CN206851844U - 一种远程智能控制农药喷洒车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农业机械技术领域，具体涉及一种远程智能控制农药喷洒车。喷洒车由车本体、电磁引导线和远程操作控制室组成。车本体上安装有摄像头、视频发射天线、药水箱、数传接收天线、机械臂、喷洒装置、电气控制系统和位置传感器以及电磁传感器，车本体动力来源为蓄电瓶；药水箱内安装有液位传感器，药水箱外安装有喷洒压力泵；机械臂顶端设有法兰，喷洒装置安装在法兰上；机械臂有3个自由度，即机械臂整体左右摆动、机械臂主臂升降、机械臂顶端法兰360度旋转，以调整喷洒装置的各种姿态；电磁引导线环绕农作物布设在地面下。远程智能控制农药喷洒车具有远程视频操控模式和自主循迹喷洒模式两种操控模式。

Description

一种远程智能控制农药喷洒车

技术领域

本实用新型涉及农业机械技术领域，具体涉及一种远程智能控制农药喷洒车。

背景技术

目前，农作物农药的喷洒作业，主要有人工喷洒、现场人工操作机械喷洒和无人机喷洒。人工喷洒，速度慢、效率低，农药对人体会产生伤害。现场人工操作机械喷洒，效率虽然有所提高，但是仍然存在农药对人体的伤害问题。无人机喷洒，速度快、效率高且喷洒过程中农药不会对人体产生伤害，但是无人机喷洒仍然存在一些问题，如续航能力差，载药量少，只能针对大面积农作物表面的喷洒，对于像葡萄类果园，需要从农作物的根部向上喷洒就不能很好的发挥无人机喷洒的作用。

发明内容

本实用新型的目的旨在提供一种远程智能控制农药喷洒车，以解决背景技术中农作物农药喷洒作业中的不足。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段：一种远程智能控制农药喷洒车，由车本体、电磁引导线和远程操作控制室组成。

车本体上安装有摄像头、视频发射天线、药水箱、数传接收天线、机械臂、喷洒装置、电气控制系统和位置传感器以及电磁传感器，车本体动力来源为蓄电瓶。

所述位置传感器安装在车本体前后、机械臂顶端和喷洒装置上；电磁传感器设置在车本体前端。

所述药水箱设置在车本体中部，药水箱内安装有液位传感器，药水箱外安装有喷洒压力泵，喷洒压力泵通过管道与药水箱和喷洒装置连接。

所述机械臂顶端设有法兰，喷洒装置安装在法兰上。机械臂有3个自由度，即机械臂整体左右摆动、机械臂主臂升降、机械臂顶端法兰360度旋转，以调整喷洒装置的各种姿态。

电气控制系统包含中央处理单元、电磁引导信号处理线路、机械臂系统、高/低速位置传感器、方向角度检测、液位传感器、摄像头控制模块、喷洒装置控制模块、后桥齿轮箱高/低速切换机构、方向机驱动模块、主电机驱动和无线数传模块。

远程操作控制室由视频监控器和操控平台组成。

电磁引导线环绕农作物布设在地面下，电磁引导线上设有信号发生器。

远程智能控制农药喷洒车具有远程视频操控模式和自主循迹喷洒模式两种操控模式。

远程视频操控模式：车本体现场采集的实时视频信号经无线图传模块发射到远程操作控制室供操作人员监视现场喷洒情况；远程操作控制室发出的各种操作指令经过无线数传模块传输到喷洒现场车本体的接收模块，经解码后控制执行机构完成相应的动作。具体为车本体的前进、后退、加速、减速、转弯、停止以及机械臂的各种喷洒动作。

自主循迹喷洒模式：自主循迹喷洒模式采用电磁线引导、图像识别、位置传感器和电磁传感器来实现车本体自身定位。所述电磁线和图像识别以及电磁传感器主要用来控制车本体的走向，位置传感器主要用来避障及检测机械臂和喷洒装置与农作物之间的距离。

