CN208113871U - 一种基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于农业机械技术领域，公开了一种基于Wi‑Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机，通过自建Wi‑Fi热点和2.4G通讯双模块无限网络构建平台，实现喷药设备在全程人工监控下同时对设备行走两旁的果树进行施药，并且整个施药过程中使得果树处于雾状药物笼罩中，全方位施药。并且由于采用遥控控制，使得操作人员可远离作业环境，保护作业者身心健康。本实用新型基于Wi‑Fi环境下可视遥控果园高效脉冲喷雾机，可使操作者远离作业园区并具有雾化程度高靶向附着性好，解决果园喷药问题，减轻果农喷药工作负担，保障果农身心健康。

Description

一种基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机

技术领域

本实用新型属于农业机械技术领域，尤其涉及一种基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：随着生活水平提高，人们对水果需求量增大。加之现代果园规模化，标准化，矮植化，密植化以及果农对健康的关注保障施药者人身健康等都对传统喷药作业作业机具提出新要求。目前，果园喷药作业主要由人工进地作业完成。人工作业存在以下不利因素：1、多数农作物药物对人体有害，可直接或潜在影响人体病变。2、人工作业效率低下，不仅增加作业者身心负担，更重要的是耽搁农时。3、药物利用率低，人工喷药会造成喷施不均匀，药物漏滴，雾化程度差，不能有效附着靶标。现阶段有一些喷药装置设备应用于果园作业，但这些设备还存在以下弊端：1、传统设备需要人工背负作业或者由人工直现场接控制多冲程喷药设备施药，相关作业人员必须进地，不能由设备自主完成果园喷药过程。2、传统设备利用压力差将水流通过喷头雾化，这种雾化程度较低，大部分药物因雾化后直径过大，不能长时间悬浮空中，不能有效作用于靶标。3、传统设备一般采用人工背负或农用运输车作为承载工具搭载三缸式喷药机，机具整体庞杂不适合现代矮化果园的建园标准及作业要求。4、农用运输车作为承载工具的喷药设备虽然较人工背负喷雾机效率有很大提升，但是其行使操作和喷药操作不能由一人同时完成，操作也过于复杂。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)需要人工参与进地作业，不能自主完成果园喷药全过程。

(2)喷药喷头形成的雾化程度低下，大部分药物未能作用于靶标。

(3)机具庞杂不适合现代矮化果园的建园标准及作业要求，操作复杂解决上述技术问题的难度和意义：

机具在设计中先后对几项技术关键点进行攻关。底盘选择上最先选择了履带式地盘作为承载平台，但在实际试验中发现由于非标准果园使用的是起陇漫灌的方式，园间地面极度不平整，履带式不仅地盘低并且上方喷药机具载荷轻在园间很容易发生卡滞，并且在整个运动工作中平稳性较差。因此最后选择了轮式独立悬挂底盘，较好的解决了机具行进中的问题。现有的喷药设备大多采用增压后通过喷口螺旋将药液打散形成雾化状态，但由于人工背负设备加压后压力较小，很难在喷口处形成很好的雾化效果，而现有的多缸机械式增压设备虽然解决了增压的问题，但整体机具庞大，不适合在狭小的果园林间穿行，并且一般都采用农用机动车承载更增大了机具的体积。目前还有依靠机械增压后采用风扇鼓风的设备，效果较多缸喷药设备效果更好，但设备的整体体积更大，不适合林间行走转向。因此急需一种体积小雾化效果好的设备不但减轻人工劳作更要适合现代果园现状。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机。

本实用新型是这样实现的，一种基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机，所述基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机包括：

采用自建Wi-Fi热点和2.4G通讯双模块配合连接行驶模块、配药模块、喷药模块、无线可视操控模块、安全避障模块、供电模块，在施药过程中实时进行控制调节，完成喷药作业的Wi-Fi中央控制器模块；

