CN110235886A - 一种自动农药喷洒装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动农药喷洒装置及工作方法，包括底座，底座安装在行走机构上，底座安装有第一转动件，第一转动件与伸缩机构连接，能够带动伸缩机构绕其自身轴线转动，伸缩机构顶部连接有第二转动件，第二转动件与喷洒头连接，第二转动件能够驱动喷洒头轴线与伸缩机构轴线夹角的变化，伸缩机构顶部还安装有与控制机构连接的摄像头，摄像头用于采集待喷水农药植物的图像并传送给控制机构，喷洒头与安装在底座的供液机构连接，供液机构能够驱动农药经喷洒头喷出，行走机构、第一转动件、第二转动件、供液机构与控制机构连接，接收控制机构的控制进行工作，本发明的喷洒装置灵活性高，成本低，适用于小规模的家庭承包式耕作。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械设备技术领域，具体涉及一种自动农药喷洒装置及工作方法。
背景技术
目前的农药喷洒主要采用人工进行，发明人发现，此种农业喷洒方式机械化程度不高，劳动强度高，工作效率低，而且对身体毒害大，目前市场上出现了农药喷洒车，解决了农药喷洒必须采用人工进行的问题，提高了农药喷洒的工作效率，但是发明人发现，目前的农业喷洒车都是在现有的货车基础上改造而成，体积较大，成本较高，使用灵活性较差，不适合应用于小规模的家庭承包式耕作。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种自动农药喷洒装置，制造成本低，喷洒操作灵活，适用于小规模的家庭承包式耕作。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种自动农药喷洒装置，包括底座，底座安装在行走机构上，底座安装有第一转动件，第一转动件与伸缩机构连接，能够带动伸缩机构绕其自身轴线转动，伸缩机构顶部连接有第二转动件，第二转动件与喷洒头连接，第二转动件能够驱动喷洒头轴线与伸缩机构轴线夹角的变化，伸缩机构顶部还安装有与控制机构连接的摄像头，摄像头用于采集待喷水农药植物的图像并传送给控制机构，喷洒头与安装在底座的供液机构连接，供液机构能够驱动农药经喷洒头喷出，行走机构、第一转动件、第二转动件、供液机构与控制机构连接，接收控制机构的控制进行工作。
进一步的，所述行走机构采用履带式行走机构。
进一步的，所述第一转动件及第二转动件均采用舵机。
进一步的，所述伸缩机构采用电动伸缩杆，所述电动伸缩杆外周套有保护板。
进一步的，所述供液机构包括安装在底座的农药箱，所述农药箱通过第一管路与安装在底座的驱动泵的进液口连接，所述驱动泵的进液口通过由柔性材质制成的第二管路与喷洒头连接，驱动泵能够驱动农药箱内的农药进入喷洒头，经喷洒头喷出。
进一步的，所述农药箱内安装有与控制机构连接的搅拌机构，能够将水肥进行混合搅拌。
进一步的，所述农药箱安装在底座顶面中部位置，农药箱的两侧分别设置伸缩机构及控制机构，所述驱动泵安装在控制机构所在一侧的底座底面的中部位置。
本发明还公开了一种自动农药喷洒装置的工作方法：
摄像头采集待喷洒农药农作物信息，并传输给控制机构，控制机构分析农作物的平均高度和相邻农作物的距离信息；
当相邻农作物的距离小于或等于第一设定值时，所述的自动农药喷洒装置运动至第一排农作物一侧，伸缩机构调节喷洒头至初始高度，第一转动件带动伸缩机构转动，使喷洒头朝向农作物，启动供液机构，农药自喷洒头喷出，行走机构工作，整个自动农药喷洒装置沿设定的路径运动，完成第一排农作物的农药喷洒工作，伸缩机构提升喷洒头的高度，供液机构工作，整个自动农药喷洒装置沿设定路径返回，完成第二排农作物的农药喷洒工作，采用相同的方法依次完成多排农作物喷洒工作；
当相邻农作物的距离大于第一设定值时，所述的自动农药喷洒装置运动至农作物区域的中部位置，伸缩机构调节喷洒头至初始高度，第一转动件带动喷洒头360°转动，转动的同时，供液机构工作，喷洒头喷洒出农药，喷洒头转动设定圈数后，伸缩机构带动喷洒头上升，直至设定范围内的农作物均喷洒农药。
进一步的，喷洒头的所述初始高度值为农作物的平均高度与第二设定值的和。