采用远程智能控制农药喷洒车，降低了人工成本和劳动强度，提高了农药喷洒效率，解决了农药对喷洒作业人员的危害。

附图说明

图1是整体结构示意图。

图2是远程操作控制室示意图。

图3是电磁引导线布置示意图。

图4是电气控制系统示意图。

附图序号说明：1—车本体；2—摄像头；3—视频发射天线；4—药水箱；5—数传接收天线；6—机械臂；7—喷洒装置；8—电气控制系统；9—电磁引导线。

具体实施方式

以下结合附图，作为实施例，对技术方案进一步说明。一种远程智能控制农药喷洒车，由车本体1、电磁引导线9和远程操作控制室组成。

车本体1上安装有摄像头2、视频发射天线3、药水箱4、数传接收天线5、机械臂6、喷洒装置7、电气控制系统8和位置传感器以及电磁传感器，车本体1动力来源为蓄电瓶。车本体1的控制核心为一片MC56F84789的32位DSC芯片，并配以车本体1上安装的传感器和执行机构对车本体1进行控制。

所述位置传感器安装在车本体1前后、机械臂6顶端和喷洒装置7上；电磁传感器设置在车本体1前端。

所述药水箱4设置在车本体1中部，药水箱4内安装有液位传感器，药水箱4外安装有喷洒压力泵，喷洒压力泵通过管道与药水箱4和喷洒装置7连接。

所述机械臂6顶端设有法兰，喷洒装置7安装在法兰上。机械臂6有3个自由度，即机械臂6整体左右摆动、机械臂6主臂升降、机械臂6顶端法兰360度旋转，以调整喷洒装置7的各种姿态。机械臂6采用双机械臂，以提高喷洒作业效率。

电气控制系统8包含中央处理单元、电磁引导信号处理线路、机械臂系统、高/低速位置传感器、方向角度检测、液位传感器、摄像头控制模块、喷洒装置控制模块、后桥齿轮箱高/低速切换机构、方向机驱动模块、主电机驱动和无线数传模块。

中央处理单元采用恩智浦公司生产的一个型号为MC56F84789的32位DSC芯片为核心组成。

电磁引导信号处理线路：电磁传感器用于检测电磁引导线9信号，车本体1偏离电磁引导线9将会导致电磁传感器信号变化。信号经中央处理单元处理后驱动方向机模块和方向机机械结构带动转向轮转动相应角度，从而使车本体1始终沿着电磁引导线9行进。

机械臂系统：机械臂6关节电机采用直流有刷电机，关节旋转角度和运动位置均采用位置传感器。中央处理单元通过各位置传感器不断检测各关节位置姿态，并结合喷洒装置7上安装的位置传感器检测到与农作物的相对位置信号，输出PWM信号到各关节电机H桥驱动电路，控制机械臂6的各种姿态和喷洒角度，从而得到较好的喷洒效果。机械臂6升降电机驱动由L298N构成，中央处理单元通过位置传感器传回的实时值对机械臂6升降位置的实时检测和控制。机械臂6顶端法兰通过一个有刷直流减速电机来控制，随着法兰的转动可调整喷洒装置7的喷洒方向。该法兰电机通过ACS712电流检测芯片来检测电机的实时电流，电流信号反馈给中央处理单元，对电机进行限流和保护。

高/低速位置传感器由一个接近开关控制，采用常闭型接近开关。当中央处理单元给电机一个低速信号，电机就会向外伸出，这样就远离接近开关，到一定位置停下；当中央处理单元给电机一个高速的信号，电机就会向内回收，这样就接近接近开关，到达一定位置接近接近开关，接近开关会断开，电机也就停止运行。

方向角度检测由一个旋转式滑动变阻器构成，滑动变阻器的转动轴和转向轮的转向轴通过齿轮传动，转向轴转动时，滑动变阻器跟着转动，于是滑动变阻器的阻值产生变化，这个变化的阻值通过中央处理单元转换接口，送入中央处理单元进行处理得到当前实际的方向角度值，然后和遥控端发送来的方向给定值或电磁引导传感器检测到的方向偏差值进行比较，产生误差信号，再通过中央处理单元PID控制算法，输出给方向执行机构进行转向，由此便完成方向的检测和控制。

液位传感器采用浮子式液位传感器，液位传感器对药水箱4里面的药量进行实时检测并转换为电流信号传给中央处理单元，从而实时监测药水箱4剩余药量。

摄像头控制模块由无线数传模块传来的摄像头2摇杆信号经无线接收模块接收并传给中央处理单元进行解码，解出摄像头2上下左右的动作信号传输给云台，从而控制摄像头2云台的上下左右旋转。

