CN110402628A - 一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，包括底架，所述底架呈口字型结构，底架底面四个角处分别设有液压伸缩杆，所述液压伸缩杆的底部分别设置扩大主动轮和扩大从动轮，单侧的所述扩大主动轮、扩大从动轮分别位于所述底架长度方向的两端，扩大主动轮外侧设置轮毂电动机；该装置通过扩大主动轮和扩大从动轮，能够减少主动轮和从动轮将农作物卷走的情况，从而减少对农作物的危害；该装置能够对喷灌的角度和高度进行调节，能够适用于不同的农作物和地形；同时该装置能够对杂草进行拔除，减少杂草对农作物的危害。
Description
技术领域
本发明涉及农业灌溉设备技术领域，具体涉及一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置。
背景技术
农田灌溉为地补充作物所需水分的技术措施，为了保证作物正常生长，获取高产稳产，必须供给作物以充足的水分，在自然条件下，往往因降水量不足或分布的不均匀，不能满足作物对水分要求，因此，必须人为地进行灌溉，以补天然降雨之不足，灌溉，即用水浇地，灌溉原则是灌溉量、灌溉次数和时间要根据药用植物需水特性、生育阶段、气候、土壤条件而定，要适时、适量，合理灌溉，其种类主要有播种前灌水、催苗灌水、生长期灌水及冬季灌水等。
但是，目前市场上的灌溉设备在使用的过程中仍然存在一定的缺陷：
其一，现有的传统农田灌溉设备或智能灌溉装置，结构复杂，控制度低，需要消耗大量的人力物力，浪费大量的水资源，且灌溉效果不甚理想，出现灌溉环境局限、灌溉不均匀、毁坏农作物、严重影响农作物的生长，起到反作用的现象，继续改善；
其二，现有的机器人在使用过程中，不便于对水的喷射高度和角度进行调节，同时仅可对植物进行喷水灌溉，作用范围局限；
其三，现有的机器人在灌溉时仅具有灌溉功能，功能单一，不能物尽其用，监控力度、效果不够，进而造成功能化、智能化、自动化程度低的缺陷。
发明内容
有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，该装置通过扩大主动轮和扩大从动轮，能够减少主动轮和从动轮将农作物卷走的情况，从而减少对农作物的危害；该装置能够对喷灌的角度和高度进行调节，能够适用于不同的农作物和地形；同时该装置能够对杂草进行拔除，减少杂草对农作物的危害。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，包括底架，所述底架呈口字型结构，底架底面四个角处分别设有液压伸缩杆，所述液压伸缩杆的底部分别设置扩大主动轮和扩大从动轮，单侧的所述扩大主动轮、扩大从动轮分别位于所述底架长度方向的两端，扩大主动轮外侧设置轮毂电动机；
所述底架上表面四个角处分别设有减震组件，减震组件上方设有水箱，水箱底面沿所述底架的长度方向设置有纵向滑轨，纵向滑轨的外侧沿所述底架的宽度方向滑动设置有横向滑轨，所述横向滑轨上滑动设置有竖直向下的液压升降杆，液压升降杆的底部设有电动拔草器；
所述水箱宽度方向的两侧面对称设有滑动槽，所述滑动槽内部滑动安装有旋转臂，旋转臂的顶端外侧安装有第一旋转电机，旋转臂的底端通过转轴设有旋转管，旋转臂的外侧设有用于带动所述旋转管旋转的第二旋转电机，所述旋转管外侧开设有若干喷嘴，喷嘴沿所述旋转管的长度方向均匀布置，所述水箱和所述旋转管之间连通有导水管，所述滑动槽上下两侧均安装有限位卡槽；
所述水箱的底面在靠近所述喷嘴的一端设有控制器，所述控制器的底面设有主摄像头，所述主摄像头的外侧环绕设有若干传感器组，所述水箱的底面在远离所述喷嘴的一端设有辅助摄像头。
进一步的，所述减震组件包括固定管套和滑动杆，所述固定管套的上表面与所述水箱相连接，固定管套的一端为密封端且另一端为开口端，固定管套的开口端朝下且端口设有限位环，所述限位环内部滑动设置所述滑动杆，滑动杆的底端伸出所述固定管套且与所述底架相连接，滑动杆的顶端伸入所述固定管套内部且设有限位板，所述滑动杆的外侧套设有减震弹簧，减震弹簧位于所述限位环与所述限位板之间。
进一步的，所述液压升降杆、电动拔草器、液压伸缩杆、轮毂电动机、第二旋转电机、第一旋转电机、辅助摄像头、主摄像头、传感器组、横向滑轨均与所述控制器电性连接，所述辅助摄像头、传感器组均与所述主摄像头电性连接，所述横向滑轨、电动拔草器均与所述液压升降杆电性连接。
