CN113133440B - 一种具有多方位喷洒功能的喷洒车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种具有多方位喷洒功能的喷洒车，属于农业机械领域，包括喷洒车、调节机构、移动机构、喷洒系统；所述移动机构包括固定平板，所述固定平板上平行设置若干导轨滑块，所述导轨滑块顶部设置支撑组件，所述支撑组件的侧部设置电机固定板，所述电机固定板侧部设置有旋转电机，所述旋转电机的输出端驱动支撑框架，所述支撑框架连接所述汇合发生器。本装置可通过根据作物的高度、宽度情况，进行自动调节其调节机构以及移动机构的形态，从而来适应喷射药液时的最佳形态，实现根据作物的形态进行旋转式自动化喷洒，喷洒范围更广，从侧部喷洒到作物叶子底部的位置，喷洒更加全面。

Description

一种具有多方位喷洒功能的喷洒车及其控制方法

技术领域

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种具有多方位喷洒功能的喷洒车及其控制方法。

背景技术

农业机械越来越趋向于自动化发展，如今现有技术中，亦存在喷洒过程中不完全，作物亦有部分位置的喷洒不完整，喷洒作业不能一步到位，而且不能一次性喷洒多种药液。而且在喷洒过程中，容易受到风力因素的影响，喷头的流速不能因为风速的改变而改变，一方面导致作物仍然有部分位置因风力原因不能被喷洒，另一方面导致药液的浪费，并且污染环境。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种具有多方位喷洒功能的喷洒车及其控制方法。

为达上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有多方位喷洒功能的喷洒车，包括喷洒车、调节机构、移动机构、喷洒系统；

所述喷洒车尾部设置有药液箱，所述药液箱一侧设置气泵，另一侧设置控制阀门，所述控制阀门出口处连接波纹管，所述波纹管分为两侧连接汇合发生器；

所述调节机构包括第一旋转轴，所述第一旋转轴配合支撑杆，所述支撑杆尾部连接调节块，所述调节块配合移动机构；

所述移动机构包括固定平板，所述固定平板上平行设置若干导轨滑块，所述导轨滑块顶部设置支撑组件，所述支撑组件的侧部设置电机固定板，所述电机固定板侧部设置有旋转电机，所述旋转电机的输出端驱动支撑框架，所述支撑框架连接所述汇合发生器。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述支撑杆底部一侧连接伸缩杆，所述伸缩杆由第一气缸连接并自由做伸缩运动，所述第一气缸端部设置旋转块，所述旋转块与第二旋转轴配合做旋转运动，所述第二旋转轴设置于喷洒车上。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述固定平板上还设置有驱动电机，所述驱动电机输出端连接联轴器，所述联轴器另一端配合丝杆，所述丝杆驱动所述支撑组件做直线运动。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述支撑框架两侧均设置有第二气缸，所述第二气缸配合连接喷洒系统做直线运动。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述支撑框架两侧还设置有波纹管，所述波纹管一端连接汇合发生器，另一端连接喷洒系统。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述喷洒系统包括喷洒杆，所述喷洒杆平行设置若干喷头。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，起所述喷头的头部形成若干个喷射孔以及喷射口，所述喷射口口部与喷射孔内环贴合且所述喷射口用来调节在预设时间内的喷射量。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述喷射口内部设置有若干压簧，所述压簧呈线性分布于喷射口处。

此外，本发明还提供了一种具有多方位喷洒功能的喷洒车的控制方法，应用于所述的一种具有多方位喷洒功能的喷洒车，具体步骤包括：

获取当前作物的高度以及宽度的信息；

通过所述当前作物的高度以及宽度的信息建立三维模型，得出模型信息；

根据所述模型信息分析出中心轴线的位置，生成预设位置信息；

将预设位置信息与实际位置信息对比，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预设阈值；

若大于，生成补偿信息，通过补偿信息对喷洒车的姿态进行误差补偿。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，还包括：

获取当前的风向、风力信息；

通过所述当前的风向、风力信息建立特征向量；

将所述的特征向量分解成一个或多个一维向量，生成向量信息；

根据所述的向量信息调整当前喷洒系统的喷洒速度。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

(1)本装置可通过根据作物的高度、宽度情况，进行自动调节其调节机构以及移动机构的形态，从而来适应喷射药液时的最佳形态，实现根据作物的形态进行旋转式自动化喷洒，喷洒范围更广，从侧部喷洒到作物叶子底部的位置，喷洒更加全面。

