CN107156085A - 一种机器人专用喷雾机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人专用喷雾机械臂，包括底盘、活动设置在底盘的调整机构、转换装置、第二升降机构和喷头驱动模块，调整机构的移动盘可动态位于两行作物的中心线上；转换装置可使第二升降机构的第二丝杠与地面垂直或平行；喷头驱动模块包括移动座、第四编码电机、齿轮、一对齿条和一对雾化喷头，移动座活动设置在第二丝杠上，第四编码电机固定设置在移动座上，齿轮固定连接在第四编码电机的输出轴上，一对齿条可滑动地设置在移动座，且一对齿条与齿轮啮合，并且一对齿条的运动方向相反，一对雾化喷头活动设置在一对齿条上。本发明适用于条播作物、喷洒效果好。

Description

一种机器人专用喷雾机械臂

技术领域

本发明涉及农业自动化技术领域，具体涉及一种机器人专用喷雾机械臂。

背景技术

随着人们生活水平的提高，反季节蔬菜瓜果已成为生活中不可缺少的一部分，所以通常使用日光温室、塑料大棚等栽培或稀植，通常种植条播作物，在作物生产的过程中会使用化学制剂进行杀虫除害，如果大量使用不仅会造成环境污染，影响土壤的结构，威胁农业生产的可持续发展，还会使蔬菜瓜果农药残留超标，也提高了农民的种植成本，随着科技的发展出现了喷雾器具，在实现功效的基础上最大限度地降低药剂使用量，现有的喷雾机器人的喷头通常位于作物的上方进行喷洒，仅仅适用于种植浓密的低秸秆农作物，如果条播农作物使用就会大量浪费化学制剂，大大增加了种植成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种适用于条播作物、喷洒效果好的机器人专用喷雾机械臂。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机器人专用喷雾机械臂，包括底盘；

调整机构，所述调整机构包括移动盘、凸轮和复位弹簧，所述移动盘可移动地设置在所述底盘上，所述凸轮枢接在所述底盘上，且所述凸轮抵挡在所述移动盘的一端面上，所述复位弹簧设置在所述底盘上，且所述复位弹簧抵挡在所述移动盘的另一端面上；

转换装置，所述转换装置包括液压拉杆、第一撑杆和第二撑杆，所述第一撑杆的一端枢接在所述移动盘上，所述液压拉杆的一端枢接在位于所述移动盘上的支架上，所述液压拉杆的另一端活动设置在所述第一撑杆上，所述第二撑杆的一端可旋转地设置在所述第一撑杆的另一端上；

第一升降机构，所述第一升降机构可旋转地连接在所述第二撑杆的另一端上；

第二升降机构，所述第二升降机构设置在所述第一升降机构上；

喷头驱动模块，所述喷头驱动模块包括移动座、第四编码电机、齿轮、一对齿条和一对雾化喷头，所述移动座活动设置在所述第二升降机构的第二丝杠上，所述第四编码电机固定设置在所述移动座上，所述齿轮固定连接在所述第四编码电机的输出轴上，一对齿条可滑动地设置在所述移动座，且一对齿条与所述齿轮啮合，并且一对齿条的运动方向相反，一对雾化喷头活动设置在一对齿条上；

一对锁定机构，所述锁定机构用于所述雾化喷头的位置锁定，所述锁定机构包括相对设置的一对摆杆，所述摆杆的中部枢接在对应的齿条上，一对摆杆的前端内侧各设有一凸块，一对凸块可与位于所述雾化喷头的转轴的外周上的对应的凹槽卡合连接，一对摆杆之间连接有一拉簧，且所述拉簧靠近所述摆杆的前端。

进一步地，所述转换装置还包括第一舵机和第二舵机，所述第一舵机设置在所述第一撑杆上，所述第一舵机用于所述第二撑杆的旋转；所述第二舵机设置在所述第二撑杆上，所述第二舵机用于所述第一升降机构的旋转。

