CN116369169B - 一种园林生态修复用的智能灌溉机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于园林灌溉技术领域，尤其涉及一种园林生态修复用的智能灌溉机器人，它包括行走平台、水箱、安装支杆、洒水组件，其中水箱安装在行走平台的上侧，安装支杆的下端固定安装在行走平台上，安装支杆的上端安装有洒水组件；在正常使用时，通过控制五个电控阀可以控制五个洒水管出水口的水压，使得第一洒水管、第二洒水管、第三洒水管、第四洒水管和第五洒水管的水压逐个递增，五个洒水管可以同时对五个相互断开的区域进行浇灌，且相邻区域之间的过道不会被淋湿，不影响正常的通行；而且在同时浇灌时，各个洒水管之间不会相互影响。

Description

一种园林生态修复用的智能灌溉机器人

技术领域

本发明属于园林灌溉技术领域，尤其涉及一种园林生态修复用的智能灌溉机器人。

背景技术

在雨水较少的季节，为了保证园林中植物对水的需求，在园林管理过程中常常需要定时对植物进行灌溉，以保证植物能够健康生长。

一般的灌溉分为人工浇灌和固定喷头灌溉两种形式；人工浇灌时，需要时刻调整水管的浇灌位置；而通过固定喷头灌溉，则需要大面积布置喷头，成本较高。

机械人智能浇灌系统在部分场所已经被应用，它可以解决人工浇灌和固定喷头灌溉存在的缺点；但这种灌溉系统使用的喷头还是传统的喷头，使用过程中需要机械人频繁的调整位置，以适应多种样式园林的灌溉；能耗较高，机械人的待机时间较短。

传统的喷头的水流射程，从近距离向远距离调节时会将射程范围内的过道打湿，调节时如果过道有人，可能会影响行人。

本发明设计一种喷洒机械人解决如上问题。

发明内容

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种园林生态修复用的智能灌溉机器人，它包括行走平台、水箱、安装支杆、洒水组件，其中水箱安装在行走平台的上侧，安装支杆的下端固定安装在行走平台上，安装支杆的上端安装有洒水组件。

所述洒水组件包括五个周向分布且与水箱内增压泵连接的洒水管，五个洒水管被固定安装在安装支杆上的第二电机驱动周向旋转，旋转时五个洒水管的旋转轨迹内外错位分布；所述五个洒水管的内径各不相同且沿周向方向从小到大依次排列，每个洒水管与水箱连接的一端均安装有一个电控阀；较小的两个洒水管的出水端分别安装有一个能够调节其出口大小的出水控制组件。

作为优选的方案，所述行走平台包括箱体、行走轮、第一电机，其中四个行走轮旋转安装在箱体的下侧，所述行走轮为麦克纳姆轮；四个第一电机固定安装在箱体的下侧，四个第一电机与四个行走轮一一对应；所述第一电机为私服电机，第一电机的输出轴与对应行走轮的转轴固定连接。

作为优选的方案，所述安装支杆的上端旋转安装有安装杆，安装杆的一端与第二电机的输出端分别固定安装有一个第一齿轮，两个第一齿轮啮合；五个洒水管固定安装在安装杆的另一端。

作为优选的方案，所述安装杆安装第一齿轮的一端周向固定安装有五个固定支杆，五个洒水管包括第一洒水管、第二洒水管、第三洒水管、第四洒水管和第五洒水管；第一洒水管、第二洒水管、第三洒水管、第四洒水管和第五洒水管的内径依次减小，第四洒水管和第五洒水管的出水端分别固定安装有一个出水控制组件；五个洒水管分别固定安装在五个固定支杆上。

作为优选的方案，所述出水控制组件是由四个扇形挡块组成，四个扇形挡块沿洒水管的径向方向滑动安装在对应洒水管的出水端端面上，四个扇形挡块合并后组成一个完整的圆盘；所述四个扇形挡块上分别开设有一个圆形孔。

作为优选的方案，所述四个扇形挡块中相互对称的两个扇形挡块上所开的两个圆形孔孔径相等，另外两个扇形挡块中其中一个扇形挡块上所开的圆形孔的孔径大于等孔径的两个圆形孔的孔径，另一个扇形挡块上所开的圆形孔的孔径小于等孔径的两个圆形孔的孔径。