进一步的，所述控制器内部可拆卸设有SD卡。
进一步的，所述传感器组包括温度传感器、湿度传感器、红外传感器以及图像传感器。
进一步的，所述旋转臂与所述滑动槽、所述横向滑轨与所述纵向滑轨以及所述液压升降杆与所述横向滑轨之间均设有电动滑动块。
进一步的，所述水箱的底面在远离所述喷嘴的一端可拆卸设有蓄电池。
进一步的，所述水箱的内部设置有液位传感器，所述水箱的顶部设置有注水口，所述注水口内设置有密封塞。
进一步的，所述扩大主动轮、扩大从动轮的个数均为2个，两个所述的扩大主动轮位于所述底架宽度方向的一侧的两端，两个所述的扩大从动轮位于所述底架宽度方向的另一侧的两端。
进一步的，所述电动拔草器的顶端设有电动旋转座，所述电动旋转座设置在所述液压升降杆的底部。
本发明的有益效果是：
一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，该装置通过扩大主动轮和扩大从动轮，能够减少主动轮和从动轮将农作物卷走的情况，从而减少对农作物的危害；该装置能够对喷灌的角度和高度进行调节，能够适用于不同的农作物和地形；同时该装置能够对杂草进行拔除，减少杂草对农作物的危害。具体还具备以下优点：
1、根据所要灌溉的农作物种类对该装置的高度和灌溉的高度和角度进行调节，液压伸缩杆伸缩即可对该装置整体的高度进行调节，旋转臂在所述滑动槽内部滑动，使喷嘴朝前移动至喷水位置，第一旋转电机带动旋转臂旋转，调节喷嘴的喷射高度，第二旋转电机带动旋转管旋转，调节喷嘴的喷射角度；
2、该装置通过扩大主动轮和扩大从动轮，能够减少主动轮和从动轮将农作物卷走的情况，从而减少对农作物的危害；轮毂电动机驱动扩大主动轮转动，配合扩大从动轮，使该装置移动，在移动过程中，传感器组监测到有农作物时，对地表的温度和湿度进行监测，当数据为需要喷灌时，喷嘴通过导水管和旋转管将水箱内的水喷出，喷嘴通过导水管和旋转管将水箱内的水喷出，实现有需要的智能灌溉；
3、该装置能够对杂草进行拔除，减少杂草对农作物的危害；主摄像头通过传感器组的辅助对地面植被的种类进行拍摄，控制器将数据结果进行分析后，对农作物和杂草进行区分，并将杂草位置的数据进行处理后，控制横向滑轨在纵向滑轨上滑动，控制液压升降杆在横向滑轨上滑动，使电动拔草器与杂草对齐，控制液压升降杆伸长，即可通过电动拔草器将杂草拔出，杂草拔除后，液压升降杆收回，等待下一次拔草命令；
4、减震组件能够起到减震的作用，减少水箱和液压升降杆的晃动，从而保证拔草的准确性；另外，辅助摄像头能够在该装置行驶过后再次进行拍摄，以确定是否将杂草拔尽；
5、喷灌结束后，第一旋转电机带动旋转臂旋转，使旋转臂保持水平，旋转臂在滑动槽内部向后滑动，使旋转臂进入限位卡槽之间，避免碰撞对第一旋转电机和旋转臂造成损坏，高效、准确，方便、智能。
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。
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的仰视图；
图3为减震组件的内部结构示意图；
图4为本发明的原理框图；
图中标记：1、液压升降杆，2、扩大从动轮，3、横向滑轨，4、喷嘴，5、第二旋转电机，6、旋转臂，7、第一旋转电机，8、限位卡槽，9、水箱，10、滑动槽，11、减震组件，1101、滑动杆，1102、减震弹簧，1103、固定管套，1104、限位板，1105、限位环，12、底架，13、液压伸缩杆，14、纵向滑轨，15、轮毂电动机，16、扩大主动轮，17、电动拔草器，18、传感器组，19、导水管，20、旋转管，21、主摄像头，22、控制器，23、辅助摄像头。
具体实施方式
下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，包括底架12，所述底架12呈口字型结构，底架12底面四个角处分别设有液压伸缩杆13，所述液压伸缩杆13的底部分别设置扩大主动轮16和扩大从动轮2，单侧的所述扩大主动轮16、扩大从动轮2分别位于所述底架12长度方向的两端，扩大主动轮16外侧设置轮毂电动机15；轮毂电动机15为扩大主动轮16提供动力源，扩大主动轮16带动扩大从动轮2运动；该装置通过扩大主动轮16和扩大从动轮2，能够减少主动轮和从动轮将农作物卷走的情况，从而减少对农作物的危害；