更进一步地，所述第一升降机构包括小基座、第二编码电机和第一丝杠，所述小基座可旋转地设置在所述第二撑杆上，所述第二编码电机固定设置在所述小基座上，所述第一丝杠活动设置在所述小基座上，且所述第一丝杠的一端与所述第二编码电机的输出轴固定连接。

更进一步地，所述第二升降机构还包括大基座和第三编码电机，所述大基座可移动地设置在所述小基座上，所述第三编码电机固定设置在所述大基座上，所述第二丝杠活动设置在所述大基座上，且所述第二丝杠的一端与所述第三编码电机的输出轴固定连接。

更进一步地，所述第二升降机构还包括一对微动开关，所述微动开关用于限定所述喷头驱动模块的运动极限位置。

进一步地，所述喷头驱动模块还包括限位装置，所述限位装置包括压缩弹簧和卡头，所述压缩弹簧和卡头均位于所述移动座的安装腔内，所述压缩弹簧抵挡在所述卡头上使所述卡头与位于一齿条上的卡槽卡合连接。

更进一步地，所述卡槽为若干个，且所述卡槽沿所述齿条的延伸方向均匀分布。

更进一步地，所述卡头包括依次连接在一起的凸头、挡块和套杆，所述凸头可与所述卡槽卡合连接，所述压缩弹簧套设在所述套杆上，所述压缩弹簧的两端分别抵挡在所述挡块的端面和所述安装腔的底面上。

更进一步地，所述喷头驱动模块还包括与一对雾化喷头一一对应设置的一对传感器，所述传感器用于检测所述雾化喷头与秸秆之间的距离。

从上述的技术方案可以看出，本发明的优点是：适用于条播作物的不同生长阶段的使用，且喷洒效果好。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明的一种使用状态示意图。

图2是本发明的又一种使用状态示意图。

图3是本发明的喷头驱动模块的结构示意图。

图4是本发明的喷头驱动模块的限位装置的结构示意图。

图5是本发明的锁定机构的结构示意图。

图6是图5的A-A剖视图。

图中标记为：底盘1、调整机构2、移动盘21、第一编码电机22、凸轮23、支架24、控制装置25、水箱26、转换装置3、液压拉杆31、第一撑杆32、第一舵机33、第二撑杆34、第二舵机35、第一升降机构4、小基座41、第二编码电机42、第一丝杠43、第二升降机构5、大基座51、第三编码电机52、第二丝杠53、微动开关54、喷头驱动模块6、移动座61、限位块611、安装腔612、第四编码电机62、齿轮63、齿条65、卡槽651、雾化喷头66、转轴661、凹槽662、传感器67、限位装置68、压缩弹簧681、卡头682、挡块6821、凸头6822、套杆6823、衔接杆69、锁定机构7、摆杆71、凸块72、拨杆73、拉簧74。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1至图6，如图1和图2所示的一种机器人专用喷雾机械臂，包括底盘1、调整机构2、转换装置3、第一升降机构4、第二升降机构5和喷头驱动模块6，所述调整机构2设置在所述底盘1上，所述第一升降机构4通过所述转换装置3连接在所述调整机构2上，所述第二升降机构5设置在所述第一升降机构4上，所述喷头驱动模块6活动设置在所述第二升降机构5上。

所述调整机构2包括移动盘21、第一编码电机22、凸轮23和复位弹簧，所述移动盘21可移动地设置在所述底盘1上，所述第一编码电机22固定连接在所述底盘1上，所述凸轮23与所述第一编码电机22的输出轴固定连接，且所述凸轮23的外周抵挡在所述移动盘21的一端面上，所述复位弹簧设置在所述底盘1上，且所述复位弹簧抵挡在所述移动盘21的另一端面上；所述凸轮23与所述复位弹簧配合使用使所述移动盘21始终位于两行农作物的中线上，进而使所述喷头驱动模块6到两行农作物的距离相等，使喷洒均匀。

