CN109479705A - 一种自动式作物授粉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动式作物授粉装置，克服了现有大棚内人工完成的瓜果蔬菜授粉工作，实现对作物的精准授粉，解放了劳动力；其中，设计拥有多机械臂结构，可以同时作业，也可以交替作业，提高了作业效率，并且针对供粉操作，设计储粉漏斗(4)与套管结构取粉装置(5)的相互协同工作，并在接粉电机(8)的控制下，能够实现授粉量的精确控制，提高作物授粉精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动式作物授粉装置，属于植保技术领域。
背景技术
我国是世界上温室生产面积最大的国家，截止2014年，我国温室大棚总面积已达205.8万公顷，约占世界大棚总面积的43％。温室内温度高，湿度大，环境相对封闭，空气不流通，采用人工方式在此环境中作业，对人体的健康危害很大，并且劳动强度大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适合在温室大棚内完成授粉精准化作业，并拥有高效工作效率的自动式作物授粉装置。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种自动式作物授粉装置，包括行走车体、箱体、转动板、储粉漏斗、取粉装置、承接管路、支架、控制模块、至少一组电控喷粉装置，以及分别与控制模块相连接的电源、转动电机、接粉电机、气泵、探路摄像头；电源经控制模块分别为转动电机、接粉电机、气泵、探路摄像头进行供电；
其中，行走车体的控制器与控制模块相连接，控制模块为行走车体进行供电、并进行控制；支架的其中一端与行走车体正向行进方向上的前端固定连接，支架呈竖直姿态，探路摄像头为云台摄像头，探路摄像头的云台底座固定设置于支架的另一端，用于获取行走车体正向行进方向上的影像；
转动电机的电机固定内嵌设置于行走车体载物板上表面、对应行走车体正向行进方向上的前端区域，且转动电机的转动杆所在直线竖直向上；转动电机的转动杆端部固定对接转动板其中一面的中心位置，且转动板呈水平姿态，转动板随转动电机上传动杆的转动而转动；箱体固定设置于行走车体载物板上表面、对应行走车体正向行进方向上的后端区域；控制模块、电源、储粉漏斗、取粉装置、承接管路、接粉电机、气泵固定设置于箱体内部；其中，储粉漏斗竖直设置，且储粉漏斗的大口径端竖直向上、小口径端竖直向下；取粉装置为套管结构，取粉装置外壁一周的表面上分别设置各个盛粉凹槽，且各个盛粉凹槽的走向均与取粉装置套管结构的中心线方向同向，取粉装置套管结构的内径与接粉电机的转动杆外径相适应，取粉装置套管结构固定套设于接粉电机的转动杆上，取粉装置套管结构中心线呈水平姿态，取粉装置随接粉电机上转动杆的转动、以其套管结构中心线为轴进行转动，取粉装置位于储粉漏斗小口径端的竖直正下方，且储粉漏斗小口径端与其所面向取粉装置套管结构的外壁之间保持预设间距缝隙，伴随取粉装置的转动，储粉漏斗小口径端择一指向取粉装置外壁上的各个盛粉凹槽；承接管路的其中一端竖直向上、且该端口位于取粉装置的竖直正下方，在竖直投影方向下，取粉装置的投影落在承接管路上面向取粉装置的端口的投影区域内，承接管路的另一端对接气泵的输入端；
各组电控喷粉装置的结构彼此相同，各组电控喷粉装置分别均包括基座、机械臂、软管、喷头；各组电控喷粉装置中，机械臂的末端活动设置于基座的顶部，机械臂以其与基座顶部的连接位置发生相对转动，喷头固定设置于机械臂的前端，且喷头的喷嘴朝向与机械臂的前端指向相一致，喷头的输入端对接对应软管的其中一端；各组电控喷粉装置中基座的底端分别固定设置于转动板的上表面，且各基座围绕转动板中心位置设置；各组电控喷粉装置中的机械臂分别与控制模块相连接，由控制模块分别针对各机械臂进行供电、并进行控制；各组电控喷粉装置中软管的另一端分别对接气泵的各输出端。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括固定设置于所述箱体内部的齿轮组，所述接粉电机上转动杆的端部与齿轮组上起始的主动轮相对接，齿轮组上末端的从动轮与所述取粉装置相对接，取粉装置在接粉电机经齿轮组的控制下、以其套管结构中心线为轴进行转动。