(2)喷洒系统中的喷头的喷射口的多压簧设置，使得可以在喷洒的过程中根据风力因素进行自动调整在预设时间内的流量，利用流量对喷洒口的压力来压缩压簧来进行调整喷射的速度，从而使得在喷射的过程中避免受到风力、风向的影响，从而使得喷射过程中药剂喷洒到全面的区域范围。

(3)利用旋转式喷洒作业，喷洒药剂的过程中，全方位覆盖，一次即可喷洒完成，喷洒作业更加高效可靠，为喷洒作业节省喷射时间，减轻喷洒人员的劳动时间。

(4)本装置的机构都可自由进行调整，不使用时，可进行简单方式的拆卸、收纳，占据空间更小，减小喷洒车的体积。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了本装置的整体结构示意图；

图2示出了喷洒车与调节机构组合的结构示意图；

图3示出了移动机构的结构示意图；

图4示出了喷洒系统的具体结构示意图；

图5示出了喷头的结构示意图；

图6示出了调整喷洒车姿态的方法流程图；

图7示出了调整喷头的喷洒速度的方法流程图；

图中：

1.喷洒车，2.调节机构，3.移动机构，4.喷洒系统，5.喷洒箱，6.气泵，7.控制阀门，8.波纹管，9.第一旋转轴，10.支撑杆，11.调节块，12.固定平板，13.导轨滑块，14.支撑组件，15.电机固定板，16.旋转电机，17.支撑框架，18.伸缩杆，19.第一气缸，20.旋转块，21.第二旋转轴，22.驱动电机，23.联轴器，24.丝杆，25.第二气缸，26.汇合发生器，27.喷洒杆，28.喷头，281.喷射口，282. 压簧。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一：

一种具有多方位喷洒功能的喷洒车，包括喷洒车1、调节机构2、移动机构3、喷洒系统4；

所述喷洒车1尾部设置有药液箱5，所述药液箱5一侧设置气泵 6，另一侧设置控制阀门7，所述控制阀门7出口处连接波纹管8，所述波纹管分为两侧连接汇合发生器26；

所述调节机构2包括第一旋转轴9，所述第一旋转轴9配合支撑杆10，所述支撑杆10尾部连接调节块11，所述调节块11配合移动机构3；

所述移动机构3包括固定平板12，所述固定平板12上平行设置若干导轨滑块13，所述导轨滑块13顶部设置支撑组件14，所述支撑组件14的侧部设置电机固定板15，所述电机固定板15侧部设置有旋转电机16，所述旋转电机16的输出端驱动支撑框架17做旋转运动，所述支撑框架17连接所述汇合发生器26。

所述支撑杆10底部一侧连接伸缩杆18，所述伸缩杆18由第一气缸19连接并自由做伸缩运动，所述第一气缸19端部设置旋转块 20，所述旋转块20与第二旋转轴21配合做旋转运动，所述第二旋转轴21设置于喷洒车1上。

