CN207978792U - 一种导轨式机械臂喷雾系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导轨式机械臂喷雾系统，包括导轨、运载车体以及驱动模块，运载车体通过驱动模块驱动在导轨上滑动，所述运载车体上设有喷雾模块、植株生长信息检测模块以及控制模块，所述控制模块的输入端连接植株生长信息检测模块，所述控制模块的输出端连接驱动模块和喷雾模块，所述喷雾模块包括机械臂和喷雾机构，所述机械臂可旋转的安装在运载车体下方，所述喷雾机构包括依次通过药液管连接的药液容器、液压泵和雾化喷头。本实用新型提供的一种导轨式机械臂喷雾系统，对于地形复杂以及植株株距较小的行走不便的中小型高度植株种植园有较好的适应性，能自动准确地控制喷洒位置和药物剂量，实现点对点精确喷雾。

Description

一种导轨式机械臂喷雾系统

技术领域

本实用新型属于喷雾设备技术领域，具体涉及一种导轨式机械臂喷雾系统。

背景技术

随着设施农业技术的普及，我国日光温室、塑料大棚、规模化果园等设施农业种植面积已居世界首位。然而，现在农村劳动力逐渐向社会其他行业转移，世界各国都面临着人口老龄化问题，劳动力不足已成事实。面对水果及蔬菜种植业快速发展，种植规模加大，种植园生产经营亟需发展机械化、自动化的管理模式。目前，对设施农业的病虫害防治以化学防治为主，即通过设施农业下的各类喷雾系统，对植株进行喷施农药、化学除草剂以及液肥等作业。然而，该模式存在一些问题：虽然可以进行大范围的喷雾，但喷雾系统的喷雾范围固定，喷雾不全面、不均匀，使得喷雾后的植株生长不均一。而且喷雾系统单位时间喷药量恒定，不可调节。在农作物信息变化时，喷雾系统无法根据靶标信息改变喷雾时机及喷雾量，不仅影响喷雾效果，且造成农药使用率低、不利于农作物生长、对环境污染大等问题。

现在针对地形稍微复杂的种植园，采用传统的背负式，手动操作喷雾器机械部分来雾化药水，加大了农业生产者的劳动强度，效率低，且不一定保证喷雾的雾化效果和及时性，也大大限制了生产的规模。在中小型高度的植株种植园，现已有采用行走式或者履带式喷雾机器人进行喷雾，但是它需要较大的工作空间，针对植株的株距稍微小一些的种植园，喷雾操作便难以进行。

本实用新型提出了一种导轨式机械臂喷雾系统，集成多自由度机械臂与自动控制喷雾装置的喷雾系统，通过导轨支撑架架离地面至一定的高度，对中小型高度的植株种植园具有较好的适应性，工作时能根据检测装置的结果，自动准确地控制喷洒位置和药物剂量，实现点对点和360°全面精确喷雾，从而达到提高药物利用率，减少环境污染，降低劳动强度等目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种导轨式机械臂喷雾系统，用以解决现有的智能喷雾机器人在地形复杂以及植株株距较小的中小型高度植株种植园内行动及操作不便，喷雾不全面、不均匀的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为所述导轨式机械臂喷雾系统包括导轨、运载车体以及驱动模块，所述运载车体通过驱动模块驱动在导轨上滑动，所述运载车体上设有喷雾模块、植株生长信息检测模块以及控制模块，所述控制模块的输入端连接植株生长信息检测模块，所述控制模块的输出端连接驱动模块和喷雾模块，所述喷雾模块包括机械臂和喷雾机构，所述机械臂可旋转的安装在运载车体下方，所述喷雾机构包括依次通过药液管连接的药液容器、液压泵和雾化喷头，所述药液容器和液压泵均设置在运载车体上，所述液压泵连接至控制模块的输出端，所述雾化喷头固定在机械臂末端。

进一步的，所述运载车体的驱动方式为丝杆传动，所述驱动模块包括丝杆、步进电机以及联轴器，所述丝杆安装在导轨内部，所述丝杆上设有通过螺纹配合的丝杆螺母，所述运载车体与丝杆螺母固定连接，所述步进电机通过联轴器与丝杆一端连接。

进一步的，所述步进电机连接连接至控制模块的输出端。

进一步的，所述植株生长检测模块包括图像采集器、图像存储器和图像处理器，所述图像采集器和图像存储器均连接至图像处理器的输入端，所述图像处理器的输出端连接控制模块的输入端。