作为本发明的一种优选技术方案：所述各组电控喷粉装置分别还包括子摄像头，各组电控喷粉装置中，子摄像头固定设置于对应喷头的侧面，子摄像头的图像采集方向与喷头的喷嘴朝向同向；各组电控喷粉装置中的子摄像头分别对接所述控制模块，由控制模块分别针对各子摄像头进行供电、并进行控制。
作为本发明的一种优选技术方案：所述探路摄像头、以及各组电控喷粉装置中的子摄像头，均为红外摄像头。
作为本发明的一种优选技术方案：所述行走车体上的行走机构为履带行走结构。
本发明所述一种自动式作物授粉装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
(1)本发明所设计自动式作物授粉装置，克服了现有大棚内人工完成的瓜果蔬菜授粉工作，实现对作物的精准授粉，解放了劳动力；其中，设计拥有多机械臂结构，可以同时作业，也可以交替作业，提高了作业效率，并且针对供粉操作，设计储粉漏斗与套管结构取粉装置的相互协同工作，并在接粉电机的控制下，能够实现授粉量的精确控制，提高作物授粉精度；
(2)本发明所设计自动式作物授粉装置中，针对接粉电机对取粉装置的驱动，引入齿轮组联动机构，能够针对取粉装置的转动速率进行精确控制，即针对取粉装置上盛粉凹槽中粉料向承接管路的倾倒，实现精确控制；
(3)本发明所设计自动式作物授粉装置中，针对传统喷雾机械作业时会对一片土地上的农作物进行持续、均匀的喷雾，但大棚内农作物的花朵，枝叶，果实都存在一定时空差异性的问题，针对多机械臂，分别设计设置子摄像头，不仅能够准确定位农作物的空间位置，实现精准作业，而且机械臂前端的设计，可以有效避免视觉遮挡，并观察到目标的细节，工作精度高，适合定位、跟踪任务；
(4)本发明所设计自动式作物授粉装置中，针对探路摄像头、以及各组电控喷粉装置中的子摄像头，均设计应用红外摄像头，能够有效适用于较低亮度光照环境下的图像捕获，有效提高图像获取的工作效率；
(5)本发明所设计自动式作物授粉装置中，针对行走车体上的行走机构，设计采用履带行走结构，能够有效应对各类地形，提高行走车体的行进效率。
附图说明
图1是本发明所设计自动式作物授粉装置的整体示意图；
图2是本发明所设计自动式作物授粉装置中的授粉装置示意图。
其中，1.行走车体，2.箱体，3.转动板,4.储粉漏斗,5.取粉装置,6.承接管路,7.支架,8.接粉电机,9.气泵,10.探路摄像头,11.基座,12.机械臂,13.软管,14.喷头,15.盛粉凹槽,16.齿轮组，17.子摄像头。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种自动式作物授粉装置，实际应用当中，如图1所示，包括行走车体1、箱体2、转动板3、储粉漏斗4、取粉装置5、承接管路6、支架7、齿轮组16、控制模块、至少一组电控喷粉装置，以及分别与控制模块相连接的电源、转动电机、接粉电机8、气泵9、探路摄像头10；电源经控制模块分别为转动电机、接粉电机8、气泵9、探路摄像头10进行供电。
其中，行走车体1的控制器与控制模块相连接，控制模块为行走车体1进行供电、并进行控制；支架7的其中一端与行走车体1正向行进方向上的前端固定连接，支架7呈竖直姿态，探路摄像头10为云台摄像头，探路摄像头10的云台底座固定设置于支架7的另一端，用于获取行走车体1正向行进方向上的影像。
转动电机的电机固定内嵌设置于行走车体1载物板上表面、对应行走车体1正向行进方向上的前端区域，且转动电机的转动杆所在直线竖直向上；转动电机的转动杆端部固定对接转动板3其中一面的中心位置，且转动板3呈水平姿态，转动板3随转动电机上传动杆的转动而转动；箱体2固定设置于行走车体1载物板上表面、对应行走车体1正向行进方向上的后端区域；控制模块、电源、储粉漏斗4、取粉装置5、承接管路6、接粉电机8、气泵9、齿轮组16固定设置于箱体2内部；其中，储粉漏斗4竖直设置，且储粉漏斗4的大口径端竖直向上、小口径端竖直向下；取粉装置5为套管结构，取粉装置5外壁一周的表面上分别设置各个盛粉凹槽15，且各个盛粉凹槽15的走向均与取粉装置5套管结构的中心线方向同向，接粉电机8上转动杆的端部与齿轮组16上起始的主动轮相对接，齿轮组16上末端的从动轮与所述取粉装置5相对接，取粉装置5套管结构中心线呈水平姿态，取粉装置5在接粉电机8经齿轮组16的控制下、以其套管结构中心线为轴进行转动；如此，针对接粉电机8对取粉装置5的驱动，引入齿轮组16联动机构，能够针对取粉装置5的转动速率进行精确控制，即针对取粉装置5上盛粉凹槽15中粉料向承接管路6的倾倒，实现精确控制。
