CN111903645A

CN111903645A - 一种履带移动式智能型果园喷药机器人

Info

Publication number: CN111903645A
Application number: CN202010650382.8A
Authority: CN
Inventors: 丛佩超; 张欣; 梁朝钦; 李健; 高学山
Original assignee: Guangxi University of Science and Technology
Current assignee: Guangxi University of Science and Technology
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2020-11-10

Abstract

一种履带移动式智能型果园喷药机器人，包括履带式行走底盘、智能控制柜、储药箱及喷药机构；智能控制柜和药箱并列位于履带式行走底盘上方，喷药机构位于智能控制柜上方；智能控制柜内设置有PLC控制器、卫星定位模块、速度传感器及蓄电池，蓄电池作为喷药机器人中所有用电部件的供电电源；喷药机构上设置有红外图像识别摄像头；储药箱内设置有电动喷药泵；喷药机构数量为两组，两组喷药机构相对于履带式行走底盘中心左右镜像对称分布；喷药机构包括立柱、升降滑台、导轨、滑块、齿条、齿轮、升降驱动电机、喷头安装架及喷头组；两组喷药机构的立柱之间由横梁固连，红外图像识别摄像头数量为两个，两个红外图像识别摄像头分别安装在横梁两端。

Description

一种履带移动式智能型果园喷药机器人

技术领域

本发明属于植保机械技术领域，特别是涉及一种履带移动式智能型果园喷药机器人。

背景技术

果园内的果树具有分布面积广的特点，为了提高果树的抗病性，需要定期为果园内的果树喷洒农药，早期由于科学技术发展水平较低，喷洒农药的工作都是由人工完成的，不但劳动强度大，而且工作效率低下，特别是农药本身都具有一定的毒性，农民长时间处于农药喷雾环境内，不可避免的会对身体产生伤害。

为此，随着科学技术发展水平的不断提高，喷药机器人越来越多的被应用到果园喷药工作中，这在一定程度上降低了农民的劳动强度，同时也进一步提高了工作效率，而且农民不用需要身处农药喷雾环境内，避免了农药毒性对身体的伤害。

目前，市场上常见的喷药机器人主要有三种类型，包括单喷枪型喷药机器人、交叉式双喷枪型喷药机器人及喷管升降式喷药机器人，但上述三种类型的喷药机器人或多或少都还存在一些不足之处。对于单喷枪型喷药机器人来说，只能调整农药喷枪的俯仰角度，施药精度比较低，并且每次只能完成单排果树的喷药工作。对于交叉式双喷枪型喷药机器人来说，虽然每次可以实现双排果树的喷药工作，但两根喷枪仍只能调整俯仰角度，对于每一排果树来说，其施药精度并未得到提高。对于喷管升降式喷药机器人来说，其只适用于低矮的果树类型，当果树高度超过2.5米时，喷管升降式喷药机器人将无法满足树冠层的喷药需要，因此其适用范围比较局限。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种履带移动式智能型果园喷药机器人，不但可以完成双排果树的喷药工作，而且可以有效提高施药精度，对于高度超过2.5米的果树，其依然可以满足树冠层的喷药需要，从而提高喷药机器人的适用范围。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种履带移动式智能型果园喷药机器人，包括履带式行走底盘、智能控制柜、储药箱及喷药机构；所述智能控制柜和药箱并列安装在履带式行走底盘上方，所述喷药机构安装在智能控制柜上方；在所述智能控制柜内设置有PLC控制器、卫星定位模块、速度传感器及蓄电池，蓄电池作为喷药机器人中所有用电部件的供电电源；在所述喷药机构上设置有红外图像识别摄像头；在所述储药箱内设置有电动喷药泵。

所述喷药机构数量为两组，两组喷药机构相对于履带式行走底盘中心左右镜像对称分布；所述喷药机构包括立柱、升降滑台、导轨、滑块、齿条、齿轮、升降驱动电机、喷头安装架及喷头组；所述立柱竖直固装在智能控制柜上方，所述导轨和齿条均固装在立柱上，且导轨和齿条均与立柱相平行；所述滑块安装在导轨上，滑块可沿导轨直线移动，所述升降滑台套装在立柱外侧且固连在滑块上，升降滑台与滑块随动；所述升降驱动电机水平固装在升降滑台上，所述齿轮固装在升降驱动电机的电机轴上，齿轮与齿条相啮合；所述喷头安装架固装在升降滑台上，所述喷头组设置在喷头安装架上；两组所述喷药机构的立柱顶部之间由一根横梁相固连，所述红外图像识别摄像头的数量为两个，两个红外图像识别摄像头分别安装在横梁两端。