进一步的，所述机械臂通过底盘安装在运载车体底部，所述机械臂具有四自由度，所述机械臂包括依次活动连接的第一臂、第二臂和第三臂，所述底盘上设有第一舵机，所述第一舵机的转动轴与第一臂的端部连接，所述第一臂另一端设有第二舵机，所述第二舵机的转动轴连接第二臂的端部，所述第二臂的另一端设有第三舵机，所述第三舵机的转动轴与第三臂的端部连接。

进一步的，所述第一舵机、第二舵机和第三舵机通过舵机控制电路连接至控制模块的输出端。

进一步的，所述图像采集器为摄像头。

进一步的，所述控制模块为单片机。

进一步的，所述导轨下方连接有导轨支撑架。

本实用新型具有如下优点：1、本实用新型提供的一种导轨式机械臂喷雾系统，将智能喷雾设备通过导轨支撑架架离地面至一定的高度，对于地形复杂以及植株株距较小等不便行走的中小型高度植株种植园有较好的适应性；2、通过自动化检测与定点喷雾的方式，减少了药物的浪费，提升了工作效率，同时也改善了劳动环境，降低了工作强度，可提高传统农业自动化与机械化水平；3、将具有自动喷雾系统的喷雾装置和高度灵活的机械臂相结合，一方面拓展了机械手在自动化生产领域的应用范围，另一方面在农业机器人领域，将机械臂引入施药的生产环节之中，一定程度上可以达到节约水资源，药剂资源，劳动力资源，优化工作环境等作用。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的一种导轨式机械臂喷雾系统的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的一种导轨式机械臂喷雾系统的工作原理示意图。

图3为本实用新型实施例2的一种导轨式机械臂喷雾系统的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例中提出的一种导轨式机械臂喷雾系统包括导轨1、运载车体2以及驱动模块3，运载车体2通过驱动模块3驱动在导轨1上滑动，导轨1下方连接有导轨支撑架11，运载车体2上设有喷雾模块4、植株生长信息检测模块5以及控制模块6，控制模块6的输入端连接植株生长信息检测模块5，控制模块6的输出端连接驱动模块3和喷雾模块4，控制模块6为单片机。

运载车体2的驱动方式可以为丝杆传动，驱动模块3包括丝杆31、步进电机32以及联轴器，丝杆31安装在导轨1内部，丝杆31上设有通过螺纹配合的丝杆螺母，运载车体1与丝杆螺母固定连接，步进电机32通过联轴器与丝杆31一端连接，步进电机32连接至控制模块6的输出端。

喷雾模块4包括机械臂41和喷雾机构，机械臂41通过底盘46安装在运载车体2底部，机械臂41具有四自由度，机械臂41包括依次活动连接的第一臂411、第二臂412和第三臂413，底盘42上设有第一舵机，第一舵机的转动轴与第一臂411的端部连接，第一臂411另一端设有第二舵机，第二舵机的转动轴连接第二臂412的端部，第二臂412的另一端设有第三舵机，第三舵机的转动轴连接第三臂413的端部，第一舵机、第二舵机和第三舵机通过舵机控制电路连接至控制模块6的输出端，机械臂41具有四自由度，机械臂41臂长可根据检测得到的植株信息进行改变，并围绕植株进行360°转动进行全方位喷雾。喷雾机构包括依次通过药液管45连接的药液容器42、液压泵43和雾化喷头44，药液容器42和液压泵43均设置在运载车体2上，液压泵43连接至控制模块6的输出端，雾化喷头44固定在机械臂41末端。

植株生长检测模块5包括图像采集器51、图像存储器52和图像处理器53，图像采集器51和图像存储器52均连接至图像处理器53的输入端，图像采集器51为摄像头，图像处理器53连接控制模块6的输入端。

本实施例的导轨式机械臂喷雾系统的工作过程为：控制模块6发送喷雾作业指令至驱动模块3，运载车体沿导轨寻迹运动，同时由控制模块6发送指令至植株生长检测模块5，图像采集器51开始采集植株图像并通过图像处理器53进行处理，经过图像处理器53处理的图像与图像存储器52中存储的图像进行对比，根据预先设定的阀值判别植株的位置、外形大小以及生长疏密状况(冠层间隙的大小)，将判别结果反馈至控制模块6，控制模块6根据植株的位置发送指令至驱动模块3使运载车体2暂停前进，同时根据植株的生长信息控制液压泵使药液达到合适的喷雾流速和流量，若植株生长尺寸较小则减小药液用量，若植株生长较为茂密则增大药液用量，并控制机械臂动作协调带动雾化喷头44对植株进行360°转动全方位精准喷雾，单株植株喷药完成后，停止喷雾，并驱动运载车体2继续前进，完成对下一植株的喷药作业。

