CN102696570A - 一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置 - Google Patents

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张东波
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Abstract

本发明属于自动化农业装备技术领域，特别涉及一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置。该装置包括喷头、摄像头、大机械臂、小机械臂、机械手、控制器、电源和变量喷雾系统。本发明安装在移动平台上，利用安装在机械手上的摄像头组成手眼方式，通过控制摄像头的运动实现喷雾作业对象的轮廓识别和检测，控制器依据检测到的植物轮廓信息结合喷雾特性制定出喷雾策略，然后由旋转底座、大机械臂、小机械臂和机械手带动喷头，在变量喷雾系统的控制下实现精准喷雾作业。本发明能够降低人工劳动强度、依据植物信息实现精准喷雾作业、降低农药的使用量、减少漂移、提高药液的利用率、保护环境、保护劳动者和消费者的健康、实现农业生产的可持续发展。

Description

一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置
技术领域
本发明属于自动化农业装备技术领域，特别涉及一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置。
背景技术
农业生产中化学制剂的应用不仅对人体的危害很大，并且还会造成环境污染，影响土壤结构，威胁农业生产的可持续发展。目前国际上解决农业化学制剂使用过程中的负面影响的方法有两种：一种是在药剂上进行创新，采用综合防治的方法或者研制新型的防控药剂（如植物学杀虫剂等）；另一种是在施药手段上进行革新，利用现代化的喷雾器具，如采用智能传感器检测喷雾作业对象，采用精准变量喷雾装置实现精细化喷雾作业，从而在实现功效的基础上最大限度地降低药剂使用量。
在施药手段上，自动化的喷雾作业是最好的解决方案。采用喷雾机器人技术进行喷雾作业，可以依据作业对象的位置、轮廓、枝叶分布等生长信息或者病虫草害位置信息进行精准喷雾作业，从而减少药液的使用量、减少药液漂移、保护劳动者和消费者的健康、保护环境、实现可持续农业生产等。目前现有自动化喷雾机器人在喷雾作业过程中，普遍不够灵活，导致化学药剂喷洒不够均匀也不够准确。
发明内容
针对现有技术不足，为解决自动化喷雾作业过程中采用机械臂来实现如同人手一样灵活的自动化喷雾作业的问题，本发明提供了一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置。
如图1所示，一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置包括喷头、摄像头、机械手、大机械臂、小机械臂、控制器、电源和变量喷雾系统。
其中大机械臂的底端通过转轴连接在旋转底座上，并可绕转轴在竖直方向上自由转动，旋转底座可在水平方向上自由转动；小机械臂的底端通过转轴连接在大机械臂的顶端，并可绕转轴在竖直方向上自由转动；机械手的底端通过转轴连接在小机械臂的顶端上，并可绕转轴在竖直方向上自由转动；喷头的底端通过转轴连接在机械手的顶端，并可绕转轴在垂直于小机械臂所在的竖直面方向上自由转动；摄像头固定安装在喷头的上方；旋转底座外接控制器、电源和变量喷雾系统。
控制器控制旋转底座、大机械臂、小机械臂和机械手的运动，从而带动由工业摄像头组成传感单元的摄像头的运动，实现对喷雾作业对象的轮廓识别和检测。
变量喷雾系统采用电控比例阀实现变量喷雾控制。
本发明的有益效果为：
本发明应用于植保机械中，可以降低人工劳动强度、依据植物信息制定喷雾策略、实现精准喷雾作业、降低农药的使用量、减少漂移、提高药液的利用率、保护环境、保护劳动者和消费者的健康、保护农业生产的可持续发展。本发明还可用于机器人采摘、搬运等作业过程。
附图说明
图1是一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置的结构示意图。
图中标号：1-喷头；2-摄像头；3-大机械臂；4-控制器；5-电源；6-变量喷雾系统；7-小机械臂；8-机械手。
具体实施方式
本发明提供了一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置包括喷头1、摄像头2、机械手8、大机械臂3、小机械臂7、控制器4、电源5和变量喷雾系统6；
其中大机械臂3的底端通过转轴连接在旋转底座上，并可绕转轴在竖直方向上自由转动，旋转底座可在水平方向上自由转动；小机械臂7的底端通过转轴连接在大机械臂3的顶端，并可绕转轴在竖直方向上自由转动；机械手8的底端通过转轴连接在小机械臂7的顶端上，并可绕转轴在竖直方向上自由转动；喷头1的底端通过转轴连接在机械手8的顶端，并可绕转轴在垂直于小机械臂7所在的竖直面方向上自由转动；摄像头2固定安装在喷头1的上方；旋转底座外接控制器4、电源5和变量喷雾系统6。
摄像头2采用工业摄像头组成传感单元，通过图像采集卡将图像信号传递给图像处理单元，图像处理单元对传感信号进行分析处理，将喷雾作业对象信息传递给运动控制单元控制器4。
变量喷雾系统6采用电磁阀进行喷雾开闭控制，采用电控比例阀实现变量喷雾控制。控制信号由控制器4提供，能量供给单元采用两块蓄电池进行供能，系统工作时，系统相互协调完成精准喷雾作业的应用要求。
本发明安装在移动平台上，通过摄像头2对喷雾作业对象进行轮廓识别和检测，控制器4依据检测到的植物的轮廓信息结合喷雾特性制定出喷雾策略，然后由旋转底座、大机械臂3、小机械臂7和机械手8带动喷头1在变量喷雾系统6的控制下实现精准定量喷雾作业。

Claims (3)

1.一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置，其特征在于：所述能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置包括喷头（1）、摄像头（2）、机械手（8）、大机械臂（3）、小机械臂（7）、控制器（4）、电源（5）和变量喷雾系统（6）；
其中所述大机械臂（3）的底端通过转轴连接在旋转底座上，并可绕转轴在竖直方向上自由转动，旋转底座可在水平方向上自由转动；小机械臂（7）的底端通过转轴连接在大机械臂（3）的顶端，并可绕转轴在竖直方向上自由转动；机械手（8）的底端通过转轴连接在小机械臂（7）的顶端上，并可绕转轴在竖直方向上自由转动；喷头（1）的底端通过转轴连接在机械手（8）的顶端，并可绕转轴在垂直于小机械臂（7）所在的竖直面方向上自由转动；摄像头（2）固定安装在喷头（1）的上方；旋转底座外接控制器（4）、电源（5）和变量喷雾系统（6）。
2.根据权利要求1所述的一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置，其特征在于：所述控制器（4）控制旋转底座、大机械臂（3）、小机械臂（7）和机械手（8）的运动，从而带动由工业摄像头组成传感单元的摄像头（2）的运动，实现对喷雾作业对象的轮廓识别和检测。
3.根据权利要求1所述的一种能够灵活作业的手眼方式喷雾机器人装置，其特征在于：所述变量喷雾系统（6）采用电控比例阀实现变量喷雾控制。
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