喷洒装置控制模块由无线数传模块传来的喷洒控制信号经无线接收模块接收并传给中央处理单元进行解码，解出喷洒控制信号传输给喷洒压力泵，从而控制喷洒压力泵的启动和停止。

后桥齿轮箱高/低速切换机构采用一个推杆电机推动换挡拉杆进行高/低速转换。

方向机驱动模块采用步进电机和滚珠丝杆，把步进电机的旋转运动转换成丝杆的直线运动，丝杆和转向轮摇臂相连，从而带动转向轮转动。

主电机驱动：油门踏板连接一个电位器，在踏板被踩下的过程中，电位器跟随踏板旋转改变其阻值，经遥控发射端单片机AD转换并把转换结果通过数传模块发送到车本体，中央处理单元根据接收到的AD转换值输出不同占空比的PWM信号，经过脉冲放大器放大并平滑滤波得到一个0V到3.3V的直流信号，将该信号加到主电机控制器油门输入端，从而控制主电机的转速。

无线数传系统由1个433MHZ无线数据通信模块和一个STC15W408AS单片机系统组成。单片机系统对操控装置产生的各种控制信号进行处理后编码成一帧一帧的指令数据流并通过无线数据通信模块和天线发射到车本体1。车本体1接收到数据后，对数据以帧为单位提取，并对数据进行处理识别，产生相应的控制信号给执行机构完成相应的动作。

电磁引导线9环绕农作物埋设在地面下6—15厘米，电磁引导线9上设有信号发生器。

远程操作控制室由视频监控器和操控平台组成。操控平台由1个433MHZ无线数据通信模块和一个STC15W408AS单片机系统组成，单片机系统对操控装置产生的各种控制信号进行处理后编码成一帧一帧的指令数据流并通过无线数据通信模块和天线发射到车本体1。

远程智能控制农药喷洒车具有远程视频操控模式和自主循迹喷洒模式两种操控模式。在方向控制中方向盘经无线数传模块传输的方向控制信号具有优先权，即车本体1在电磁引导线9自动寻迹的时候，若收到方向盘控制信号，将把方向控制权交由方向盘控制，这样可在紧急情况下进行人工干预。

远程视频操控模式：车本体1现场采集的实时视频信号经无线图传模块发射到远程操作控制室供操作人员监视现场喷洒情况；远程操作控制室发出的各种操作指令经过无线数传模块传输到喷洒现场车本体1的接收模块，经解码后控制执行机构完成相应的动作。具体为车本体1的前进、后退、加速、减速、转弯、停止以及机械臂6的各种喷洒动作。

自主循迹喷洒模式：自主循迹喷洒模式采用电磁线引导、图像识别、位置传感器和电磁传感器来实现车本体1自身定位。所述电磁线、图像识别和电磁传感器主要用来控制车本体1的走向，位置传感器主要用来避障及检测机械臂6和喷洒装置7与农作物之间的距离。

Claims (3)

1.一种远程智能控制农药喷洒车，由车本体（1）、电磁引导线（9）和远程操作控制室组成，远程操作控制室由视频监控器和操控平台组成，车本体（1）动力来源为蓄电瓶，其特征在于：车本体（1）上安装有摄像头（2）、视频发射天线（3）、药水箱（4）、数传接收天线（5）、机械臂（6）、喷洒装置（7）、电气控制系统（8）和位置传感器以及电磁传感器；

所述药水箱（4）内安装有液位传感器，药水箱（4）外安装有喷洒压力泵，喷洒压力泵通过管道与药水箱（4）和喷洒装置（7）连接；

所述机械臂（6）顶端设有法兰，喷洒装置（7）安装在法兰上，机械臂（6）有3个自由度，即机械臂（6）整体左右摆动、机械臂（6）主臂升降、机械臂（6）顶端法兰360度旋转；

所述电磁引导线（9）环绕农作物埋设在地面下6—15厘米；

所述电气控制系统（8）包含中央处理单元、电磁引导信号处理线路、机械臂系统、高/低速位置传感器、方向角度检测、液位传感器、摄像头控制模块、喷洒装置控制模块、后桥齿轮箱高/低速切换机构、方向机驱动模块、主电机驱动和无线数传模块；

所述位置传感器安装在车本体（1）前后、机械臂（6）顶端和喷洒装置（7）上；电磁传感器设置在车本体（1）前端。

2.根据权利要求1所述远程智能控制农药喷洒车，其特征在于：远程智能控制农药喷洒车具有远程视频操控模式和自主循迹喷洒模式两种操控模式。

3.根据权利要求2所述远程智能控制农药喷洒车，其特征在于：在方向控制中方向盘经无线数传模块传输的方向控制信号具有优先权，即车本体（1）在电磁引导线（9）自动寻迹的时候，若收到方向盘控制信号，将把方向控制权交由方向盘控制。