所述喷头安装架采用H型结构，所述喷头组由六个喷头构成，六个喷头均通过喷头转接座固装在喷头安装架上，六个喷头的进液口均通过软管与储药箱内的电动喷药泵的出液口相连通；在H型结构的喷头安装架的顶部、中部和底部各设置有两个喷头，位于喷头安装架顶部的两个喷头的喷口倾斜朝下，位于喷头安装架中部的两个喷头的喷口为水平朝向，位于喷头安装架底部的两个喷头的喷口倾斜朝上。

本发明的有益效果：

本发明的履带移动式智能型果园喷药机器人，不但可以完成双排果树的喷药工作，而且可以有效提高施药精度，对于高度超过2.5米的果树，其依然可以满足树冠层的喷药需要，从而提高喷药机器人的适用范围。

附图说明

图1为本发明的一种履带移动式智能型果园喷药机器人的结构示意图；

图2为本发明的喷药机构的结构示意图；

图3为本发明的喷头安装架及喷头组的装配示意图；

图中，1—履带式行走底盘，2—智能控制柜，3—储药箱，4—喷药机构，5—红外图像识别摄像头，6—立柱，7—升降滑台，8—导轨，9—滑块，10—齿条，11—齿轮，12—升降驱动电机，13—喷头安装架，14—喷头，15—喷头转接座，16—横梁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～3所示，一种履带移动式智能型果园喷药机器人，包括履带式行走底盘1、智能控制柜2、储药箱3及喷药机构4；所述智能控制柜2和药箱3并列安装在履带式行走底盘1上方，所述喷药机构4安装在智能控制柜2上方；在所述智能控制柜2内设置有PLC控制器、卫星定位模块、速度传感器及蓄电池，蓄电池作为喷药机器人中所有用电部件的供电电源；在所述喷药机构4上设置有红外图像识别摄像头5；在所述储药箱3内设置有电动喷药泵。

所述喷药机构4数量为两组，两组喷药机构4相对于履带式行走底盘1中心左右镜像对称分布；所述喷药机构4包括立柱6、升降滑台7、导轨8、滑块9、齿条10、齿轮11、升降驱动电机12、喷头安装架13及喷头组；所述立柱6竖直固装在智能控制柜2上方，所述导轨8和齿条10均固装在立柱6上，且导轨8和齿条10均与立柱6相平行；所述滑块9安装在导轨8上，滑块9可沿导轨8直线移动，所述升降滑台7套装在立柱6外侧且固连在滑块9上，升降滑台7与滑块9随动；所述升降驱动电机12水平固装在升降滑台7上，所述齿轮11固装在升降驱动电机12的电机轴上，齿轮11与齿条10相啮合；所述喷头安装架13固装在升降滑台7上，所述喷头组设置在喷头安装架13上；两组所述喷药机构4的立柱6顶部之间由一根横梁15相固连，所述红外图像识别摄像头5的数量为两个，两个红外图像识别摄像头5分别安装在横梁16两端。

所述喷头安装架13采用H型结构，所述喷头组由六个喷头14构成，六个喷头14均通过喷头转接座15固装在喷头安装架13上，六个喷头14的进液口均通过软管与储药箱3内的电动喷药泵的出液口相连通；在H型结构的喷头安装架13的顶部、中部和底部各设置有两个喷头14，位于喷头安装架13顶部的两个喷头14的喷口倾斜朝下，位于喷头安装架13中部的两个喷头14的喷口为水平朝向，位于喷头安装架13底部的两个喷头14的喷口倾斜朝上。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