用于驱动车身的行驶模块；由24V供电模块供电，由HLK-M30 Wi-Fi中央控制器模块控制后驱动电机起停，电机经减速齿轮箱减速后通过链条驱动后轮轮轴，从而驱动后轮转动，完成前进动力输出。在果园较复杂环境下选择独立前悬挂，每个车轮用螺旋弹簧安装在车架下方，这样可以最大限度的保证一轮前进过程中发生跳动时另外一轮不受影响，使得车身稳定性提高。通过24V供电模块供电，由HLK-M30 Wi-Fi中央控制器模块控制驱动转向电机，驱动转向电机通过转向带驱动前转向轮，完成转向动作。整个前后驱动电机、轮轴、悬挂等均通过螺栓连接固定在车身车车架上。

安装有小型搅拌电机的药箱和配备小型搅拌电机的水箱组成，对药箱进行搅拌的配药模块；小型搅拌电机的药箱和小型搅拌电机的水箱均放置于焊接于车身的金属框内，上方通过电机座安装小型搅拌电机，小型搅拌电机均由HLK-M30 Wi-Fi中央控制器模块控制，预先设置程序完成药箱个水箱搅拌，使药液均匀。

用于摆动，完成定点施药的喷药模块；该模块由螺栓连接在车架顶端的摆动的承载云台和采用脉冲式喷气发动机原理的喷药设备组成。承载云台由HLK-M30 Wi-Fi中央控制器模块控制安装于云台下的转向舵机驱动，可通过控制电机角度直接驱动承载云台带动喷药设备的上下左右转动，在喷药过程中可以采用预先设定程序摆动，也可实施可视人工干预完成精准定点施药。

通过自建Wi-Fi热点和2.4G通讯双模块匹配用户终端可视操作系统无线连接，将行走状态、园间道路实时反映在终端可视操作系统的无线可视操控模块；可视模块由螺栓将四向承载云台固定于车架前端，底部由带有小型舵机的四向承载云台在受到HLK-M30Wi-Fi中央控制器模块控制下可实现通过终端操控无线摄像头垂直上下旋转120°，水平旋转360°的转动，以达到更广阔的视野和监控范围。

用于在运行工作中及时报警并避开障碍物，保护设备安全的安全避障模块；安全避障模块采用宽电压输入，检测距离可调，三线制接口。通过自带螺纹直接安装于机架前端预先开好螺纹孔内，通过24V供电模块变压后供电。

用于进行供电，电压转换，电量预估报警的供电模块。

进一步，所述行驶模块的前轮采用独立悬挂转向方式，后轮非独立悬挂作为动力输出轮，每个车轮用螺旋弹簧安装在车架下方。

进一步，所述基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机进一步包括：驱动电机；驱动电机通过驱动链条带动后驱动轮完成动力输出；Wi-Fi中央控制器模块控制的转向电机通过转向带带动前转向轮完成转向；Wi-Fi中央控制器模块控制的配药模块协同Wi-Fi中央控制器模块控制的喷药模块、承载喷药模块的承载云台完成喷药，安全避障模块预警后回传信息给Wi-Fi中央控制器模块控制驱动电机完成急停动作。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：Wi-Fi中央控制器模块采用多通道处理方式，采用自建Wi-Fi热点和2.4G通讯双模块配合连接行驶模块、配药喷药模块、无线可视操控模块、安全避障模块、供电模块，在整个施药过程中可实时进行控制调节，完成喷药作业，也可在不同环境下根据需要切换操作通道。在果园较复杂环境下选择采用独立前悬挂，每个车轮用螺旋弹簧安装在车架下方，可以最大限度的保证一轮在前进过程中发生跳动时另外一轮不受影响，使得车身稳定性提高。前轮采用独立控制的大扭矩舵机驱动转向，操作方便可靠。承载云台由舵机驱动，可完成喷药模块的上下左右转动，在喷药过程中可以采用预先设定程序摆动，也可实施可视人工干预完成精准定点施药。无线可视操控模块通过自建Wi-Fi热点和2.4G通讯双模块匹配用户终端可视操作系统(手机、电脑pad)进行无线连接，将行走状态、园间道路实时反映在终端可视操作系统上，并且可以通过终端操控无线摄像头垂直上下旋转120°，水平旋转360°的转动，以达到更广阔的视野和监控范围。安全避障模块采用工作电压DC4.5—9V宽电压输入，检测距离可调(1～80cm)，三线制接口(GND,VCC,OUT)可在运行工作中及时报警并避开障碍物，保护设备安全。供电模块对整个设备进行供电，电压转换，电量预估报警，保证设备的安全可靠运行。