所述底架12上表面四个角处分别设有减震组件11，减震组件11上方设有水箱9，水箱9底面沿所述底架12的长度方向设置有纵向滑轨14，纵向滑轨14的外侧沿所述底架12的宽度方向滑动设置有横向滑轨3，所述横向滑轨3上滑动设置有竖直向下的液压升降杆1，液压升降杆1的底部设有电动拔草器17；本实施例中，所述电动拔草器17的型号为dFN7w2Ac；电动拔草器17的设置，实现了该装置能够对杂草进行拔除，减少杂草对农作物的危害；
所述水箱9宽度方向的两侧面对称设有滑动槽10，所述滑动槽10内部滑动安装有旋转臂6，旋转臂6的顶端外侧安装有第一旋转电机7，旋转臂6的底端通过转轴设有旋转管20，旋转臂6的外侧设有用于带动所述旋转管20旋转的第二旋转电机5，所述旋转管20外侧开设有若干喷嘴4，喷嘴4沿所述旋转管20的长度方向均匀布置，所述水箱9和所述旋转管20之间连通有导水管19，所述滑动槽10上下两侧均安装有限位卡槽8；该装置能够对喷灌的角度和高度进行调节，能够适用于不同的农作物和地形，同时装置能够对杂草进行拔除，减少杂草对农作物的危害；
所述水箱9的底面在靠近所述喷嘴4的一端设有控制器22，本实施例中，所述控制器22的型号为S7-200，所述控制器22的底面设有主摄像头21，所述主摄像头21的外侧环绕设有若干传感器组18，所述水箱9的底面在远离所述喷嘴4的一端设有辅助摄像头23。本实施例中，所述主摄像头21和所述辅助摄像头23的型号均为C3W-1080P。
进一步的，所述减震组件11包括固定管套1103和滑动杆1101，所述固定管套1103的上表面与所述水箱9相连接，固定管套1103的一端为密封端且另一端为开口端，固定管套1103的开口端朝下且端口设有限位环1105，所述限位环1105内部滑动设置所述滑动杆1101，滑动杆1101的底端伸出所述固定管套1103且与所述底架12相连接，滑动杆1101的顶端伸入所述固定管套1103内部且设有限位板1104，所述滑动杆1101的外侧套设有减震弹簧1102，减震弹簧1102位于所述限位环1105与所述限位板1104之间。这样设置能够利用所述减震弹簧1102的弹力，使所述限位板1104带动所述滑动杆1101在所述限位环1105内滑动，从而实现减震的作用。
进一步的，所述旋转臂6与所述滑动槽10、所述横向滑轨3与所述纵向滑轨14以及所述液压升降杆1与所述横向滑轨3之间均设有电动滑动块。这样设置能够使所述旋转臂6在所述滑动槽10内部滑动、所述横向滑轨3在所述纵向滑轨14内滑动以及所述液压升降杆1在所述横向滑轨3内部滑动，保证了两两部件之间滑动设置的流畅性、稳定性、高效性、可控制性。进一步的，电动滑动块均与所述控制器22电性连接。
进一步的，所述水箱9的底面在远离所述喷嘴4的一端可拆卸设有蓄电池。蓄电池为该装置的运行提供电力动力源，对该装置的工作进行供电，同时在蓄电池电量不足时，便于进行更换或充电，可拆卸更换，节能环保、方便高效。
进一步的，所述水箱9的内部设置有液位传感器，液位传感器与所述控制器22电性连接，实时监控水箱9内的水位，并及时通过顶部的注水口向水箱9内补水；所述水箱9的顶部设置有注水口，所述注水口内设置有密封塞，这样设置能够便于通过注水口向所述水箱9内部进行注水。
进一步的，所述扩大主动轮16、扩大从动轮2的个数均为2个，两个所述的扩大主动轮16位于所述底架12宽度方向的一侧的两端，两个所述的扩大从动轮2位于所述底架12宽度方向的另一侧的两端。单侧的所述扩大主动轮16、扩大从动轮2分别位于所述底架12长度方向的两端。装置通过扩大主动轮16和扩大从动轮2，能够减少主动轮和从动轮将农作物卷走的情况，从而减少对农作物的危害。
进一步的，所述电动拔草器17的顶端设有电动旋转座，所述电动旋转座设置在所述液压升降杆1的底部。这样设置便于通过所述电动旋转座对所述电动拔草器17的角度进行调节，方便进行拔草操作；实现了电动拔草器17可以多角度运转进行拔草，防止出现除草死角；实现了该装置能够对杂草进行拔除，减少杂草对农作物的危害。