所述转换装置3包括液压拉杆31、第一撑杆32、第一舵机33、第二撑杆34和第二舵机35，所述第一撑杆32的一端枢接在所述移动盘21上，所述液压拉杆31的一端枢接在位于所述移动盘21上的支架24上，所述液压拉杆31的另一端可滑动地设置在所述第一撑杆32上，所述第二撑杆34的一端可旋转地设置在所述第一撑杆32的另一端上，所述第一升降机构4可旋转地连接在所述第二撑杆34的另一端上，所述第一舵机33设置在所述第一撑杆32上，所述第一舵机33用于所述第二撑杆34的旋转；所述第二舵机35设置在所述第二撑杆34上，所述第二舵机35用于所述第一升降机构4的旋转，所述第二升降机构5设置在所述第一升降机构4上，其中，所述液压拉杆31、第一撑杆32、第二撑杆34和所述支架24的轴线位于同一竖直平面Z平面内。

所述第一升降机构4包括小基座41、第二编码电机42和第一丝杠43，所述小基座41可旋转地设置在所述第二撑杆34上，所述第二编码电机42固定设置在所述小基座41上，所述第一丝杠43活动设置在所述小基座41上，且所述第一丝杠43的一端与所述第二编码电机42的输出轴固定连接。

所述第二升降机构5还包括大基座51、第三编码电机52、第二丝杠53和一对微动开关54，所述大基座51可移动地设置在所述第一丝杠43上，所述第三编码电机52固定设置在所述大基座51上，所述第二丝杠53活动设置在所述大基座51上，且所述第二丝杠53的一端与所述第三编码电机52的输出轴固定连接，所述喷头驱动模块6可移动地设置在所述第二丝杠53上，一对微动开关54可调节地设置在所述大基座51上，所述微动开关54用于限定所述喷头驱动模块6的运动极限位置。

所述第一撑杆32和所述第二撑杆34在竖直平面内摆动可调整所述第二升降机构5的高度应用于不同高度的农作物，所述第二舵机35可使所述第一升降机构4在Z平面内旋转使所述第二丝杠53与地面动态保持垂直或平行，，当所述第二丝杠53与地面保持垂直时，所述喷头驱动模块6沿所述第二丝杠53移动进行喷洒，用于高秸秆条播作物喷洒，所述微动开关54的设置使所述喷头驱动模块6的移动距离与农作物的高度匹配，提高喷洒效率，也避免了浪费；当所述第二丝杠53与地面保持平行时，所述喷头驱动模块6位置保持不变，通过调整第一升降机构4来整体抬高或降低所述第二升降机构5，用于低秸秆条播作物喷洒。

如图3所示，所述喷头驱动模块6包括移动座61、第四编码电机62、齿轮63、一对齿条65、一对雾化喷头66和一对传感器67，位于所述移动座61上的螺母螺纹连接在所述第二丝杠53上，位于所述移动座61上的限位块611可沿位于所述大基座51上的导槽移动，所述第四编码电机62固定设置在所述移动座61上，所述齿轮63固定连接在所述第四编码电机62的输出轴上，一对齿条65可滑动地设置在所述移动座61，且一对齿条65与所述齿轮63啮合，并且一对齿条65的运动方向相反，一对雾化喷头66活动设置在一对齿条65上，一对传感器67固定设置在一对齿条65上，且一对雾化喷头66与一对传感器67一一对应设置，一对传感器67检测一对雾化喷头66到两侧的作物之间的距离，所述传感器67将检测到的信号传递到该机器人专用喷雾机械臂的控制装置25内，所述控制装置25控制所述第一编码电机22和所述第四编码电机62同时运动，所述第四编码电机62通过所述齿轮63通过带动所述一对齿条65做相对或相反运动来调节所述雾化喷头66与作物之间的距离达到最佳雾化距离并保持。

所述喷头驱动模块6还包括一对衔接杆69，所述雾化喷头66通过所述衔接杆69连接在所述齿条65上，一对衔接杆69使一对雾化喷头66的轴线重合，确保两行农作物的两头都能够完全喷洒到，使喷洒更均匀，效果更好。