本实用新型通过自建Wi-Fi热点和2.4G通讯双模块无限网络构建平台，实现喷药设备在全程人工监控下同时对设备行走两旁的果树进行施药，并且整个施药过程中使得果树处于雾状药物笼罩中，全方位施药。并且由于采用遥控控制，使得操作人员可远离作业环境，保护作业者身心健康。本实用新型基于Wi-Fi环境下可视遥控果园高效脉冲喷雾机，可使操作者远离作业园区并具有雾化程度高靶向附着性好，解决果园喷药问题，减轻果农喷药工作负担，保障果农身心健康。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机的原理示意图；

图3是本实用新型实施例提供的手持端界面操作示意图；

图4是本实用新型实施例提供的喷药田间工作示意图；

图中：1、Wi-Fi中央控制器模块；2、驱动电机；3、驱动链条；4、后驱动轮；5、转向电机；6、转向带；7、前转向轮；8、配药模块；9、喷药模块；10、承载云台；11、无线可视操控模块；12、安全避障模块；13、供电模块。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

本实用新型可在矮化、密植的现代果园中由人工实时可视遥控，采用脉冲震爆式同时喷施两行果树，并且在果树顶部、底部以及叶片正面反面均可施药。也可在机具行进中，针对回传图像对果树进行定点、定量施药。

如图1所示，本实用新型实施例提供的基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机包括：Wi-Fi中央控制器模块1、驱动电机2、驱动链条3、后驱动轮4、转向电机5、转向带6、前转向轮7、配药模块8、喷药模块9、承载云台10、无线可视操控模块11、安全避障模块12、供电模块13。

Wi-Fi中央控制器模块1采用HLK-M30 Wi-Fi中央控制器模块；无线可视操控模块11采用TST-TQU无线可视操控模块；安全避障模块12采用E18-D80NK安全避障模块；供电模块13采用24V供电模块。

Wi-Fi中央控制器模块1，采用多通道处理方式，采用支持802.11b/g/n协议，支持TCP Server/TCP Client/UDP Server/UDP Client工作方式支持DHCP DNS HTTP高级应用层协议，支持用手机APP控制模块一键连接普通无线路由器，也可通过基于nRF24L01P的2.4G通讯模块配合控制行驶模块、配药模块8、喷药模块9、无线可视操控模块11、安全避障模块12、供电模块13，在施药过程中可实时进行控制调节，完成喷药作业，也可在不同环境下根据需要切换操作通道。

行驶模块采用典型轮式结构，前轮采用独立悬挂转向方式，后轮非独立悬挂作为动力输出轮，车轮驱动方式是电机经过减速器后经过链条直接驱动车轮的车轴。在果园较复杂环境下选择采用独立前悬挂，每个车轮用螺旋弹簧安装在车架下方，最大限度的保证一轮在前进过程中发生跳动时另外一轮不受影响，使得车身稳定性提高；前轮采用独立控制的大扭矩舵机驱动转向，操作方便可靠。

配药模块喷药模块分为配药模块8、喷药模块9和承载云台10三部分；

配药模块8安装有小型搅拌电机的药箱和配备小型搅拌电机的水箱组成，在整个施药过程中对药箱进行搅拌使得药物均匀不沉淀；

喷药模块9采用脉冲式喷气发动机原理，药机发动时，当空气被喷出燃烧室，燃烧室内便产生一个真空，迫使即将被喷出排气管的火焰吸回燃烧室，喷管已经排出了火焰并吸入了新鲜空气，循环一次又一次地重复直到工作结束。承载云台10由舵机驱动，可完成喷药模块9的上下左右转动，在喷药过程中可以采用预先设定程序摆动，也可实施可视人工干预完成精准定点施药。

无线可视操控模块11通过自建Wi-Fi热点和2.4G通讯双模块匹配用户终端可视操作系统(手机、电脑pad)进行无线连接，将行走状态、园间道路实时反映在终端可视操作系统上，并且可以通过终端操控无线摄像头垂直上下旋转120°，水平旋转360°的转动，以达到更广阔的视野和监控范围。