进一步的，喷洒头喷洒过程中，转动件驱动喷洒头按照设定角度摆动，增大喷洒范围。
本发明的有益效果：
1.本发明的农药喷洒装置，具有伸缩机构、第一转向件、第二转向件及履带式行走机构，喷洒头在伸缩机构的作用下高度可以调节，第一转向件及第二转向件可以使喷洒头朝向空间内的任意方向，灵活性高，使用方便，适用于小规模的家庭承包式耕作。
2.本发明的农药喷洒装置，无需在现有的货车基础上进行改进设置，由简单的履带式行走机构、农药箱、驱动喷、伸缩杆、喷洒头及控制机构等组成，制造成本低。
3.本发明的农药喷洒装置，农药箱安装在底座顶面中部位置，农药箱的两侧分别设置伸缩机构及控制机构，所述驱动泵安装在控制机构所在一侧的底座底面的中部位置，各元件在底座上的布置合理，在保证农药喷洒装置结构稳定性的前提下，最大程度的减小了整个装置的占用空间，提高了其使用灵活性。
4.本发明的农药喷洒装置，具有摄像头，能够采集待喷洒农药的高度和距离信息，并传输给控制机构，方便调节农药喷洒装置的工作方式，保证最佳的喷洒效果和最高的喷洒效率。
5.本发明的农药喷洒装置，行走机构采用履带式行走机构，具有较强的减震功能，满足了崎岖道路的行走需求，增强了农药喷洒装置的适用性。
6.本发明的农药喷洒装置的工作方法，喷洒过程中喷洒头在转动件的作用下进行摆动，增大了喷洒范围，提升了喷洒效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明实施例1整体结构示意图一；
图2为本发明实施例1整体结构示意图二；
图3为本发明实施例1伸缩机构、喷洒头及转向件装配示意图；
图4为本发明实施例1控制机构结构示意图；
图5为本发明实施例1履带式行走机构外侧面结构示意图；
图6为本发明实施例1履带式行走机构内侧面结构示意图；
图7为本发明实施例1隔膜泵与底座装配示意图；
其中，1.底座，2.履带式行走机构，2-1.履带，2-2.主动轮，2-3.从动轮，2-4.直流电机，2-5.安装板，2-6.减震臂，2-7.连接轴，3.转动件支架，4.第二舵机，5.夹具，6.喷洒头，7.喷洒头支管，8.保护板，9.摄像头，10.农药箱，11.隔膜泵，12.控制箱，13.控制板，14.舵机驱动模块，15.电机驱动模块，16.电调，17.按键，18.第二管路,19.第一舵机。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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。
正如背景技术所介绍的，现有的农药喷洒车灵活性差，成本高，不适用于小规模的家庭承包式耕作，针对上述问题，本申请提出了一种自动农药喷洒装置。
本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-7所示，一种自动农药喷洒装置，包括底座1，所述底座底面安装有行走机构，所述行走机构采用安装在底座底面两个侧部的履带式行走机构2，履带式行走机构包括履带2-1、主动轮2-2、从动轮2-3等元件，由直流电机2-4驱动其运动，所述主动轮及位于端部的从动轮均与安装板转动连接，安装板与底座底面固定连接，主动轮与固定在安装板2-5的直流电机连接，由直流电机驱动其转动，位于主动轮和端部从动轮之间的从动轮与减震臂2-6的一端通过连接轴2-7转动连接，减震臂的另一端与安装板通过连接轴转动连接，主动轮和从动轮之间绕接有履带。
采用履带式行走机构，具有极强的减震功能，采用直流电机驱动其运动，满足了在崎岖道路上行驶的要求。
所述底座的下表面安装有第一转动件，所述第一转动件采用第一舵机19，所述第一舵机与伸缩机构连接，所述伸缩机构采用电动伸缩杆，第一舵机能够驱动电动伸缩杆绕电动伸缩杆自身的轴线转动，所述电动伸缩杆的伸缩部顶端固定有转动件支架3，所述转动件支架上固定有第二转动件，所述第二转动件采用第二舵机4，第二舵机的输出轴轴线与电动伸缩杆的轴线垂直设置，所述第二舵机的输出轴端部设有夹具5，所述夹具与喷洒头6连接，所述第二舵机能够驱动喷洒头转动，使喷洒头的轴线与电动伸缩杆轴线的夹角发生改变。
