CN108849440A - 一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，包括机器人主体、施肥控制系统、计算系统，所述机器人主体包括储料仓、储水仓、行走机构，所述储料仓内设有监控装置，所述储料仓连接设有第一伸缩臂，所述第一伸缩臂连接设有肥料下放机构，所述肥料下放机构包括屏风装置、风速检测装置、第一处理器，所述储水仓连接设有第二伸缩臂，所述第二伸缩臂连接设有第一控制阀，所述施肥控制系统设于第三伸缩臂下方；所述施肥控制系统包括植物种群密度检测装置、土壤温湿度检测装置、高度检测装置、第二处理器，所述第一控制阀内部还设有定时装置，所述机械手内部设有称量装置，所述监控装置、行走机构连接设有第三处理器。

Description

一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统

技术领域

本发明涉及一种农业机械领域，尤其涉及一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展，机器人也运用到各行各业，同样的，在农业领域也是得到了广泛的运用，但是传统的施肥机器人也只是停留在传统的施肥阶段，只是学习人工施肥的施肥方式，将肥料撒向田间，但是这样的施肥方式没有考虑到农作物的种群密度以及农作物下方土壤状况，这样的施肥方式会导致植物的生产不均匀，并且因为农作物的种群密度不一样而导致肥料的浪费，而且在强风或者是水位较深的情况下，或因为风力或者水的流动性导致施肥偏向一个方向，那么其他地方的农作物也就没有接收到肥料，这样的结果也会直接的导致一些植物因为肥料过多而死亡。

发明内容

发明目的： 为了克服背景技术传统的农业机器人施肥方式只是停留在学习人工施肥的方式，所以提供一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统。

技术方案：一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，包括机器人主体、施肥控制系统、计算系统，所述机器人主体包括储料仓、储水仓、行走机构，所述储料仓内设有监控装置，用于监控储料仓内的肥料余量，所述储料仓连接设有第一伸缩臂，所述第一伸缩臂内部设有运输机构，用于运输储料仓内放置的肥料，所述第一伸缩臂连接设有肥料下放机构，用于垂直下放肥料；所述肥料下放机构包括屏风装置、风速检测装置、第一处理器，所述屏风装置、风速检测装置皆与所述第一处理器电连接，所述屏风装置用于屏蔽肥料下放机构附近的风，所述风速检测装置用于检测肥料下放机构附近的风速，所述风速检测装置将检测到的风速设置在第一阈值、第二阈值范围内，若风速到达第二阈值范围时，所述第一处理器驱动屏风装置工作，所述储水仓连接设有第二伸缩臂，所述第二伸缩臂连接设有第一控制阀，用于控制储水仓放水；所述施肥控制系统设于第三伸缩臂下方；所述施肥控制系统包括植物种群密度检测装置、土壤温湿度检测装置、高度检测装置、第二处理器，所述植物种群密度检测装置、土壤温湿度检测装置皆与所述第二处理器连接；所述植物种群密度检测装置用于检测肥料下放机构下方的植物种群密度，所述高度检测装置用于测量肥料下放机构下方植物的高度；所述土壤温湿度检测装置用于检测肥料下放机构下方土壤的温度值以及湿度值，所述第一处理器、第一控制阀皆与所述第二处理器连接，所述第一控制阀内部还设有定时装置，所述定时装置根据土壤温湿度检测装置检测到的土壤湿度或者温度设置放水时间，所述施肥控制系统还连接设有机械手，所述机械手根据植物种群密度检测装置检测到的种群密度抓取肥料至运输机构，所述机械手内部设有称量装置，用于称取肥料，所述计算系统与所述第一处理器、第二处理器连接，所述计算系统用于计算第一伸缩臂、第二伸缩臂的伸缩距离；所述监控装置、行走机构连接设有第三处理器，所述第三处理器根据监控装置监测到的储料仓肥料余量来规划机器人主体行走路线。

作为本发明的一种优选方式：所述储料仓内还设有搅拌装置，用于搅拌装置储料仓内的肥料，所述搅拌装置内部还设有粉碎机。

作为本发明的一种优选方式：所述行走机构为履带行走机构，所述履带行走机构底部设有红外测距传感装置，用于测量植物与履带行走机构的距离，所述红外测距传感装置与所述第三处理器连接。

作为本发明的一种优选方式：所述第一伸缩臂、第二伸缩臂还连接设有高度控制系统，所述高度控制系统与所述高度检测装置连接，所述高度控制系统根据肥料下放机构下方植物的高度控制第一伸缩臂、第二伸缩臂的高度。