取粉装置5位于储粉漏斗4小口径端的竖直正下方，且储粉漏斗4小口径端与其所面向取粉装置5套管结构的外壁之间保持预设间距缝隙，伴随取粉装置5的转动，储粉漏斗4小口径端择一指向取粉装置5外壁上的各个盛粉凹槽15；承接管路6的其中一端竖直向上、且该端口位于取粉装置5的竖直正下方，在竖直投影方向下，取粉装置5的投影落在承接管路6上面向取粉装置5的端口的投影区域内，承接管路6的另一端对接气泵9的输入端。
各组电控喷粉装置的结构彼此相同，各组电控喷粉装置分别均包括基座11、机械臂12、软管13、喷头14、子摄像头17；各组电控喷粉装置中，机械臂12的末端活动设置于基座11的顶部，机械臂12以其与基座11顶部的连接位置发生相对转动，喷头14固定设置于机械臂12的前端，且喷头14的喷嘴朝向与机械臂12的前端指向相一致，喷头14的输入端对接对应软管13的其中一端，子摄像头17固定设置于对应喷头14的侧面，子摄像头17的图像采集方向与喷头14的喷嘴朝向同向；各组电控喷粉装置中基座11的底端分别固定设置于转动板3的上表面，且各基座11围绕转动板3中心位置设置；各组电控喷粉装置中的机械臂12分别与控制模块相连接，由控制模块分别针对各机械臂12进行供电、并进行控制；各组电控喷粉装置中软管13的另一端分别对接气泵9的各输出端；各组电控喷粉装置中的子摄像头17分别对接控制模块，由控制模块分别针对各子摄像头17进行供电、并进行控制。
各组电控喷粉装置中子摄像头17的设计，即针对传统喷雾机械作业时会对一片土地上的农作物进行持续、均匀的喷雾，但大棚内农作物的花朵，枝叶，果实都存在一定时空差异性的问题，不仅能够准确定位农作物的空间位置，实现精准作业，而且机械臂12前端的设计，可以有效避免视觉遮挡，并观察到目标的细节，工作精度高，适合定位、跟踪任务。
实际应用当中，针对探路摄像头10、以及各组电控喷粉装置中的子摄像头17，均具体应用红外摄像头，能够有效适用于较低亮度光照环境下的图像捕获，有效提高图像获取的工作效率；同时针对行走车体1上的行走机构，具体应用履带行走结构，能够有效应对各类地形，提高行走车体1的行进效率。
上述技术方案所设计自动式作物授粉装置实际应用当中，克服了现有大棚内人工完成的瓜果蔬菜授粉工作，实现对作物的精准授粉，解放了劳动力；其中，设计拥有多机械臂结构，可以同时作业，也可以交替作业，提高了作业效率，并且针对供粉操作，设计储粉漏斗4与套管结构取粉装置5的相互协同工作，并在接粉电机8的控制下，能够实现授粉量的精确控制，提高作物授粉精度。
将上述所设计自动式作物授粉装置应用于实际操作当中，设计两组电控喷粉装置，应用中，操作者预先将粉料装载于储粉漏斗4中，探路摄像头10实时获取行走车体1正向行进方向上的实时影像，并发送给控制模块，由控制模块针对实时影像进行分析，并根据分析结果，由控制模块控制拥有应用履带行走结构的行走车体1进行行进，同时控制模块可以根据探路摄像头10所捕获的实时影像，获取待授粉作物的位置；当储粉漏斗4中装载好粉料后，粉料会由储粉漏斗4的小口径端漏出，落入小口径端直接所面向取粉装置5上的盛粉凹槽15中，由于储粉漏斗4小口径端与其所面向取粉装置5套管结构的外壁之间保持预设间距缝隙，则当小口径端所面向盛粉凹槽15载满粉料后，储粉漏斗4中的粉料不会继续下落；在发现待授粉作物后，控制模块控制接粉电机8工作，经齿轮组16驱动取粉装置5转动，则载满粉料的盛粉凹槽15，在取粉装置5的转动下，将所装载的粉料倒入承接管路6中，进而落向气泵9，伴随取粉装置5的转动，储粉漏斗4的小口径端切换指向下一个盛粉凹槽15，则储粉漏斗4中粉料落向新所指的盛粉凹槽15，至盛满；与此同时，控制模块控制气泵9启动，并分别控制气泵9上的输出口开端，则落向气泵9的粉料即可经其输出端、软管13，由喷头14喷出，基于控制模块对机械臂12的控制，实现对作物的授粉，同时基于转动板3的设计，在转动电机的驱动下，控制模块切换两组电控喷粉装置交替针对一株作物进行授粉，或者同时分别针对不同作物进行授粉操作；在授粉操作中，各组电控授粉装置中喷头14侧面所设置的子摄像头17实时对待授粉作物进行影响获取，控制模块可以据此影像，针对作物实现高精度的授粉作业。