本实施例中，所述喷洒头与喷洒头支管7连接，所述夹具具有与喷洒头支管的箱匹配的夹持孔，喷洒头支管能够通过夹持孔与夹具固定连接。
所述电动伸缩杆的外周设置有保护板8，保护板能够防止外界环境中的灰尘等杂质污染电动伸缩杆，延长电动伸缩杆的使用寿命。
所述第二舵机上方还安装有摄像头9，能够采集待喷洒农药的农作物的图像信息。
所述喷洒头与供液机构连接，供液机构能够向喷洒头提供设定压力的农药，经喷洒头喷出。
所述供液机构包括设置在电动伸缩杆一侧，安装在底座上表面中部位置的农药箱，所述农药箱10用于盛放农药，所述农药箱内安装有搅拌机构，用于对水肥溶液进行混合搅拌，所述搅拌机构采用现有的搅拌机构即可，包括位于农药箱内部的搅拌轴，所述搅拌轴上设置有多个搅拌桨，所述搅拌轴底端与搅拌电机的输出轴连接，所述搅拌电机的输出轴伸入农药箱内部，且与农药箱转动连接，搅拌电机输出轴与农药箱之间设置有密封圈，防止农药的泄漏，所述农药箱底部与第一管路的一端连接，第一管路的另一端与驱动泵连接，本实施例中，所述驱动泵采用安装在底座底面的隔膜泵11，能够向喷洒头提供设定压力的农药，隔膜泵通过第二管路18与喷洒头连接，所述第二管路采用柔性材质制成，第二管路穿过保护板内部空间后与喷洒头连接，隔膜泵能够驱动农药箱内的农药经第一管路和第二管路进入喷洒头，并由喷洒头喷射出。
所述履带式行走机构的直流电机、农药箱内的搅拌电机、隔膜泵及舵机均与控制机构连接，所述控制机构包括安装在底座顶面的控制箱12，所述控制箱内安装有控制板13，所述控制板分别与舵机驱动模块14和电机驱动模块15连接，所述控制板采用STM32微控制器，内部嵌入了STM32F103C8T6芯片，所述舵机驱动模块采用PWM模块舵机驱动板，所述点金驱动模块采用L298N电机驱动模块，所述舵机驱动模块通过电调16与第一舵机及第二舵机连接，控制板能够通过电调控制第一舵机及第二舵机的转速，所述电机驱动模块通过电调与直流电机和搅拌电机连接，控制板能够通过电调控制直流电机和搅拌电机的转速。
所述控制箱上还设有按键17，用于操作人员向控制板发送指令。
所述控制板还与摄像头连接，摄像头采集的农作物图像信息能够传输给控制板，控制板能够根据预先设定的程序对农作物图像进行分析。
本实施例中，所述农药箱安装在底座顶面的中部位置，所述电动伸缩杆及控制箱分别设置在农药箱的两侧，所述隔膜泵安装在控制箱所在一侧的底座端部底面中部位置，采用此种设置，各结构布置位置合理，保证了整个喷洒装置结构稳定性的同时，最大程度的减小了喷洒装置占用的空间，提高了喷洒装置工作的灵活性。
实施例2：
本实施例公开了一种自动农药喷洒装置的工作方法：在履带式行走机构的作用下，整个自动农药喷洒装置运动至农作物的一侧，摄像头采集待喷洒农药的农作物图像信息，并传输给控制板，控制板对采集的农作物图像信息进行分析，得到农作物的平均高度和相邻农作物之间的距离信息，本实施例中，分析得到的农作物的平均高度为50cm-70cm。
控制板将分析出的相邻农作物之间的距离信息与控制板预先在程序中设定的第一设定值进行比较，所述的第一设定值采用整个自动农药喷洒装置沿长度方向和宽度方向的尺寸最大值。
当分析出的相邻农作物之间的距离信息小于或等于第一设定值时，控制板确定自动农药喷洒装置的工作方式为在农作物区域的外周进行工作，控制板控制履带式行走机构带动整个农药喷洒装置运动至距第一排农作物一侧设定距离处，本实施例中，所述设定距离为70cm，控制板控制电动伸缩杆工作，使喷洒头高度达到初始高度，所述初始高度为分析得到的农作物平均高度与第二设定值的和，第二设定值可根据实际情况进行设置，第一舵机驱动电动伸缩杆绕其自身轴线转动，使喷洒头朝向农作物，本实施例中，喷洒头的初始高度为100cm，舵机控制喷洒头轴线与电动伸缩杆轴线的初始夹角为60°，启动隔膜泵，农药经喷洒头喷射出，履带式行走机构带动整个喷洒装置沿设定的路径行走，行走过程中，舵机控制喷洒头沿上下5°的设定角度进行摆动，增大农药的喷洒范围，喷洒装置按照设定的路径对第一排农作物喷洒农药完成后，控制板控制伸缩机构提升喷洒头20cm，整个喷洒装置沿原路径返回，返回过程中，隔膜泵驱动农药对第二排农作物进行喷洒，采用相同的方法依次对多排农药进行喷洒，直至需要待喷洒农作物区域内全部喷洒完成。