作为本发明的一种优选方式：所述土壤温湿度检测装置还连接设有水位检测装置，用于测量灌水期间田间的水位高低情况，所述水位检测装置与所述行走机构连接。

作为本发明的一种优选方式：所述机器人主体还包括轨迹记录系统，用于记录机器人主体的行走轨迹，所述轨迹记录系统连接设有标签放置装置，用于对施肥完成区域进行标记。

作为本发明的一种优选方式：所述施肥控制系统还包括摄像装置，所述摄像装置用于摄取肥料下方装置下方的植物生长情况。

作为本发明的一种优选方式：所述计算系统还包括延时传感装置，所述肥料下放机构还设有第二控制阀，用于控制肥料的下放，所述延时传感装置与所述第二控制阀连接，当所述第一伸缩臂进行伸缩时，所述延时传感装置驱动第二控制阀闭合。

作为本发明的一种优选方式：所述机器人主体还包括速度控制系统，所述速度控制系统与所述行走机构连接，所述速度控制系统用于控制机器人主体行走速度。

本发明实现以下有益效果：

1.通过设置植物种群密度检测装置可以检测到植物的种群密度然后，然后肥料下方装置可以根据植物的种群密度下放适量的肥料。

2.通过根据储料仓内的肥料余量规划机器人主体的行走路线，防止因为储料仓内的肥料不足，机器人主体频繁的往返添加肥料。

3.通过设置储水仓，可以在温湿度检测装置检测到土壤湿度不足的情况下，第一控制阀控制储水仓放水，增加了施肥效果。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明提供的一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统的结构示意图。

图2为机器人主体结构示意图。

图中1.机器人主体、2.肥料控制系统、3.计算系统、4.储水仓、5.储料仓、6.行走机构、7.第一伸缩臂、8.肥料下放机构、9.植物种群密度检测装置、10.第一控制阀、11.高度控制系统、12.轨迹记录系统、13.第二伸缩臂、14.土壤温湿度检测装置、15.高度检测装置、16.第一处理器、17.水位检测装置、18.摄像装置、19.延时传感装置、20.速度控制系统。

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。

参考图1-2，图1为本发明提供的一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统的结构示意图，图2为机器人主体结构示意图。

一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，包括机器人主体1、施肥控制系统2、计算系统3，所述机器人主体1包括储料仓5、储水仓4、行走机构6，所述储料仓5内设有监控装置，用于监控储料仓5内的肥料余量，所述储料仓5连接设有第一伸缩臂7，所述第一伸缩臂7内部设有运输机构，用于运输储料仓5内放置的肥料，所述第一伸缩臂7连接设有肥料下放机构8，用于垂直下放肥料；所述肥料下放机构8包括屏风装置、风速检测装置、第一处理器16，所述屏风装置、风速检测装置皆与所述第一处理器16电连接，所述屏风装置用于屏蔽肥料下放机构8附近的风，所述风速检测装置用于检测肥料下放机构8附近的风速，所述风速检测装置将检测到的风速设置在第一阈值、第二阈值范围内，若风速到达第二阈值范围时，所述第一处理器16驱动屏风装置工作，所述储水仓4连接设有第二伸缩臂13，所述第二伸缩臂13连接设有第一控制阀10，用于控制储水仓4放水；所述施肥控制系统2设于第三伸缩臂下方；所述施肥控制系统2包括植物种群密度检测装置9、土壤温湿度检测装置14、高度检测装置15、第二处理器，所述植物种群密度检测装置9、土壤温湿度检测装置14皆与所述第二处理器连接；所述植物种群密度检测装置9用于检测肥料下放机构8下方的植物种群密度，所述高度检测装置15用于测量肥料下放机构8下方植物的高度；所述土壤温湿度检测装置14用于检测肥料下放机构8下方土壤的温度值以及湿度值，所述第一处理器16、第一控制阀10皆与所述第二处理器连接，所述第一控制阀10内部还设有定时装置，所述定时装置根据土壤温湿度检测装置14检测到的土壤湿度或者温度设置放水时间，所述施肥控制系统2还连接设有机械手，所述机械手根据植物种群密度检测装置9检测到的种群密度抓取肥料至运输机构，所述机械手内部设有称量装置，用于称取肥料，所述计算系统3与所述第一处理器16、第二处理器连接，所述计算系统3用于计算第一伸缩臂7、第二伸缩臂13的伸缩距离；所述监控装置、行走机构6连接设有第三处理器，所述第三处理器根据监控装置监测到的储料仓5肥料余量来规划机器人主体1行走路线。

作为本发明的一种优选方式：所述储料仓5内还设有搅拌装置，用于搅拌装置储料仓5内的肥料，所述搅拌装置内部还设有粉碎机。

作为本发明的一种优选方式：所述行走机构6为履带行走机构6，所述履带行走机构6底部设有红外测距传感装置，用于测量植物与履带行走机构6的距离，所述红外测距传感装置与所述第三处理器连接。