安全避障模块12采用工作电压DC4.5—9V宽电压输入，检测距离可调(1～80cm)，三线制接口(GND,VCC,OUT)可在运行工作中及时报警并避开障碍物，保护设备安全。

供电模块13对整个设备进行供电，电压转换，电量预估报警，保证设备的安全可靠运行。

下面结合附图对本实用新型的应用原理作进一步的描述。

本实用新型的基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机包括：Wi-Fi中央控制器模块1、以及Wi-Fi中央控制器模块1控制的驱动电机2，驱动电机2通过驱动链条3带动后驱动轮4完成动力输出；受Wi-Fi中央控制器模块1控制的转向电机5通过转向带6带动前转向轮7完成转向；受Wi-Fi中央控制器模块1控制的配药模块8协同受所述Wi-Fi中央控制器模块1控制的喷药模块9、承载喷药模块9的承载云台10完成喷药，受Wi-Fi中央控制器模块1无线可视操控模块11完成可视回传操作，安全避障模块12预警后回传信息给所述Wi-Fi中央控制器模块1控制驱动电机2完成急停动作，上述模块均由供电模块13完成变压供电。用于驱动车身的行驶模块；由24V供电模块供电，由HLK-M30 Wi-Fi中央控制器模块控制后驱动电机起停，电机经减速齿轮箱减速后通过链条驱动后轮轮轴，从而驱动后轮转动，完成前进动力输出。在果园较复杂环境下选择独立前悬挂，每个车轮用螺旋弹簧安装在车架下方，这样可以最大限度的保证一轮前进过程中发生跳动时另外一轮不受影响，使得车身稳定性提高。通过24V供电模块供电，由HLK-M30 Wi-Fi中央控制器模块控制驱动转向电机，驱动转向电机通过转向带驱动前转向轮，完成转向动作。整个前后驱动电机、轮轴、悬挂等均通过螺栓连接固定在车身车车架上。安装有小型搅拌电机的药箱和配备小型搅拌电机的水箱组成，对药箱进行搅拌的配药模块；小型搅拌电机的药箱和小型搅拌电机的水箱均放置于焊接于车身的金属框内，上方通过电机座安装小型搅拌电机，小型搅拌电机均由HLK-M30 Wi-Fi中央控制器模块控制，预先设置程序完成药箱个水箱搅拌，使药液均匀。用于摆动，完成定点施药的喷药模块；该模块由螺栓连接在车架顶端的摆动的承载云台和采用脉冲式喷气发动机原理的喷药设备组成。承载云台由HLK-M30 Wi-Fi中央控制器模块控制安装于云台下的转向舵机驱动，可通过控制电机角度直接驱动承载云台带动喷药设备的上下左右转动，在喷药过程中可以采用预先设定程序摆动，也可实施可视人工干预完成精准定点施药。通过自建Wi-Fi热点和2.4G通讯双模块匹配用户终端可视操作系统无线连接，将行走状态、园间道路实时反映在终端可视操作系统的无线可视操控模块；可视模块由螺栓将四向承载云台固定于车架前端，底部由带有小型舵机的四向承载云台在受到HLK-M30Wi-Fi中央控制器模块控制下可实现通过终端操控无线摄像头垂直上下旋转120°，水平旋转360°的转动，以达到更广阔的视野和监控范围。用于在运行工作中及时报警并避开障碍物，保护设备安全的安全避障模块；安全避障模块采用宽电压输入，检测距离可调，三线制接口。通过自带螺纹直接安装于机架前端预先开好螺纹孔内，通过24V供电模块变压后供电。在果园喷药开始前预先加入水和药由手持端按压搅拌按键，接收端受所述Wi-Fi中央控制器模块1控制的配药模块8进行药物搅拌，再由手持端按压喷药按键接收端受所述Wi-Fi中央控制器模块1控制的喷药模块8进行脉冲式振荡喷药。整个过程中承载云台10可以采用预先设定程序摆动，也可实施可视人工干预完成精准定点施药。