作为优选的方案，四个导向支撑周向均匀的固定安装在对应洒水管的外壁上，四个传动齿杆分别滑动安装在四个导向支撑上，四个传动齿杆与四个扇形挡块一一对应且相互连接；四个固定支撑周向均匀的固定安装在对应洒水管的外壁上，四个固定支撑上分别旋转安装有一个安装转轴，四个安装转轴的一端分别固定安装有一个第三齿轮，四个第三齿轮与四个传动齿杆一一对应且分别啮合；四个安装转轴的另一端分别固定安装有一个第四齿轮；齿圈旋转安装在对应的洒水管外侧，齿圈与四个第四齿轮啮合；安装齿圈的洒水管上固定安装有第三电机，第三电机的输出轴上固定安装有第二齿轮，第二齿轮与齿圈啮合。

作为优选的方案，所述四个固定支撑上分别固定安装有一个梯形导块，齿圈的外圆面上开设有一圈梯形导槽，梯形导槽与四个梯形导块滑动配合。

作为优选的方案，所述四个圆形孔内分别安装有一个紊流器。

作为优选的方案，所述箱体内安装有电池，电池能够对各个电机提供动力源。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、在正常使用时，通过控制五个电控阀可以控制五个洒水管出水口的水压，使得第一洒水管、第二洒水管、第三洒水管、第四洒水管和第五洒水管的水压逐个递增，五个洒水管可以同时对五个相互断开的区域进行浇灌，且相邻区域之间的过道不会被淋湿，不影响正常的通行；而且在同时浇灌时，各个洒水管之间不会相互影响。

2、对于少于五个浇灌区域的园林，可以根据浇灌区域的大小选择对应的洒水管，而其余的洒水管关闭即可；即本发明设计的浇灌机械人在使用过程中可以根据具体浇灌需求灵活调节。

3、在使用过程中会存在第一洒水管浇灌的区域被浇好后，其余洒水管对应的浇灌区域还没有浇灌完成，此时可以控制五个洒水管周向旋转，使得第一洒水管位于第二洒水管上侧，使得第一洒水管喷出的水浇灌到第二洒水管浇灌的区域内，提高了浇灌效率；同时在这种调节过程中，其余的各个洒水管因错位分布且周向依次分布，所以不会相互影响；而且调节过程中水也不会洒到过道上影响通行；同理，把第一洒水管或第二洒水管调节至第三洒水管或第四洒水管或第五洒水管的浇灌区域时也不会相互影响。

附图说明

图1是整体部件外观示意图。

图2是行走平台外观示意图。

图3是行走平台结构示意图。

图4是水箱结构示意图。

图5是洒水组件安装示意图。

图6是安装杆安装示意图。

图7是洒水管安装示意图。

图8是洒水管分布示意图。

图9是出水控制组件安装示意图。

图10是出水控制组件结构示意图。

图11是齿圈驱动示意图。

图12是齿圈安装示意图。

图13是扇形挡块安装示意图。

图中标号名称：1、行走平台；2、水箱；3、安装支杆；4、洒水组件；5、行走轮；6、第一电机；7、电池；8、出水口；9、进水口；10、第二电机；11、第一齿轮；12、安装杆；13、固定支杆；14、第一洒水管；15、第二洒水管；16、第三洒水管；17、第四洒水管；18、第五洒水管；19、电控阀；20、出水控制组件；21、扇形挡块；22、紊流器；23、第三电机；24、齿圈；25、第二齿轮；26、传动齿杆；27、导向支撑；28、梯形导块；29、梯形导槽；30、安装转轴；31、第三齿轮；32、第四齿轮；33、固定支撑；34、箱体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例或者附图用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

一种园林生态修复用的智能灌溉机器人，如图1所示，它包括行走平台1、水箱2、安装支杆3、洒水组件4，其中水箱2安装在行走平台1的上侧，如图2、3所示，所述行走平台1包括箱体34、行走轮5、第一电机6，其中四个行走轮5旋转安装在箱体34的下侧，所述行走轮5为麦克纳姆轮；四个第一电机6固定安装在箱体34的下侧，四个第一电机6与四个行走轮5一一对应；所述第一电机6为私服电机，第一电机6的输出轴与对应行走轮5的转轴固定连接；如图4所示，所述水箱2上具有进水口9和出水口8且内部设有增加泵；如图1、5所示，安装支杆3的下端固定安装在行走平台1上，安装支杆3的上端安装有洒水组件4。