作为本发明的一种优选方式：所述第一伸缩臂7、第二伸缩臂13还连接设有高度控制系统11，所述高度控制系统11与所述高度检测装置15连接，所述高度控制系统11根据肥料下放机构8下方植物的高度控制第一伸缩臂7、第二伸缩臂13的高度。

作为本发明的一种优选方式：所述土壤温湿度检测装置14还连接设有水位检测装置17，用于测量灌水期间田间的水位高低情况，所述水位检测装置17与所述行走机构6连接。

作为本发明的一种优选方式：所述机器人主体1还包括轨迹记录系统，用于记录机器人主体1的行走轨迹，所述轨迹记录系统连接设有标签放置装置，用于对施肥完成区域进行标记。

作为本发明的一种优选方式：所述施肥控制系统2还包括摄像装置18，所述摄像装置18用于摄取肥料下方装置下方的植物生长情况。

作为本发明的一种优选方式：所述计算系统3还包括延时传感装置19，所述肥料下放机构8还设有第二控制阀，用于控制肥料的下放，所述延时传感装置19与所述第二控制阀连接，当所述第一伸缩臂7进行伸缩时，所述延时传感装置19驱动第二控制阀闭合。

具体的，机器人主体1内设置的储料仓5用于放置肥料，储料仓5内还设有搅拌装置，考虑到肥料仓放置的肥料出现成团现象，影响肥料的运输以及下放，并且考虑到不同农作物对于肥料分吸收能力也是不尽相同，所以在搅拌装置内部设置粉碎装置，粉碎装置用于粉碎储料仓5内放置的肥料，储料仓5通过第一伸缩臂7连接设有肥料下方机构，下方机构设置与地面平行为了能够使运输机构运输的肥料能够垂直下降至植物根部，考虑到肥料在下放的过程中受到风力的影响，所以在肥料下放机构8上设置屏风装置能够有效的屏蔽肥料下放机构8下放的强风，更加有利于肥料能够平稳的下降，同时肥料下放机构8上方还设置有风速检测装置、第一处理器16，风速检测装置用于检测肥料下放机构8的风速，并且将检测到的风速设置为第一阈值、第二阈值，当风速检测装置检测到的风速到达第二阈值范围内时，第一处理器16驱动屏风装置来屏蔽肥料下放机构8的风力，机器人主体1还设有储水仓4，储水仓4通过第二伸缩臂13连接设有第一控制阀10，土壤温湿度检测装置14用于检测土壤的温度以及湿度，土壤温湿度检测装置14检测到土壤的温度或者湿度信息时，将信息发送至第二处理器，当第二处理器处理出检测到土壤的温度或者湿度信息满足第一控制阀10工作时，第二处理器驱动第一控制阀10放出储水仓4内的水，第一控制阀10还连接设有定时装置，定时装置根据土壤的温度或者湿度情况放出足够量的水，考虑因为放水时间较长或者是较短导致放水不均导致植物淹死或者效果不明显的情况，施肥控制系统2包括植物种群密度检测装置9，考虑到田间的植物因为地势或者天气原因，植物的种群密度都不尽相同，所以对于肥料的需求也是不尽相同，所以在施肥的过程中需要分析植物的种群密度，当植物检测装置检测到植物的密度时发送信息至第二处理器，第二处理器驱动机械手根据植物种群密度信息抓取适量的肥料至运输机构，为了更加准确的确定肥料的重量，所以在机械手内部设置称量装置，考虑到肥料下放机构8在肥料下放的过程中因为植物的高低情况不一致，如果肥料下放机构8的下放位置较低可能会导致植物的叶部遭到损伤，所以根据植物的高低情况调控肥料下放装置的高度，在肥料下放装置的过程中下放机构对肥料下放机构8位置的植物进行施肥，当对该位置施肥结束后第一伸缩臂7自动收缩，为了避免对该位置重复施肥，所以设置延时装置，肥料放置机构在一个位置施肥结束后第一伸缩臂7伸缩的过程中延时装置开始工作，当延时装置工作结束后，肥料下放机构8开始继续工作对该位置施肥，为了避免机器人主体1因为肥料余量的不足而来回在田间行走，所以在储料仓5内设置监控装置，用于检测储料仓5内的肥料余量，监控装置根据储料仓5内的肥料余量规划行走路线。

行走机构6设置为履带行走机构6，防止机器人主体1在行走的过程中因为土壤较为湿润或者有水的情况机器人主体1难以行走的情况，履带行走机构6上方设置有红外测距传感装置，用于检测履带行走机构6与植物的距离，放置因为履带行走机构6与植物的距离较近对植物造成损伤，施肥控制系统2还设有摄像装置18，摄像装置18用于摄取植物的生长情况以及植物的根部情况，考虑到在特殊季节期间，植物的根部会因为天气长期处于湿润状态导致植物下方发霉的情况，导致植物的生长受到影响，所以使用摄像装置18摄取植物所处的生长环境，为植物提供一个合适的生长环境。