如图3和图4所示，所述喷头驱动模块6还包括限位装置68，所述限位装置68包括压缩弹簧681和卡头682，所述压缩弹簧681和卡头682均位于所述移动座61的安装腔612内，所述压缩弹簧681抵挡在所述卡头682上使所述卡头682与位于一齿条65上的卡槽651卡合连接，避免所述齿条65产生窜动影响喷洒效果，其中，所述卡槽651为若干个，且所述卡槽651沿所述齿条65的延伸方向均匀分布；所述卡头682包括依次连接在一起的凸头6822、挡块6821和套杆6823，所述凸头6822可与所述卡槽651卡合连接，所述压缩弹簧681套设在所述套杆6823上，所述压缩弹簧681的两端分别抵挡在所述挡块6821的端面和所述安装腔612的底面上，当所述第四编码电机62旋转使，所述齿条65挤压所述凸头6822使所述卡头682向所述安装腔612内收缩，当下一个卡槽651运动到与所述安装腔612对应的位置时，所述卡头682在所述压缩弹簧681的作用下复位与对应的卡槽651卡合连接，其中，所述限位装置68设置在一齿条65侧即可。

如图5和图6所示，该机器人专用喷雾机械臂还包括一对锁定机构7，所述锁定机构7用于所述雾化喷头66的位置锁定，所述所述锁定机构7包括相对设置的一对摆杆71，所述摆杆71的中部枢接在对应的齿条65上，一对摆杆71的前端内侧各设有一凸块72，一对凸块72可与位于所述雾化喷头66的转轴661的外周上的对应的凹槽662卡合连接，一对摆杆71之间连接有一拉簧74，且所述拉簧74靠近所述摆杆71的前端，其中，所述凹槽662的个数为4个，且环形均匀设置在所述转轴661的外周上，一对摆杆71的后端上设有一对拨杆73，手动拨动一对拨杆73靠近时，通过杠杆原理使一对凸块72与所述转轴661脱离，所述雾化喷头66旋转90°后松开一对拨杆73，一对摆杆71在拉簧74的作用下复位使一对凸块72与一对凹槽662卡合连接。

采用一对锁定机构7的设计，当所述第二丝杠53与地面保持垂直时，一对雾化喷头66向两侧喷出液体，当所述第二丝杠53与地面保持平行时，一对雾化喷头66可向两侧或竖直向地面喷出液体，该设备可满足条播作物不同生长阶段的使用。

所述第一编码电机22、液压拉杆31的电磁阀、第一舵机33、第二舵机35、第二编码电机42、第三编码电机52、微动开关54、第四编码电机62、传感器67均与所述控制装置25电连接。

该机器人专用喷雾机械臂还包括水箱26、液压箱和驱动泵，所述液压箱通过驱动泵与液压拉杆31相连通，所述水箱26通过一水泵与雾化喷头66相连通，水箱26、液压箱、驱动泵、水泵均设置在所述移动盘21上。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机器人专用喷雾机械臂，包括底盘(1)，其特征在于，还包括：

调整机构(2)，所述调整机构(2)包括移动盘(21)、凸轮(23)和复位弹簧，所述移动盘(21)可移动地设置在所述底盘(1)上，所述凸轮(23)枢接在所述底盘(1)上，且所述凸轮(23)抵挡在所述移动盘(21)的一端面上，所述复位弹簧设置在所述底盘(1)上，且所述复位弹簧抵挡在所述移动盘(21)的另一端面上；

转换装置(3)，所述转换装置(3)包括液压拉杆(31)、第一撑杆(32)和第二撑杆(34)，所述第一撑杆(32)的一端枢接在所述移动盘(21)上，所述液压拉杆(31)的一端枢接在位于所述移动盘(21)上的支架(24)上，所述液压拉杆(31)的另一端活动设置在所述第一撑杆(32)上，所述第二撑杆(34)的一端可旋转地设置在所述第一撑杆(32)的另一端上；