进一步的，所述液压升降杆1、电动拔草器17、液压伸缩杆13、轮毂电动机15、第二旋转电机5、第一旋转电机7、辅助摄像头23、主摄像头21、传感器组18、横向滑轨3均与所述控制器22电性连接，所述辅助摄像头23、传感器组18均与所述主摄像头21电性连接，所述横向滑轨3、电动拔草器17均与所述液压升降杆1电性连接。
进一步的，所述控制器22内部可拆卸设有SD卡。这样设置能够便于对所述控制器22内的内部数据信息进行整理修改或更新；具有记忆和存储功能，则也可以在实现智能控制监控的同时，还将历史记录数据保存来分析，得出该装置工作性能。
进一步的，所述传感器组18包括温度传感器、湿度传感器、红外传感器以及图像传感器，进而实时检测灌溉农作物所处土壤环境的温度、湿度、障碍物、杂草等灌溉环境信息，并且区分农作物和杂草，从而将这些信号传送给所述控制器22，并根据分类情况发出命令并分类执行动作。
本发明的具体工作原理为：
该装置在使用时，预先将蓄电池装在所述水箱9底部，并在所述水箱9内部装满水，开启该装置，所述控制器22接收远程遥控设备（计算机或手机）的控制命令并控制该装置进行工作，根据所要灌溉的农作物种类对该装置的高度和灌溉的高度和角度进行调节，所述液压伸缩杆13伸缩即可对该装置整体的高度进行调节，所述旋转臂6在所述滑动槽10内部滑动，使所述喷嘴4朝前移动至喷水位置，所述第一旋转电机7带动所述旋转臂6旋转，调节所述喷嘴4的喷射高度，所述第二旋转电机5带动所述旋转管20旋转，调节所述喷嘴4的喷射角度，所述轮毂电动机15驱动所述扩大主动轮16转动，配合所述扩大从动轮2，使该装置移动，在移动过程中，所述传感器组18监测到有农作物时，对地表的温度和湿度进行监测，当数据为需要喷灌时，所述喷嘴4通过所述导水管19和所述旋转管20将所述水箱9内的水喷出，所述喷嘴4通过所述导水管19和所述旋转管20将所述水箱9内的水喷出，所述主摄像头21通过所述传感器组18的辅助对地面植被的种类进行拍摄，所述控制器22将数据结果进行分析后，对农作物和杂草进行区分，并将杂草位置的数据进行处理后，控制所述横向滑轨3在所述纵向滑轨14上滑动，控制所述液压升降杆1在所述横向滑轨3上滑动，使所述电动拔草器17与杂草对齐，控制所述液压升降杆1伸长，即可通过所述电动拔草器17将杂草拔出，杂草拔除后，所述液压升降杆1收回，等待下一次拔草命令；在此过程中，所述减震组件11能够起到减震的作用，减少所述水箱9和所述液压升降杆1的晃动，从而保证拔草的准确性；所述辅助摄像头23能够在该装置行驶过后再次进行拍摄，以确定是否将杂草拔尽；喷灌结束后，所述第一旋转电机7带动所述旋转臂6旋转，使所述旋转臂6保持水平，所述旋转臂6在所述滑动槽10内部向后滑动，使所述旋转臂6进入所述限位卡槽8之间，避免碰撞对所述第一旋转电机7和所述旋转臂6造成损坏。
综上所述，本发明的一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，结构新颖、操作高效，该装置通过扩大主动轮和扩大从动轮，能够减少主动轮和从动轮将农作物卷走的情况，从而减少对农作物的危害；该装置能够对喷灌的角度和高度进行调节，能够适用于不同的农作物和地形；同时该装置能够对杂草进行拔除，减少杂草对农作物的危害。
以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，包括底架（12），其特征在于：所述底架（12）呈口字型结构，底架（12）底面四个角处分别设有液压伸缩杆（13），所述液压伸缩杆（13）的底部分别设置扩大主动轮（16）和扩大从动轮（2），单侧的所述扩大主动轮（16）、扩大从动轮（2）分别位于所述底架（12）长度方向的两端，扩大主动轮（16）外侧设置轮毂电动机（15）；
所述底架（12）上表面四个角处分别设有减震组件（11），减震组件（11）上方设有水箱（9），水箱（9）底面沿所述底架（12）的长度方向设置有纵向滑轨（14），纵向滑轨（14）的外侧沿所述底架（12）的宽度方向滑动设置有横向滑轨（3），所述横向滑轨（3）上滑动设置有竖直向下的液压升降杆（1），液压升降杆（1）的底部设有电动拔草器（17）；