实施例二

参考图1-2，图1为本发明提供的一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统的结构示意图，图2为机器人主体结构示意图。

在本发明的第二实施例中与所述第一实施例中的内容基本相同，不同之处在于：所述机器人主体1设有速度控制系统20。

作为本发明的一种优选方式：所述机器人主体1还包括速度控制系统20，所述速度控制系统20与所述行走机构6连接，所述速度控制系统20用于控制机器人主体1行走速度。

具体的，考虑到机器人主体1在行走的过程中因为田间地势的差异，所以机器人在行走的过程中想要达到均匀的施肥效果，所以需要在地势存在差异的情况调节机器人主体1的行走速度。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，包括机器人主体、施肥控制系统、计算系统，其特征在于：所述机器人主体包括储料仓、储水仓、行走机构，所述储料仓内设有监控装置，用于监控储料仓内的肥料余量，所述储料仓连接设有第一伸缩臂，所述第一伸缩臂内部设有运输机构，用于运输储料仓内放置的肥料，所述第一伸缩臂连接设有肥料下放机构，用于垂直下放肥料；所述肥料下放机构包括屏风装置、风速检测装置、第一处理器，所述屏风装置、风速检测装置皆与所述第一处理器电连接，所述屏风装置用于屏蔽肥料下放机构附近的风，所述风速检测装置用于检测肥料下放机构附近的风速，所述风速检测装置将检测到的风速设置在第一阈值、第二阈值范围内，若风速到达第二阈值范围时，所述第一处理器驱动屏风装置工作，所述储水仓连接设有第二伸缩臂，所述第二伸缩臂连接设有第一控制阀，用于控制储水仓放水；所述施肥控制系统设于第三伸缩臂下方；所述施肥控制系统包括植物种群密度检测装置、土壤温湿度检测装置、高度检测装置、第二处理器，所述植物种群密度检测装置、土壤温湿度检测装置皆与所述第二处理器连接；所述植物种群密度检测装置用于检测肥料下放机构下方的植物种群密度，所述高度检测装置用于测量肥料下放机构下方植物的高度；所述土壤温湿度检测装置用于检测肥料下放机构下方土壤的温度值以及湿度值，所述第一处理器、第一控制阀皆与所述第二处理器连接，所述第一控制阀内部还设有定时装置，所述定时装置根据土壤温湿度检测装置检测到的土壤湿度或者温度设置放水时间，所述施肥控制系统还连接设有机械手，所述机械手根据植物种群密度检测装置检测到的种群密度抓取肥料至运输机构，所述机械手内部设有称量装置，用于称取肥料，所述计算系统与所述第一处理器、第二处理器连接，所述计算系统用于计算第一伸缩臂、第二伸缩臂的伸缩距离；所述监控装置、行走机构连接设有第三处理器，所述第三处理器根据监控装置监测到的储料仓肥料余量来规划机器人主体行走路线。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，其特征在于：所述储料仓内还设有搅拌装置，用于搅拌装置储料仓内的肥料，所述搅拌装置内部还设有粉碎机。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，其特征在于：所述行走机构为履带行走机构，所述履带行走机构底部设有红外测距传感装置，用于测量植物与履带行走机构的距离，所述红外测距传感装置与所述第三处理器连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，其特征在于：所述第一伸缩臂、第二伸缩臂还连接设有高度控制系统，所述高度控制系统与所述高度检测装置连接，所述高度控制系统根据肥料下放机构下方植物的高度控制第一伸缩臂、第二伸缩臂的高度。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，其特征在于：所述土壤温湿度检测装置还连接设有水位检测装置，用于测量灌水期间田间的水位高低情况，所述水位检测装置与所述行走机构连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，其特征在于：所述机器人主体还包括轨迹记录系统，用于记录机器人主体的行走轨迹，所述轨迹记录系统连接设有标签放置装置，用于对施肥完成区域进行标记。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，其特征在于：所述施肥控制系统还包括摄像装置，所述摄像装置用于摄取肥料下方装置下方的植物生长情况。

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，其特征在于：所述计算系统还包括延时传感装置，所述肥料下放机构还设有第二控制阀，用于控制肥料的下放，所述延时传感装置与所述第二控制阀连接，当所述第一伸缩臂进行伸缩时，所述延时传感装置驱动第二控制阀闭合。

9.根据权利要求1所述的一种基于物联网的机器人田间施肥管理系统，其特征在于：所述机器人主体还包括速度控制系统，所述速度控制系统与所述行走机构连接，所述速度控制系统用于控制机器人主体行走速度。