履带轮；

[0061] 第一驱动装置2，安装在底盘上，以驱动其中一个第一驱动轮1转动；

[0062] 第二驱动装置7，安装在底盘上，以驱动另一个第一驱动轮1转动。

[0063] 在一些实施例中，所述越障机构包括：

[0064] 一对第二驱动轮3，后侧分别通过两根第一连接件29同轴安装在一对第一驱动轮1前侧面上的转轴上，以使两个第一驱动轮1分别驱动两个第二驱动轮3同步转动；一对第二
驱动轮3上的两个第二驱动轮3选用履带轮；

[0065] 第三驱动转置24，安装在底盘的底面上且位于一对第二驱动轮3之间；用于通过第三驱动转置24两侧的第二连接件30调节一对第二驱动轮3与底盘之间的倾角。

[0066] 参照图8和图9，本发明中爬行车的越障过程为：

[0067] 当助农机器人通过视觉识别模块识别到前方有障碍物时，助农机器人前侧的越障机构上的一对第二驱动轮3在第三驱动转置24的调节下被被抬升至指定角度，如60°，使一
对第二驱动轮3抬升至障碍物上方；然后助农机器人再次向前移动，履带式的第二驱动轮3
首先接触障碍物，从而实现攀爬效果，提升了助农机器人越野能力以应对复杂地形。当助农
机器人成功越过障碍后，越障机构上的一对第二驱动轮3在第三驱动转置24的调节下与第
一驱动轮1平齐，方便助农机器人继续前行。

[0068] 在一些实施例中，所述机械臂包括第一短杆13、第二短杆14、第三短杆15、第四短杆16、第四驱动装置17、第五驱动装置18、第六驱动转置19、第七驱动转置20、机械爪21；

[0069] 第一短杆13架设在底盘上，第二短杆14通过第四驱动装置17转动连接在第一短杆13上，第三短杆15通过第五驱动装置18转动连接在第二短杆14上，第四短杆16通过第六驱
动转置19转动连接第三短杆15上，机械爪21通过第七驱动转置20活动连接在第四短杆16
上。

[0070] 在一些实施例中，所述传感器组件包括红外传感器5、颜色传感器8、超声波传感器9和灰度传感器10；

[0071] 所述红外传感器5安装在越障机构的顶部，颜色传感器8安装在机械爪21的底部，超声波传感器9安装在机械爪21的顶部，灰度传感器10安装在底盘上。

[0072] 在一些实施例中，所述抓取机构还包括拾取框22，所述拾取框22固定安装在底盘的顶面上。所述拾取框22用于存放抓取机构所抓取下来的物品，包括果蔬等。该拾取框22在
执行运输和多物体搬运任务时充当临时存储库，方便携带和运输多个物体。

[0073] 在一些实施例中，所述环形连接体的外径和内径之间的差值为2～6mm。在本实施例中，所述环形连接体的外径和内径之间的差值为2mm。

[0074] 在一些实施例中，所述槽口滚轮26上容纳槽的数量为2～8个，且等距布设在槽口滚轮26上。在本实施例中，所述所述槽口滚轮26上容纳槽的数量优选为6个。

[0075] 在一些实施例中，所述环形连接体底部的犁的高度为2～5cm。在本实施例中，所述犁的高度优选为3cm。

[0076] 在一些实施例中，所述视觉识别模块选用集成深度相机，通过集成深度相机超声波传感器9和颜色传感器8，结合高精度环境感知与深度学习算法，实现对物体(包括果蔬)
的实时识别、定位与精确抓取。系统采用Picking‑YOLO目标检测网络及数据增强技术，确保了对各类物体的高效准确抓取，特别适用于小型物体及果实成熟度的判断。

[0077] Picking‑YOLO目标检测网络基于YOLOV5的目标检测网络，该网络采用Ghost‑Convolution构建主干网络，有效降低了模型的复杂性；同时，在网络中引入CBAM注意力机
制(Convolutional Block Attention Module)，以提高模型对目标特征的准确性；此外，采
用双向特征金字塔网络(BiFPN)结构，增强了网络提取特征的能力。在Picking‑YOLO的骨干
网络中，使用Ghost_Convolution替代了CSP结构。Ghost_Convolution将原始卷积层拆分为
两部分：第一部分利用较少的卷积核生成原始特征图，第二部分，这些原始特征图会通过线
性变换高效地生成更多的“Ghost”特征图。这些Ghost特征图在结构和信息上与原始特征图
相似，但它们并不直接参与最后的分类或定位，而是与原始特征图一同构成了网络的更深
层次的特征表示。通过这种方式，Ghos t‑Convolution有效降低了模型的计算复杂度和参
数量，同时保证了模型的性能不会受到过大的损失，

[0078] 在一些实施例中，所述助农机器人还包括：

[0079] 温湿度传感器11，安装在底盘上，用于实时监测土壤的温度和湿度，并将温湿度数据反馈给控制模块6；

[0080] 浇水系统28，安装在底盘的底面上，用于依据温湿度传感器11采集的温度和湿度数据向土壤中浇水。

[0081] 在助农机器人进行播种作业前，可利用智能交互技术实现智能化浇水，具体过程如下：

[0082] 首先启动助农机器人底部的温湿度传感器11，并实时连续监测土壤温度和湿度。然后通过智能交互技术，将温度和湿度的数据准确快速传输至控制模块6的主控板上。主控
板接收数据后迅速判断，若温湿度低于播种标准，则通过智能交互技术启动浇水系统28。

[0083] 同时，温湿度传感器11持续监测土壤状况，并将数据实时传输给主控板。一旦土壤条件满足播种要求，主控板即发出播种指令，助农机器人随即开始播种。这一系列流程中，
智能交互确保了数据传输和处理的高效性，提高了播种的精准性和效率，为作物健康成长
提供了技术保障。

[0084] 本发明提供了一种基于滚轮式播种结构的多功能中小型助农机器人，该助农机器人将自主设计的播种机构4与装有避障机构的爬行车相结合，提升了助农机器人在多种不
同复杂环境下的播种效率，适用范围广。

[0085] 另外，该助农机器人不仅能够高效地进行播种，同时还能够能准确判断作物成熟度并进行采摘，实现了播种和采摘一体化的功能，功能多，此外，助农机器人还加装有温湿
度传感器11和浇水系统28，温湿度传感器11可实时连续监测土壤温度和湿度，然后通过智
能交互技术，将温度和湿度的数据准确快速传输至控制模块6的主控板上。主控板接收数据
后迅速判断，若温湿度低于播种标准，则通过智能交互技术启动浇水系统28；实现了智能浇
水功能。

[0086] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖
在本发明的保护范围之内。并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是
必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实
现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。因此，本发
明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。