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种自动式作物授粉装置，其特征在于：包括行走车体(1)、箱体(2)、转动板(3)、储粉漏斗(4)、取粉装置(5)、承接管路(6)、支架(7)、控制模块、至少一组电控喷粉装置，以及分别与控制模块相连接的电源、转动电机、接粉电机(8)、气泵(9)、探路摄像头(10)；电源经控制模块分别为转动电机、接粉电机(8)、气泵(9)、探路摄像头(10)进行供电；其中，行走车体(1)的控制器与控制模块相连接，控制模块为行走车体(1)进行供电、并进行控制；支架(7)的其中一端与行走车体(1)正向行进方向上的前端固定连接，支架(7)呈竖直姿态，探路摄像头(10)为云台摄像头，探路摄像头(10)的云台底座固定设置于支架(7)的另一端，用于获取行走车体(1)正向行进方向上的影像；
转动电机的电机固定内嵌设置于行走车体(1)载物板上表面、对应行走车体(1)正向行进方向上的前端区域，且转动电机的转动杆所在直线竖直向上；转动电机的转动杆端部固定对接转动板(3)其中一面的中心位置，且转动板(3)呈水平姿态，转动板(3)随转动电机上传动杆的转动而转动；箱体(2)固定设置于行走车体(1)载物板上表面、对应行走车体(1)正向行进方向上的后端区域；控制模块、电源、储粉漏斗(4)、取粉装置(5)、承接管路(6)、接粉电机(8)、气泵(9)固定设置于箱体(2)内部；其中，储粉漏斗(4)竖直设置，且储粉漏斗(4)的大口径端竖直向上、小口径端竖直向下；取粉装置(5)为套管结构，取粉装置(5)外壁一周的表面上分别设置各个盛粉凹槽(15)，且各个盛粉凹槽(15)的走向均与取粉装置(5)套管结构的中心线方向同向，取粉装置(5)套管结构的内径与接粉电机(8)的转动杆外径相适应，取粉装置(5)套管结构固定套设于接粉电机(8)的转动杆上，取粉装置(5)套管结构中心线呈水平姿态，取粉装置(5)随接粉电机(8)上转动杆的转动、以其套管结构中心线为轴进行转动，取粉装置(5)位于储粉漏斗(4)小口径端的竖直正下方，且储粉漏斗(4)小口径端与其所面向取粉装置(5)套管结构的外壁之间保持预设间距缝隙，伴随取粉装置(5)的转动，储粉漏斗(4)小口径端择一指向取粉装置(5)外壁上的各个盛粉凹槽(15)；承接管路(6)的其中一端竖直向上、且该端口位于取粉装置(5)的竖直正下方，在竖直投影方向下，取粉装置(5)的投影落在承接管路(6)上面向取粉装置(5)的端口的投影区域内，承接管路(6)的另一端对接气泵(9)的输入端；
各组电控喷粉装置的结构彼此相同，各组电控喷粉装置分别均包括基座(11)、机械臂(12)、软管(13)、喷头(14)；各组电控喷粉装置中，机械臂(12)的末端活动设置于基座(11)的顶部，机械臂(12)以其与基座(11)顶部的连接位置发生相对转动，喷头(14)固定设置于机械臂(12)的前端，且喷头(14)的喷嘴朝向与机械臂(12)的前端指向相一致，喷头(14)的输入端对接对应软管(13)的其中一端；各组电控喷粉装置中基座(11)的底端分别固定设置于转动板(3)的上表面，且各基座(11)围绕转动板(3)中心位置设置；各组电控喷粉装置中的机械臂(12)分别与控制模块相连接，由控制模块分别针对各机械臂(12)进行供电、并进行控制；各组电控喷粉装置中软管(13)的另一端分别对接气泵(9)的各输出端。
2.根据权利要求1所述一种自动式作物授粉装置，其特征在于：还包括固定设置于所述箱体(2)内部的齿轮组(16)，所述接粉电机(8)上转动杆的端部与齿轮组(16)上起始的主动轮相对接，齿轮组(16)上末端的从动轮与所述取粉装置(5)相对接，取粉装置(5)在接粉电机(8)经齿轮组(16)的控制下、以其套管结构中心线为轴进行转动。
3.根据权利要求1所述一种自动式作物授粉装置，其特征在于：所述各组电控喷粉装置分别还包括子摄像头(17)，各组电控喷粉装置中，子摄像头(17)固定设置于对应喷头(14)的侧面，子摄像头(17)的图像采集方向与喷头(14)的喷嘴朝向同向；各组电控喷粉装置中的子摄像头(17)分别对接所述控制模块，由控制模块分别针对各子摄像头(17)进行供电、并进行控制。
4.根据权利要求3所述一种自动式作物授粉装置，其特征在于：所述探路摄像头(10)、以及各组电控喷粉装置中的子摄像头(17)，均为红外摄像头。
5.根据权利要求1所述一种自动式作物授粉装置，其特征在于：所述行走车体(1)上的行走机构为履带行走结构。
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