第一升降机构(4)，所述第一升降机构(4)可旋转地连接在所述第二撑杆(34)的另一端上；

第二升降机构(5)，所述第二升降机构(5)设置在所述第一升降机构(4)上；

喷头驱动模块(6)，所述喷头驱动模块(6)包括移动座(61)、第四编码电机(62)、齿轮(63)、一对齿条(65)和一对雾化喷头(66)，所述移动座(61)活动设置在所述第二升降机构(5)的第二丝杠(53)上，所述第四编码电机(62)固定设置在所述移动座(61)上，所述齿轮(63)固定连接在所述第四编码电机(62)的输出轴上，一对齿条(65)可滑动地设置在所述移动座(61)，且一对齿条(65)与所述齿轮(63)啮合，并且一对齿条(65)的运动方向相反，一对雾化喷头(66)活动设置在一对齿条(65)上；

一对锁定机构(7)，所述锁定机构(7)用于所述雾化喷头(66)的位置锁定，所述锁定机构(7)包括相对设置的一对摆杆(71)，所述摆杆(71)的中部枢接在对应的齿条(65)上，一对摆杆(71)的前端内侧各设有一凸块(72)，一对凸块(72)可与位于所述雾化喷头(66)的转轴(661)的外周上的对应的凹槽(662)卡合连接，一对摆杆(71)之间连接有一拉簧(74)，且所述拉簧(74)靠近所述摆杆(71)的前端。

2.根据权利要求1所述的机器人专用喷雾机械臂，其特征在于，所述转换装置(3)还包括第一舵机(33)和第二舵机(35)，所述第一舵机(33)设置在所述第一撑杆(32)上，所述第一舵机(33)用于所述第二撑杆(34)的旋转；所述第二舵机(35)设置在所述第二撑杆(34)上，所述第二舵机(35)用于所述第一升降机构(4)的旋转。

3.根据权利要求2所述的机器人专用喷雾机械臂，其特征在于，所述第一升降机构(4)包括小基座(41)、第二编码电机(42)和第一丝杠(43)，所述小基座(41)可旋转地设置在所述第二撑杆(34)上，所述第二编码电机(42)固定设置在所述小基座(41)上，所述第一丝杠(43)活动设置在所述小基座(41)上，且所述第一丝杠(43)的一端与所述第二编码电机(42)的输出轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的机器人专用喷雾机械臂，其特征在于，所述第二升降机构(5)还包括大基座(51)和第三编码电机(52)，所述大基座(51)可移动地设置在所述小基座(41)上，所述第三编码电机(52)固定设置在所述大基座(51)上，所述第二丝杠(53)活动设置在所述大基座(51)上，且所述第二丝杠(53)的一端与所述第三编码电机(52)的输出轴固定连接。

5.根据权利要求4所述的机器人专用喷雾机械臂，其特征在于，所述第二升降机构(5)还包括一对微动开关(54)，所述微动开关(54)用于限定所述喷头驱动模块(6)的运动极限位置。

6.根据权利要求1所述的机器人专用喷雾机械臂，其特征在于，所述喷头驱动模块(6)还包括限位装置(68)，所述限位装置(68)包括压缩弹簧(681)和卡头(682)，所述压缩弹簧(681)和卡头(682)均位于所述移动座(61)的安装腔(612)内，所述压缩弹簧(681)抵挡在所述卡头(682)上使所述卡头(682)与位于一齿条(65)上的卡槽(651)卡合连接。

7.根据权利要求6所述的机器人专用喷雾机械臂，其特征在于，所述卡槽(651)为若干个，且所述卡槽(651)沿所述齿条(65)的延伸方向均匀分布。

8.根据权利要求7所述的机器人专用喷雾机械臂，其特征在于，所述卡头(682)包括依次连接在一起的凸头(6822)、挡块(6821)和套杆(6823)，所述凸头(6822)可与所述卡槽(651)卡合连接，所述压缩弹簧(681)套设在所述套杆(6823)上，所述压缩弹簧(681)的两端分别抵挡在所述挡块(6821)的端面和所述安装腔(612)的底面上。

9.根据权利要求8所述的机器人专用喷雾机械臂，其特征在于，所述喷头驱动模块(6)还包括与一对雾化喷头(66)一一对应设置的一对传感器(67)，所述传感器(67)用于检测所述雾化喷头(66)与秸秆之间的距离。