本实施例中，喷药机器人的控制方式采用远程遥控方式，操作人员在远程终端设备上先行规划好喷药路线，然后启动履带式行走底盘1，使喷药机器人按照规划的行进路线进入果园，同时由智能控制柜2内的卫星定位模块实时反馈喷药机器人的位置信息，用以实时校准喷药机器人的行进路线，履带式行走底盘1、智能控制柜2及立柱6的总高度为3米。

在喷药机器人按照规划路线行进过程中，由智能控制柜2内的速度传感器实时反馈行进速度数据，保证喷药机器人以设定的行进速度移动，在移动过程中，由红外图像识别摄像头5对喷药机器人左右两侧的果树进行扫描，当判断果树进入喷药范围内时，降低喷药机器人的移动速度，同时智能控制柜2内的PLC控制器向储药箱3内的电动喷药泵发出启动指令，通过电动喷药泵将储药箱3内的药液泵入喷头14中，最终由喷头14将药液喷洒到果树上。

在喷洒药液的过程中，喷头安装架13的顶部、中部和底部的三排喷头14配合，可以使药液相对集中的喷洒到叶片上，保证叶片的上下表面都可以均匀施药，进而提高了施药精度。在电动喷药泵启动时，喷药机构4内的升降驱动电机12也同步启动，并且带动齿轮11转动，通过齿轮11与齿条10的啮合传动作用，带动升降滑台7及喷头安装架13匀速沿着立柱6及导轨8由下向上移动，直到从果树低处移动到树冠层，再由树冠层移动回果树低处，如此往复，直到完成整棵果树的喷药作业。

当果树脱离红外图像识别摄像头5的扫描范围后，电动喷药泵停止工作，喷头14停止喷药，同时喷头安装架13重新回到立柱6底部，喷药机器人的移动速度提高到初始行进速度，直到下一棵果树进入喷药范围，重复前面的喷药过程，完成后续果树的喷药工作。

由于储药箱3的容量有限，可以在行进路线上设置药液补充点，当喷药机器人行驶到药液补充点后，可以通过自动方式或人工方式进行药液补充，降低喷药机器人的停机时间，保证喷药作业的效率。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims

1.一种履带移动式智能型果园喷药机器人，其特征在于：包括履带式行走底盘、智能控制柜、储药箱及喷药机构；所述智能控制柜和药箱并列安装在履带式行走底盘上方，所述喷药机构安装在智能控制柜上方；在所述智能控制柜内设置有PLC控制器、卫星定位模块、速度传感器及蓄电池，蓄电池作为喷药机器人中所有用电部件的供电电源；在所述喷药机构上设置有红外图像识别摄像头；在所述储药箱内设置有电动喷药泵。

2.根据权利要求1所述的一种履带移动式智能型果园喷药机器人，其特征在于：所述喷药机构数量为两组，两组喷药机构相对于履带式行走底盘中心左右镜像对称分布；所述喷药机构包括立柱、升降滑台、导轨、滑块、齿条、齿轮、升降驱动电机、喷头安装架及喷头组；所述立柱竖直固装在智能控制柜上方，所述导轨和齿条均固装在立柱上，且导轨和齿条均与立柱相平行；所述滑块安装在导轨上，滑块可沿导轨直线移动，所述升降滑台套装在立柱外侧且固连在滑块上，升降滑台与滑块随动；所述升降驱动电机水平固装在升降滑台上，所述齿轮固装在升降驱动电机的电机轴上，齿轮与齿条相啮合；所述喷头安装架固装在升降滑台上，所述喷头组设置在喷头安装架上；两组所述喷药机构的立柱顶部之间由一根横梁相固连，所述红外图像识别摄像头的数量为了两个，两个红外图像识别摄像头分别安装在横梁两端。

3.根据权利要求2所述的一种履带移动式智能型果园喷药机器人，其特征在于：所述喷头安装架采用H型结构，所述喷头组由六个喷头构成，六个喷头均通过喷头转接座固装在喷头安装架上，六个喷头的进液口均通过软管与储药箱内的电动喷药泵的出液口相连通；在H型结构的喷头安装架的顶部、中部和底部各设置有两个喷头，位于喷头安装架顶部的两个喷头的喷口倾斜朝下，位于喷头安装架中部的两个喷头的喷口为水平朝向，位于喷头安装架底部的两个喷头的喷口倾斜朝上。