所述水箱（9）宽度方向的两侧面对称设有滑动槽（10），所述滑动槽（10）内部滑动安装有旋转臂（6），旋转臂（6）的顶端外侧安装有第一旋转电机（7），旋转臂（6）的底端通过转轴设有旋转管（20），旋转臂（6）的外侧设有用于带动所述旋转管（20）旋转的第二旋转电机（5），所述旋转管（20）外侧开设有若干喷嘴（4），喷嘴（4）沿所述旋转管（20）的长度方向均匀布置，所述水箱（9）和所述旋转管（20）之间连通有导水管（19），所述滑动槽（10）上下两侧均安装有限位卡槽（8）；
所述水箱（9）的底面在靠近所述喷嘴（4）的一端设有控制器（22），所述控制器（22）的底面设有主摄像头（21），所述主摄像头（21）的外侧环绕设有若干传感器组（18），所述水箱（9）的底面在远离所述喷嘴（4）的一端设有辅助摄像头（23）。
2.根据权利要求1所述的一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，其特征在于：所述减震组件（11）包括固定管套（1103）和滑动杆（1101），所述固定管套（1103）的上表面与所述水箱（9）相连接，固定管套（1103）的一端为密封端且另一端为开口端，固定管套（1103）的开口端朝下且端口设有限位环（1105），所述限位环（1105）内部滑动设置所述滑动杆（1101），滑动杆（1101）的底端伸出所述固定管套（1103）且与所述底架（12）相连接，滑动杆（1101）的顶端伸入所述固定管套（1103）内部且设有限位板（1104），所述滑动杆（1101）的外侧套设有减震弹簧（1102），减震弹簧（1102）位于所述限位环（1105）与所述限位板（1104）之间。
3.根据权利要求1所述的一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，其特征在于：所述液压升降杆（1）、电动拔草器（17）、液压伸缩杆（13）、轮毂电动机（15）、第二旋转电机（5）、第一旋转电机（7）、辅助摄像头（23）、主摄像头（21）、传感器组（18）、横向滑轨（3）均与所述控制器（22）电性连接，所述辅助摄像头（23）、传感器组（18）均与所述主摄像头（21）电性连接，所述横向滑轨（3）、电动拔草器（17）均与所述液压升降杆（1）电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，其特征在于：所述控制器（22）内部可拆卸设有SD卡。
5.根据权利要求1所述的一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，其特征在于：所述传感器组（18）包括温度传感器、湿度传感器、红外传感器以及图像传感器。
6.根据权利要求1所述的一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，其特征在于：所述旋转臂（6）与所述滑动槽（10）、所述横向滑轨（3）与所述纵向滑轨（14）以及所述液压升降杆（1）与所述横向滑轨（3）之间均设有电动滑动块。
7.根据权利要求1所述的一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，其特征在于：所述水箱（9）的底面在远离所述喷嘴（4）的一端可拆卸设有蓄电池。
8.根据权利要求1所述的一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，其特征在于：所述水箱（9）的内部设置有液位传感器，所述水箱（9）的顶部设置有注水口，所述注水口内设置有密封塞。
9.根据权利要求1所述的一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，其特征在于：所述扩大主动轮（16）、扩大从动轮（2）的个数均为2个，两个所述的扩大主动轮（16）位于所述底架（12）宽度方向的一侧的两端，两个所述的扩大从动轮（2）位于所述底架（12）宽度方向的另一侧的两端。
10.根据权利要求1所述的一种具有除草功能的智能灌溉机器人装置，其特征在于：所述电动拔草器（17）的顶端设有电动旋转座，所述电动旋转座设置在所述液压升降杆（1）的底部。
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