本发明中行走平台1的行走轮5为麦克纳姆轮，通过四个第一电机6可以控制四个行走轮5的旋转速度以及旋转方向；这样的设计可以保证在没有专门增设转向模块的情况下能够顺利实现行走平台1的转向功能。

本发明中水箱2的进水口9为一个可供软管连接的水管接头，进水口9通过软管与园林内的水源连接；接入的水具有一定的水压。

如图5所示，所述洒水组件4包括第二电机10、第一齿轮11、第一洒水管14、第二洒水管15、第三洒水管16、第四洒水管17、第五洒水管18、出水控制组件20、安装杆12、固定支杆13，其中如图5、6所示，安装支杆3的上端旋转安装有安装杆12，第二电机10固定安装在安装支杆3上，安装杆12的一端与第二电机10的输出端分别固定安装有一个第一齿轮11，两个第一齿轮11啮合；如图6、7所示，安装杆12安装第一齿轮11的一端周向固定安装有五个固定支杆13，如图7、8所示，第一洒水管14、第二洒水管15、第三洒水管16、第四洒水管17和第五洒水管18分别固定安装在五个固定支杆13上；所述第一洒水管14、第二洒水管15、第三洒水管16、第四洒水管17和第五洒水管18的内径依次减小，第二电机10驱动五个洒水管周向旋转时，五个洒水管的旋转轨迹内外错位分布；所述五个洒水管的内径各不相同且沿周向方向从小到大依次排列，五个洒水管分别通过一根软管与水箱2内的增压泵连接；每个洒水管与水箱2连接的一端均安装有一个电控阀19；如图6、9所示，第四洒水管17和第五洒水管18的出水端分别固定安装有一个出水控制组件20。

本发明在水箱2的内部设置有增压泵，增压泵通过软管与五个洒水管连接，通过设置的增压泵可以保证五个洒水管具有较高的出水压力，具有较广的喷洒范围，减少了设备移动的行程，增加了设备的使用寿命；在使用过程中只需要调节五个洒水管的相对位置即可。

第二电机10工作时能够通过两个第一齿轮11带动安装杆12周向旋转，安装杆12带动五个固定支杆13旋转，五个固定支杆13旋转带动五个洒水管周向旋转，旋转角度不大，相当于往复旋转，不会引起软管的过度缠绕引起卡死。

本发明中洒水管上安装的电控阀19可以控制对应洒水管的出水水压。

如图9、10所示，所述出水控制组件20包括扇形挡块21、导向支撑27、传动齿杆26、固定支撑33、安装转轴30、第四齿轮32、第三齿轮31、齿圈24、第三电机23，其中四个导向支撑27周向均匀的固定安装在对应洒水管的外壁上，四个传动齿杆26分别滑动安装在四个导向支撑27上，如图13所示，四个传动齿杆26上分别固定安装有一个扇形挡块21，如图11所示，四个扇形挡块21合并后组成一个完整的圆盘且与对应的洒水管出口配合；所述四个扇形挡块21上分别开设有一个圆形孔，四个扇形挡块21中相互对称的两个扇形挡块21上所开的两个圆形孔孔径相等，另外两个扇形挡块21中其中一个扇形挡块21上所开的圆形孔的孔径大于等孔径的两个圆形孔的孔径，另一个扇形挡块21上所开的圆形孔的孔径小于等孔径的两个圆形孔的孔径；如图10所示，每个圆形孔内均安装有一个紊流器22；四个固定支撑33周向均匀的固定安装在对应洒水管的外壁上，四个固定支撑33上分别旋转安装有一个安装转轴30，四个安装转轴30的一端分别固定安装有一个第三齿轮31，四个第三齿轮31与四个传动齿杆26一一对应且分别啮合；四个安装转轴30的另一端分别固定安装有一个第四齿轮32；所述四个固定支撑33上分别固定安装有一个梯形导块28，齿圈24的外圆面上开设有一圈梯形导槽29，如图12所示，齿圈24通过梯形导槽29与梯形导块28的滑动配合旋转安装在对应的洒水管外侧，齿圈24与四个第四齿轮32啮合；安装齿圈24的洒水管上固定安装有第三电机23，第三电机23的输出轴上固定安装有第二齿轮25，第二齿轮25与齿圈24啮合。