Wi-Fi中央控制器模块1可独立完成对整个机具的控制，当无线可视操控模块11受手持终端发出相关指令后，接收到的命令优先执行。

Wi-Fi中央控制器模块1控制的驱动电机2，通过驱动链条3带动后驱动轮4完成动力输出；受Wi-Fi中央控制器模块1控制的转向电机5通过转向带6带动前转向轮7完成转向。在操作者可通过图3视频窗口界面实时监控整个行进过程，并可根据需要手持端控制按键进行起停、转向等操作。

Wi-Fi中央控制器模块1控制的配药模块8协同受Wi-Fi中央控制器模块1控制的喷药模块9、承载喷药模块9的承载云台10完成喷药。操作者可通过图3视频窗口界面实时监控整个喷药过程，并可根据需要手持端云台按键进行喷药操作的上扬、下沉、左右旋转等操作。

Wi-Fi中央控制器模块1无线可视操控模块11完成可视回传操作，安全避障模块12预警后回传信息给Wi-Fi中央控制器模块1控制驱动电机2完成急停动作。通过图3手持端可操控Wi-Fi中央控制器模块1控制的配药模块8进行药物搅拌，协同Wi-Fi中央控制器模块1控制的喷药模块9完成喷药。通过图3手持端可随时了解药量和电量信息。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机，其特征在于，所述基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机包括：

采用自建Wi-Fi热点和2.4G通讯双模块配合连接行驶模块、配药模块、喷药模块、无线可视操控模块、安全避障模块、供电模块，在施药过程中实时进行控制调节，完成喷药作业的Wi-Fi中央控制器模块；

用于驱动车身的行驶模块；由24V供电模块供电，由Wi-Fi中央控制器模块控制后驱动电机起停，电机经减速齿轮箱减速后通过链条驱动后轮轮轴，每个车轮用螺旋弹簧安装在车架下方，通过24V供电模块供电，由Wi-Fi中央控制器模块控制驱动转向电机，前后驱动电机、轮轴、悬挂通过螺栓连接固定在车身车架上；

安装有小型搅拌电机的药箱和配备小型搅拌电机的水箱组成，对药箱进行搅拌的配药模块；

用于摆动，完成定点施药的喷药模块；

通过自建Wi-Fi热点和2.4G通讯双模块匹配用户终端可视操作系统无线连接，将行走状态、园间道路实时反映在终端可视操作系统的无线可视操控模块；

用于在运行工作中及时报警并避开障碍物，保护设备安全的安全避障模块；

用于进行供电，电压转换，电量预估报警的供电模块。

2.如权利要求1所述的基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机，其特征在于，所述行驶模块的前轮采用独立悬挂转向方式，后轮非独立悬挂作为动力输出轮，每个车轮用螺旋弹簧安装在车架下方。

3.如权利要求1所述的基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机，其特征在于，所述基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机进一步包括：驱动电机；驱动电机通过驱动链条带动后驱动轮完成动力输出；Wi-Fi中央控制器模块控制的转向电机通过转向带带动前转向轮完成转向；Wi-Fi中央控制器模块控制的配药模块协同Wi-Fi中央控制器模块控制的喷药模块、承载喷药模块的承载云台完成喷药，安全避障模块预警后回传信息给Wi-Fi中央控制器模块控制驱动电机完成急停动作。

4.如权利要求1所述的基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机，其特征在于，所述小型搅拌电机的药箱和小型搅拌电机的水箱均放置于焊接于车身的金属框内，上方通过电机座安装小型搅拌电机。

5.如权利要求1所述的基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机，其特征在于，所述喷药模块由螺栓连接在车架顶端的摆动的承载云台和采用脉冲式喷气发动机原理的喷药设备组成；承载云台由Wi-Fi中央控制器模块控制安装于云台下的转向舵机驱动。

6.如权利要求1所述的基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机，其特征在于，所述可视模块由螺栓将四向承载云台固定于车架前端，底部由带有小型舵机的四向承载云台在受到Wi-Fi中央控制器模块控制实现通过终端操控无线摄像头垂直上下旋转120°，水平旋转360°的转动。

7.如权利要求1所述的基于Wi-Fi环境下的可视遥控果园高效脉冲喷雾机，其特征在于，所述安全避障模块通过自带螺纹直接安装于机架前端预先开好螺纹孔内，通过24V供电模块变压后供电。