所述固定平板12上还设置有驱动电机22，所述驱动电机22输出端连接联轴器23，所述联轴器23另一端配合丝杆24，所述丝杆 24驱动所述支撑组件14做直线运动。

所述支撑框架17两侧均设置有第二气缸25，所述第二气缸25 配合连接喷洒系统4做直线运动。

所述支撑框架17两侧还设置有波纹管8，所述波纹管8一端连接汇合发生器26，另一端连接喷洒系统4。

所述喷洒系统4包括喷洒杆27，所述喷洒杆27平行设置若干喷头28。

所述喷头28的头部形成若干个喷射孔以及喷射口281，所述喷射口281口部与喷射孔内环贴合且所述喷射口281用来调节在预设时间内的喷射量。

所述喷射口281内部设置有若干压簧282，所述压簧282呈线性分布于喷射口处。

需要说明的是，本装置可通过根据作物的高度、宽度情况，进行自动调节其调节机构以及移动机构的形态，从而来适应喷射药液时的最佳形态，实现根据作物的形态进行旋转式自动化喷洒，喷洒范围更广，从侧部喷洒到作物叶子底部的位置，喷洒更加全面。一方面通过改变喷洒车1上的第一旋转轴9与第二旋转轴21的旋转位置，从而调节整个调节机构2旋转的角度位置，利于调节高度。另一方面，当高度位置不足以调节时，此时可再利用第一气缸19驱动支撑杆10进行更深一层的调节高度，直至调节高度至比作物高为止，如应用于橘子树、苹果树等应用领域。当调节至适应的高度时，利用移动机构3 上的驱动电机22驱动丝杆24，从而驱动整个支撑框架17移动至合适的位置，使得两喷洒系统的轴线与作物的果树的预设中心处重合，此时亦可以通过第二气缸25来调节，直至两喷洒系统的轴线与作物的果树的预设中心处重合再进行喷洒。进行喷洒药剂时，可利用旋转电机16带动喷洒系统进行旋转，使得一棵作物的所有位置都能被喷洒到，增大喷洒范围。而且喷洒系统中的喷头的喷射口的多压簧设置，使得可以在喷洒的过程中根据风力因素进行自动调整在预设时间内的流量，利用流量对喷洒口的压力来压缩压簧来进行调整喷射的速度，从而使得在喷射的过程中避免受到风力、风向的影响，从而使得喷射过程中药剂喷洒到全面的区域范围。此外，可设置与图示位置中的镜像方向的调节机构2、移动机构3、喷洒系统4，使得在喷洒药剂时，一方面可进行双向喷洒，另一方面还可以进行根据作物的病症情况喷洒不同药剂的农药，使得喷洒更加高效。另外，需要说明的是，喷头 28设置成可旋转式的喷头，利用气动控制喷头的旋转方向，使得喷头可旋转0至180度的范围。而且在喷洒的过程中，调整喷头的角度，在通过结合旋转电机16带动整个喷洒系统，进行更加完全的喷洒。通过利用旋转式喷洒作业，喷洒药剂的过程中，全方位覆盖，一次即可喷洒完成，不仅喷洒作业更加高效可靠，而且为喷洒作业节省喷射时间，还减轻喷洒人员的劳动时间。此外，在不使用时对本装置的机构都可自由进行调整，不使用时，可进行拆卸喷洒系统，收纳调节组件，不仅占据空间更小，还减小喷洒车的体积。支撑组件14与支撑框架17为装置的运行提供了一个运行基础，尤其在旋转电机16带动喷洒系统旋转时，会产生相应一部分的力，此时支撑组件14上的为方管以及圆管的结合设计，而且为多根方管的焊接，足以支撑喷洒作业的运行。而调节块11可随意调节转动方向以适应作物的形态。而利用气泵6随时改变药剂的流量。

需要说明的是，一方面利用喷射口口部与喷射孔内环贴合来改变喷头的喷洒范围，而且亦可通过增大喷射口在预设时间内的喷射量进一步改变药剂的流速。在此过程中喷射口281内部设置有若干压簧 282，通过增大药剂流速来进行压缩内部的压簧282，喷射口内部的管受到流速的压力迅速膨胀增大，喷射口内部的管可使用材料为可进行收缩的材料，具备一定的弹性效果，如一些聚合物材料，侧部受到压力时迅速膨胀，从而增大喷洒范围，使得在浓密的叶子区域起到喷洒更加完全的作用。联通控制阀门7的波纹管8，在旋转电机16旋转的过程中，在旋转电机16前一喷洒作物的旋转方式为正向，那么下一旋转电机16的方式应为反向旋转方式，因此重复以上操作，保证每次运行时，不会波纹管8不会缠绕，而控制阀门7可通过可随时关闭进行不供药；一方面利用了波纹管的可调整性，另一方面利用旋转电机16在喷洒时的旋转方式，为装置的持续性运行保证了基础条件。而且本装置可综合多个方向的移动来改变整个装置的形态，从而根据作物的形态作出合适的形态调整，再进行旋转式喷洒，一次性就可喷药完整，喷洒更加高效。此外，喷洒系统可设置多数量，可以通过增加喷洒系统的数量从而增加一次性进行多种农药的喷洒。