第三电机23工作可以驱动第二齿轮25旋转，第二齿轮25旋转带动齿圈24旋转，齿圈24旋转带动四个第四齿轮32旋转，四个第四齿轮32旋转带动四个安装转轴30旋转，四个安装转轴30旋转带动四个第三齿轮31旋转，四个第三齿轮31旋转带动四个传动齿杆26滑动，四个传动齿杆26滑动带动四个扇形挡块21滑动，实现对对应洒水管水压的进一步调节。

对于少于五个浇灌区域的园林，可以根据浇灌区域的大小选择对应的洒水管，而其余的洒水管关闭即可；即本发明设计的浇灌机械人在使用过程中可以根据具体浇灌需求灵活调节。

所述箱体34内安装有电池7，电池7能够对各个电机提供动力源。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

实施方式：当使用本发明设计的机械人，在正常使用时，第一洒水管14和第二洒水管15位于最下侧且处于同一高度；浇灌时通过控制五个电控阀可以控制五个洒水管出水口8的水压，第一洒水管14、第二洒水管15、第三洒水管16、第四洒水管17和第五洒水管18的水压逐个递增，第五洒水管18的水压最大，第一洒水管14的水压最小，这样在浇灌时，喷射出的水成抛物线状，五个洒水管可以同时对五个相互断开的区域进行浇灌，且相邻区域之间的过道不会被淋湿，不影响正常的通行；而且因为五个洒水管内外错位分布，五个洒水管的水压从到到大周向依次分布，在正常情况进行同时浇灌时，浇灌距离近的在浇灌距离远的下侧，各个洒水管之间不会相互影响；针对各个浇灌区域，在浇灌过程中可以单独控制对应洒水管上的电控阀19对水压进行调节，实现在该区域内由近到远的浇灌，保证该区域内各个地方都能够被浇灌到。

在使用过程中会存在第一洒水管14浇灌的区域被浇好后，其余洒水管对应的浇灌区域还没有浇灌完成，此时可以控制五个洒水管周向旋转，使得第一洒水管14位于第二洒水管15上侧，使得第一洒水管14喷出的水浇灌到第二洒水管15浇灌的区域内，在第一洒水管14移动至第二洒水管15上侧时，第一洒水管14喷出的水会位于第二洒水管15的水的上侧，第一洒水管14喷出的水会与第二喷水管喷出的水交汇，刚开始第二洒水管15喷出的水会受到第一洒水管14喷出的水的影响，此时第二洒水管15对应的电控阀会工作加大第二洒水管15的水压；之后，第一洒水管14对应的电控阀工作，加大第一洒水管14的水压，使得其能够浇灌到第二洒水管15浇灌的区域，此时第一洒水管14喷出的水就不会影响第二洒水管15喷出的水了，这种情况下，控制第二洒水管15的电池7阀，使得第二洒水管15的水压恢复到原来的水压状态；这种情况下原本只通过第二洒水管15浇灌的区域增加了第一洒水管14，提高了浇灌效率；同时在这种调节过程中，其余的各个洒水管因错位分布且周向依次分布，所以不会相互影响；而且调节过程中水也不会洒到过道上影响通行；同理，把第一洒水管14调节至第三洒水管16或第四洒水管17或第五洒水管18的浇灌区域时也不会相互影响。

Claims (6)

1.一种园林生态修复用的智能灌溉机器人，其特征在于：它包括行走平台、水箱、安装支杆、洒水组件，其中水箱安装在行走平台的上侧，安装支杆的下端固定安装在行走平台上，安装支杆的上端安装有洒水组件；

所述洒水组件包括五个周向分布且与水箱内增压泵连接的洒水管，五个洒水管被固定安装在安装支杆上的第二电机驱动周向旋转，旋转时五个洒水管的旋转轨迹内外错位分布；所述五个洒水管的内径各不相同且沿周向方向从小到大依次排列，每个洒水管与水箱连接的一端均安装有一个电控阀；较小的两个洒水管的出水端分别安装有一个能够调节其出口大小的出水控制组件；

使用情形如下：

第一种，控制五个电控阀可以控制五个洒水管出水口的水压，使得第一洒水管、第二洒水管、第三洒水管、第四洒水管和第五洒水管的水压逐个递增，五个洒水管可以同时对五个相互断开的区域进行浇灌，且相邻区域之间的过道不会被淋湿，不影响正常的通行；