当分析出的相邻农作物之间的距离信息大于第一设定值时，控制板确定自动农药喷洒装置的工作方式为在农作物区域中心位置的旋转式喷洒方式，控制板控制履带行走机构带动整个农药喷洒装置运动至农作物区域的中心位置，控制伸缩杆工作，使喷洒头的高度达到初始高度，本实施例中，喷洒头的初始高度为100cm，启动隔膜泵，喷洒头在第一舵机的作用下做360°的转动，喷洒头喷洒出农药，对设定圆周范围内的农作物进行喷洒，喷洒过程中，舵机控制喷洒头沿上下5°的设定角度进行摆动，增大农药的喷洒范围，喷洒头转动设定圈数后，电动伸缩杆提升喷洒头20cm，采用相同的方法对更大范围内的农作物进行喷洒，采用相同的方法直至设定范围内的农作物全部喷洒。
本实施例的农药喷洒装置，结构简单，加工制造成本低，喷洒方向可灵活控制，适用于小规模的家庭承包式耕作。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种自动农药喷洒装置，其特征在于，包括底座，底座安装在行走机构上，底座安装有第一转动件，第一转动件与伸缩机构连接，能够带动伸缩机构绕其自身轴线转动，伸缩机构顶部连接有第二转动件，第二转动件与喷洒头连接，第二转动件能够驱动喷洒头轴线与伸缩机构轴线夹角的变化，伸缩机构顶部还安装有与控制机构连接的摄像头，摄像头用于采集待喷水农药植物的图像并传送给控制机构，喷洒头与安装在底座的供液机构连接，供液机构能够驱动农药经喷洒头喷出，行走机构、第一转动件、第二转动件、供液机构与控制机构连接，接收控制机构的控制进行工作。
2.如权利要求1所述的一种自动农药喷洒装置，其特征在于，所述行走机构采用履带式行走机构。
3.如权利要求1所述的一种自动农药喷洒装置，其特征在于，所述第一转动件及第二转动件均采用舵机。
4.如权利要求1所述的一种自动农药喷洒装置，其特征在于，所述伸缩机构采用电动伸缩杆，所述电动伸缩杆外周套有保护板。
5.如权利要求1所述的一种自动农药喷洒装置，其特征在于，所述供液机构包括安装在底座的农药箱，所述农药箱通过第一管路与安装在底座的驱动泵的进液口连接，所述驱动泵的进液口通过由柔性材质制成的第二管路与喷洒头连接，驱动泵能够驱动农药箱内的农药进入喷洒头，经喷洒头喷出。
6.如权利要求5所述的一种自动农药喷洒装置，其特征在于，所述农药箱内安装有搅拌机构，能够将水肥进行混合搅拌。
7.如权利要求1所述的一种自动农药喷洒装置，其特征在于，所述农药箱安装在底座顶面中部位置，农药箱的两侧分别设置伸缩机构及控制机构，所述驱动泵安装在控制机构所在一侧的底座底面的中部位置。
8.一种权利要求1-7任一项所述的自动农药喷洒装置的工作方法，其特征在于，摄像头采集待喷洒农药农作物信息，并传输给控制机构，控制机构分析农作物的平均高度和相邻农作物的距离信息；
当相邻农作物的距离小于或等于第一设定值时，所述的自动农药喷洒装置运动至第一排农作物一侧，伸缩机构调节喷洒头至初始高度，第一转动件带动伸缩机构转动，使喷洒头朝向农作物，启动供液机构，农药自喷洒头喷出，行走机构工作，整个自动农药喷洒装置沿设定的路径运动，完成第一排农作物的农药喷洒工作，伸缩机构提升喷洒头的高度，供液机构工作，整个自动农药喷洒装置沿设定路径返回，完成第二排农作物的农药喷洒工作，采用相同的方法依次完成多排农作物喷洒工作；
当相邻农作物的距离大于第一设定值时，所述的自动农药喷洒装置运动至农作物区域的中部位置，伸缩机构调节喷洒头至初始高度，第一转动件带动喷洒头360°转动，转动的同时，供液机构工作，喷洒头喷洒出农药，喷洒头转动设定圈数后，伸缩机构带动喷洒头上升，直至设定范围内的农作物均喷洒农药。
9.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于，喷洒头的所述初始高度值为农作物的平均高度与第二设定值的和。
10.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于，喷洒头喷洒过程中，转动件驱动喷洒头按照设定角度摆动，增大喷洒范围。
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