实施例二：

此外，本发明还提供了一种具有多方位喷洒功能的喷洒车的控制方法，应用于所述的一种具有多方位喷洒功能的喷洒车，具体步骤包括：

S102:获取当前作物的高度以及宽度的信息；

S104:通过所述当前作物的高度以及宽度的信息建立三维模型，得出模型信息；

S106:根据所述模型信息分析出中心轴线的位置，生成预设位置信息；

S108:将预设位置信息与实际位置信息对比，得到偏差率；

S110:判断所述偏差率是否大于预设阈值；

S112:若大于，生成补偿信息，通过补偿信息对喷洒车的姿态进行误差补偿。

需要说明的是，首先，通过采集系统(如无人机采集)获取当前作物的高度以及宽度，采集顶部以及底部的两个点，形成三角形，利用摄像头的旋转过的角度以及三角形的定理计算得出作物的实际高度、宽度等实际信息。此过程首先可以理解为，无人机首先采集喷洒区域的作物的类型、高度、宽度等主要信息。进一步地，利用所述当前作物的高度以及宽度的信息建立三维模型，得出模型信息，此过程可以理解为利用无人机采集作物的极限点位置，六个极限点的位置，根据此来建立圆柱体或者长方体等情况的三维模型，此时采取圆周体或者长方体等在竖直方向上的中轴线的位置，此当移动机构移动到中轴线的位置时，此时通过对采取圆周体或者长方体在竖直方向上的中轴线的位置与实际移动到的位置进行对比，得出一个偏差率。当偏差率大于预设的阈值时，此时可认为喷洒系统与作物有干涉的情况。进一步的，此时通过第二气缸来调节喷洒系统的位置以及进行对喷洒车姿态的调整来进行调整喷洒系统的位置的调节。此过程根据实际的情况来进行调节，整个过程为自动化过程，而且始终以作物中轴线的位置的顶点为一个参考基准点，在喷洒过程时，避免与作物干涉，进一步保护作物。一方面通过改变喷洒车1上的第一旋转轴9与第二旋转轴21的旋转位置，从而调节整个调节机构2旋转的角度位置，利于调节高度。另一方面，当高度位置不足以调节时，此时可再利用第一气缸19驱动支撑杆10进行更深一层的调节高度，直至调节高度至比作物高为止，如应用于橘子树、苹果树等应用领域。当调节至适应的高度时，利用移动机构3上的驱动电机22驱动丝杆24，从而驱动整个支撑框架17移动至合适的位置，使得两喷洒系统的轴线与作物的果树的预设中心处重合，此时亦可以通过第二气缸25来调节，直至两喷洒系统的轴线与作物的果树的预设中心处重合再进行喷洒。进行喷洒药剂时，可利用旋转电机16带动喷洒系统进行旋转，使得一棵作物的所有位置都能被喷洒到，增大喷洒范围。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，还包括：

S202:获取当前的风向、风力信息；

S204:通过所述当前的风向、风力信息建立特征向量；

S206:将所述的特征向量分解成一个或多个一维向量，生成向量信息；

S208:根据所述的向量信息调整当前喷洒系统的喷洒速度。

需要说明的是，首先通过无人机、遥感技术等采集系统采集喷洒时当前的风向、风力信息，利用一系列的传感器(如翼状和杯状风速计)计算得出风向、风力的情况。此时通过控制面板(无人机等装置上的处理系统)来建立风向特征向量，我们都知道力是向量，此风向特征向量为力的表示方式，此时控制面板将此时的风向特征向量分解得出一个或者多个方向上的一维向量，生成一个向量信息，此时控制面板根据此一维的向量调整当前喷洒系统的喷洒速度，此过程可以理解为喷洒速度一开始可为零或者在喷洒过程中风力突然进行改变，喷洒系统中的喷头的喷射口的多压簧设置，使得可以在喷洒的过程中根据风力因素进行自动调整在预设时间内的流量，利用流量对喷洒口的压力来压缩压簧来进行调整喷射的速度，从而使得在喷射的过程中避免受到风力、风向的影响，从而使得喷射过程中药剂喷洒到全面的区域范围。通过喷洒系统4中的喷头的喷射口的多压簧设置，使得可以在喷洒的过程中根据风力因素进行自动调整在预设时间内的流量，利用流量对喷洒口的压力来压缩压簧来进行调整喷射的速度，从而使得在喷射的过程中避免受到风力、风向的影响，从而使得喷射过程中药剂喷洒到全面的区域范围。