第二种，对于少于五个浇灌区域的园林，可以根据浇灌区域的大小选择对应的洒水管，而其余的洒水管关闭；

第三种，在使用过程中会存在第一洒水管浇灌的区域被浇好后，其余洒水管对应的浇灌区域还没有浇灌完成，此时可以控制五个洒水管周向旋转，使得第一洒水管位于第二洒水管上侧，第一洒水管喷出的水会位于第二洒水管的水的上侧，第一洒水管喷出的水会与第二喷水管喷出的水交汇并被第二喷水管喷出的水阻止落在地面上，刚开始第二洒水管喷出的水会受到第一洒水管喷出的水的影响，此时第二洒水管对应的电控阀加大第二洒水管的水压，保持第二洒水管浇灌距离；之后，第一洒水管对应的电控阀工作，加大第一洒水管的水压，使得其能够浇灌到第二洒水管浇灌的区域，调节过程中第一洒水管喷出的水被第二喷水管喷出的水阻止而不会洒到过道上；

第二洒水管的水到第三洒水管浇灌区域，第三洒水管的水到第四洒水管浇灌区域，第四洒水管的水到第五洒水管浇灌区域同第一洒水管的水浇灌到第二洒水管浇灌的区域调节方法相同；

所述安装支杆的上端旋转安装有安装杆，安装杆的一端与第二电机的输出端分别固定安装有一个第一齿轮，两个第一齿轮啮合；五个洒水管固定安装在安装杆的另一端；

所述安装杆安装第一齿轮的一端周向固定安装有五个固定支杆，五个洒水管包括第一洒水管、第二洒水管、第三洒水管、第四洒水管和第五洒水管；第一洒水管、第二洒水管、第三洒水管、第四洒水管和第五洒水管的内径依次减小，第四洒水管和第五洒水管的出水端分别固定安装有一个出水控制组件；五个洒水管分别固定安装在五个固定支杆上；

所述出水控制组件是由四个扇形挡块组成，四个扇形挡块沿洒水管的径向方向滑动安装在对应洒水管的出水端端面上，四个扇形挡块合并后组成一个完整的圆盘；所述四个扇形挡块上分别开设有一个圆形孔；

四个导向支撑周向均匀的固定安装在对应洒水管的外壁上，四个传动齿杆分别滑动安装在四个导向支撑上，四个传动齿杆与四个扇形挡块一一对应且相互连接；四个固定支撑周向均匀的固定安装在对应洒水管的外壁上，四个固定支撑上分别旋转安装有一个安装转轴，四个安装转轴的一端分别固定安装有一个第三齿轮，四个第三齿轮与四个传动齿杆一一对应且分别啮合；四个安装转轴的另一端分别固定安装有一个第四齿轮；齿圈旋转安装在对应的洒水管外侧，齿圈与四个第四齿轮啮合；安装齿圈的洒水管上固定安装有第三电机，第三电机的输出轴上固定安装有第二齿轮，第二齿轮与齿圈啮合。

2.根据权利要求1所述的一种园林生态修复用的智能灌溉机器人，其特征在于：所述行走平台包括箱体、行走轮、第一电机，其中四个行走轮旋转安装在箱体的下侧，所述行走轮为麦克纳姆轮；四个第一电机固定安装在箱体的下侧，四个第一电机与四个行走轮一一对应；所述第一电机为私服电机，第一电机的输出轴与对应行走轮的转轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种园林生态修复用的智能灌溉机器人，其特征在于：所述四个扇形挡块中相互对称的两个扇形挡块上所开的两个圆形孔孔径相等，另外两个扇形挡块中其中一个扇形挡块上所开的圆形孔的孔径大于等孔径的两个圆形孔的孔径，另一个扇形挡块上所开的圆形孔的孔径小于等孔径的两个圆形孔的孔径。

4.根据权利要求1所述的一种园林生态修复用的智能灌溉机器人，其特征在于：所述四个固定支撑上分别固定安装有一个梯形导块，齿圈的外圆面上开设有一圈梯形导槽，梯形导槽与四个梯形导块滑动配合。

5.根据权利要求1所述的一种园林生态修复用的智能灌溉机器人，其特征在于：所述四个圆形孔内分别安装有一个紊流器。

6.根据权利要求2所述的一种园林生态修复用的智能灌溉机器人，其特征在于：所述箱体内安装有电池，电池能够对各个电机提供动力源。