实施例2

作为本实用新型的另一实施例，如图3所示，本实施例中提出的一种导轨式机械臂喷雾系统的其他结构与实施例1相同，在此不再赘述，运载车体2的驱动方式也可以为电机驱动，运载车体2底部安装有主动车轮组7和从动车轮组8，主动车轮组和从动车轮组并列设置，主动车轮组7包括两个通过车轴连接的主动车轮，从动车轮组8包括两个通过车轴连接的从动车轮，两个主动车轮之间的车轴上安装齿轮，通过齿轮啮合传动连接驱动电机9，驱动电机9安装在运载车体2底部，通过驱动电机9驱动两个主动车轮之间的车轴转动，从而实现主动车轮的转动，驱动电机9连接至控制模块6的输出端，作为优选的，主动车轮和从动车轮的车轮面上可设置凹槽，用于容设导轨1的单根轨道，从而实现运载车体2在导轨1上的稳定运行。

本实用新型提供的一种导轨式机械臂喷雾系统，将智能喷雾设备通过导轨支撑架架离地面至一定的高度，对于地形复杂以及植株株距较小等不便行走的中小型高度植株种植园有较好的适应性，通过自动化检测与定点喷雾的方式，减少了药物的浪费，提升了工作效率，同时也改善了劳动环境，降低了工作强度，可提高传统农业自动化与机械化水平，将具有自动喷雾系统的喷雾装置和高度灵活的机械臂相结合，一方面拓展了机械手在自动化生产领域的应用范围，另一方面在农业机器人领域，将机械臂引入施药的生产环节之中，一定程度上可以达到节约水资源，药剂资源，劳动力资源，优化工作环境等作用。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种导轨式机械臂喷雾系统，其特征在于，所述导轨式机械臂喷雾系统包括导轨、运载车体以及驱动模块，所述运载车体通过驱动模块驱动在导轨上滑动，所述运载车体上设有喷雾模块、植株生长信息检测模块以及控制模块，所述控制模块的输入端连接植株生长信息检测模块，所述控制模块的输出端连接驱动模块和喷雾模块，所述喷雾模块包括机械臂和喷雾机构，所述机械臂可旋转的安装在运载车体下方，所述喷雾机构包括依次通过药液管连接的药液容器、液压泵和雾化喷头，所述药液容器和液压泵均设置在运载车体上，所述液压泵连接连接至控制模块的输出端，所述雾化喷头固定在机械臂末端。

2.根据权利要求1所述的一种导轨式机械臂喷雾系统，其特征在于，所述运载车体的驱动方式为丝杆传动，所述驱动模块包括丝杆、步进电机以及联轴器，所述丝杆安装在导轨内部，所述丝杆上设有通过螺纹配合的丝杆螺母，所述运载车体与丝杆螺母固定连接，所述步进电机通过联轴器与丝杆一端连接。

3.根据权利要求2所述的一种导轨式机械臂喷雾系统，其特征在于，所述步进电机连接连接至控制模块的输出端。

4.根据权利要求1所述的一种导轨式机械臂喷雾系统，其特征在于，所述植株生长检测模块包括图像采集器、图像存储器和图像处理器，所述图像采集器和图像存储器均连接至图像处理器的输入端，所述图像处理器的输出端连接控制模块的输入端。

5.根据权利要求1所述的一种导轨式机械臂喷雾系统，其特征在于，所述机械臂通过底盘安装在运载车体底部，所述机械臂具有四自由度，所述机械臂包括依次活动连接的第一臂、第二臂和第三臂，所述底盘上设有第一舵机，所述第一舵机的转动轴与第一臂的端部连接，所述第一臂另一端设有第二舵机，所述第二舵机的转动轴连接第二臂的端部，所述第二臂的另一端设有第三舵机，所述第三舵机的转动轴与第三臂的端部连接。

6.根据权利要求5所述的一种导轨式机械臂喷雾系统，其特征在于，所述第一舵机、第二舵机和第三舵机通过舵机控制电路连接至控制模块的输出端。

7.根据权利要求4所述的一种导轨式机械臂喷雾系统，其特征在于，所述图像采集器为摄像头。

8.根据权利要求1所述的一种导轨式机械臂喷雾系统，其特征在于，所述控制模块为单片机。

9.根据权利要求1所述的一种导轨式机械臂喷雾系统，其特征在于，所述导轨下方连接有导轨支撑架。