需要说明的是，此外，在室外温度较高的天气中，作物的温度情况每个部位都可能不一致，还可在喷洒系统上设置温度传感器，如在高温的天气下进行施药，有可能产生产生药害，如因为药剂成分在超过一定温度后，结构稳定性会改变，从而导致药害发生。当施药区域的温度高于破坏治疗药物结构稳定性的温度时，治疗药物的结构稳定性实质上为吸收热量或者释放热量，破坏离子或分子中的化学键，从而发生出结构稳定性的改变。从本质而言，已经变化成另外一种物质，因此产生药害，从而伤害农作物。破坏治疗药物结构稳定性的温度实质上为一个温度范围，当温度传感器测量出施药区域的温度高于破坏治疗药物结构稳定性的温度时，此时温度传感器就发出停止施药的信号给装置，装置停止施药。反之，温度传感器就发出进行施药的信号给装置，装置亦具备进行施药的条件。而在施药时，所受到的温度影响还与作物的类型有关，如一些施药对象作物的抗药力较强，一些作物的抗药力较弱，在高温天气使用，更容易产生药害。因此，施药对象都具有一定的抗药性，特别是在温度的影响下。根据抗药性预设温度范围进一步确定是否进行施药，不但保护了农作物，而且避免了胡乱施药。此时温度传感器可根据农作物的类型、药剂成分来设定一个危险温度范围值，当超过此危险范围值时，此时温度传感器相当于一个开关，使得喷洒作业停止并发出警告信号告知使用者。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种具有多方位喷洒功能的喷洒车，其特征在于，包括喷洒车、调节机构、移动机构、喷洒系统；

所述喷洒车尾部设置有药液箱，所述药液箱一侧设置气泵，另一侧设置控制阀门，所述控制阀门出口处连接波纹管，所述波纹管分为两侧连接汇合发生器；

所述调节机构包括第一旋转轴，所述第一旋转轴配合支撑杆，所述支撑杆尾部连接调节块，所述调节块配合移动机构；

所述移动机构包括固定平板，所述固定平板上平行设置若干导轨滑块，所述导轨滑块顶部设置支撑组件，所述支撑组件的侧部设置电机固定板，所述电机固定板侧部设置有旋转电机，所述旋转电机的输出端驱动支撑框架，所述支撑框架连接所述汇合发生器；

所述支撑框架两侧还设置有波纹管，所述波纹管一端连接汇合发生器，另一端连接喷洒系统；

所述喷洒系统包括喷洒杆，所述喷洒杆平行设置若干喷头；

所述喷头的头部形成若干个喷射孔以及喷射口，所述喷射口口部与喷射孔内环贴合且所述喷射口用来调节在预设时间内的喷射量；

所述喷射口内部设置有若干压簧，所述压簧呈线性分布于喷射口处。

2.根据权利要求1所述的一种具有多方位喷洒功能的喷洒车，其特征在于，所述支撑杆底部一侧连接伸缩杆，所述伸缩杆由第一气缸连接并自由做伸缩运动，所述第一气缸端部设置旋转块，所述旋转块与第二旋转轴配合做旋转运动，所述第二旋转轴设置于喷洒车上。

3.根据权利要求1所述的一种具有多方位喷洒功能的喷洒车，其特征在于，所述固定平板上还设置有驱动电机，所述驱动电机输出端连接联轴器，所述联轴器另一端配合丝杆，所述丝杆驱动所述支撑组件做直线运动。

4.根据权利要求1所述的一种具有多方位喷洒功能的喷洒车，其特征在于，所述支撑框架两侧均设置有第二气缸，所述第二气缸配合连接喷洒系统做直线运动。

5.一种具有多方位喷洒功能的喷洒车的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任一所述的具有多方位喷洒功能的喷洒车，具体步骤包括：

获取当前作物的高度以及宽度的信息；

通过所述当前作物的高度以及宽度的信息建立三维模型，得出模型信息；

根据所述模型信息分析出中心轴线的位置，生成预设位置信息；

将预设位置信息与实际位置信息对比，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预设阈值；

若大于，生成补偿信息，通过补偿信息对喷洒车的姿态进行误差补偿。

6.根据权利要求5所述的一种具有多方位喷洒功能的喷洒车的控制方法，其特征在于，还包括：

获取当前的风向、风力信息；

通过所述当前的风向、风力信息建立特征向量；

将所述的特征向量分解成一个或多个一维向量，生成向量信息；

根据所述的向量信息调整当前喷洒系统的喷洒速度。

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