CN208318037U - 一种全自动多药箱对靶喷药的轨道小车及对靶喷药系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动多药箱对靶喷药的轨道小车及对靶喷药系统，其中，轨道小车，包括：底座、以及安装在底座上的行走机构和喷药装置，所述底座上设有升降台，所述喷药装置设置在升降台上；升降台沿轨道小车行走方向的两端分别通过对应的升降机构与底座连接，所述升降台上设有检测升降台水平度的倾角传感器，升降机构依据倾角传感器的角度信号升降以调整升降台的水平状态。本实用新型提供的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车及对靶喷药系统，适用于高度变化较大的丘陵地带果园，能够精准实现全自动喷药过程。

Description

一种全自动多药箱对靶喷药的轨道小车及对靶喷药系统

技术领域

本实用新型涉及农业机械设备领域，具体涉及一种全自动多药箱对靶喷药的轨道小车及对靶喷药系统。

背景技术

随着机械设备自动化技术的发展，其在农业行业的应用也越来越广泛，各种药品喷洒机已开始普及，并逐渐代替人工作业。现有的药品喷洒机多采用拖拉机等农用车拖拽或背负药箱进行作业，这种方式投资少，使用方便，但作业范围受到农用车活动范围的限制，无法在地势较陡的果园内作业。

在丘陵山地地域的果园中，日常果园管理仍然大多依赖人工实现。采用人工对果树喷药，劳动强度大、效率低、药品浪费大。为提高喷药的效率和减少药品喷洒时对人体的伤害，喷药机械正趋向自动化。

实用新型内容

本实用新型提供了一种全自动多药箱对靶喷药的轨道小车及对靶喷药系统，适用于高度变化较大的丘陵地带果园，能够精准实现全自动喷药过程。

一种全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，包括：底座、以及安装在底座上的行走机构和喷药装置，所述底座上设有升降台，所述喷药装置设置在升降台上；

升降台沿轨道小车行走方向的两端分别通过对应的升降机构与底座连接，所述升降台上设有检测升降台水平度的倾角传感器，升降机构依据倾角传感器的角度信号升降以调整升降台的水平状态。

在高度变化较大的丘陵地带果园中，为了保证喷药过程的精准，喷药装置需要始终保持相对水平的工作状态，本实用新型中通过改变升降台的水平状态来保证喷药装置的工作状态。

所述升降机构为独立动作的两个，沿轨道小车行走方向依次布置在升降台的底部，当轨道小车行驶在高度变化较大的区域时，升降台发生倾斜，通过倾角传感器检测升降台倾斜的角度，并依据倾角传感器的角度信号控制相应的升降机构调整高度，保持升降台处于水平状态。

本实用新型中，利用两个升降机构托起升降台的高度差来补偿地面的高度差，使升降台在轨道小车行进方向上保持水平，在垂直于轨道小车行进方向上，升降台仍可能发生倾斜，由于喷药装置的喷射方向通常与轨道小车行进方向保持一致或夹角为锐角，升降台在垂直于轨道小车行进方向上的倾斜对喷药装置的工作状态影响不大。

作为优选，所述升降机构包括：相互铰接的第一支撑杆和第二支撑杆，其中，第一支撑杆的一端与底座铰接，另一端与升降台滑动配合；第二支撑杆的一端与升降台铰接，另一端与底座滑动配合，第一支撑杆或第二支撑杆与底座之间设有驱使升降台升降的驱动机构。

第一支撑杆和第二支撑杆通过转轴铰接，所述驱动机构可以为电动推杆，电动推杆的缸体与底座铰接，电动推杆的推杆与第一支撑杆或第二支撑杆铰接。

作为优选，第一支撑杆与升降台滑动配合的端部设有第一滑轮，升降台的底部设有与第一滑轮相配合的第一导轨；第二支撑杆与底座滑动配合的端部设有第二滑轮，底座上设有与第二滑轮相配合的第二导轨，第一导轨和第二导轨的延伸方向垂直于轨道小车的行走方向。

作为优选，所述升降台上设有至少三个物料箱，各物料箱通过带有控制阀的管路与喷药装置连通。

各物料箱用于盛装水以及相同或不同种类的药品，通过控制阀控制不同的物料或水进入喷药装置中进行喷洒。

作为优选，所述升降台上设有旋转台，所述喷药装置包括：

固定在旋转台上的支撑座；

安装在支撑座上的喷杆电机；

与喷杆电机联动且在竖直面内旋转的喷杆，该喷杆通过带有加压泵的管路与各物料箱连通；

安装在喷杆端部的雾化喷头。

通过旋转台和喷杆电机相互配合调整雾化喷头的喷射方向，控制雾化喷头精确对准用药部位进行喷洒。

作为优选，所述升降台上还设有废料回收箱，废料回收箱的入口处设有承接雾化喷头喷出废料的回收漏斗。

在更换药品种类时，用水对喷药装置进行清洗，防止不同药品间的影响及药品残留造成的误喷，清洗后的废料通过回收漏斗收集并存储在所述废料回收箱中，减少药品对环境的污染。

作为优选，所述行走机构包括：轴接在底座上的四个车轮，各车轮分别配置有行走电机和刹车机构；

每个车轮包括：

与行走电机输出轴联动的转轴；

固定套设在转轴上且相对布置的两块圆形板；

连接在两块圆形板之间的若干圆柱，各圆柱环绕圆形板的轴线均匀排布。

两块圆形板与转轴同轴线布置，各圆柱绕该轴线均匀排布。

作为优选，所述刹车机构包括：

与底座摆动连接的刹车杆；

驱动刹车杆进入相邻两圆柱间隙辅助刹车的刹车电机；

连接在刹车杆和底座之间驱动刹车杆远离车轮的复位弹簧。

在轨道小车喷药时，通过刹车电机驱动刹车杆进入相邻两圆柱间隙辅助刹车，有效地防止轨道小车在斜坡上停车作业时发生溜滑，确保喷药部位的精确，更好的适应于丘陵地果园。

刹车电机停止向刹车杆施力后，在复位弹簧的作用下，刹车杆脱离车轮，轨道小车可继续行进。

作为优选，所述升降台上还设有采集植物图像的摄像头、获取轨道小车位置信息的定位导航装置、以及供电的蓄电池。

本实用新型提供的轨道小车的运行过程通过控制系统进行自动控制，在中大型果园内根据输入的多任务进行路径规划和全自动精准对靶喷药，工作人员根据采集到的果树信息给轨道小车下达喷洒药物的多任务，轨道小车根据需喷药的果树位置及喷洒的药品种类规划出行走路径及任务顺序，依次全自动完成任务，生成工作报告，并返回起点。喷药植物的参数计算、工作台升降、喷药装置的旋转电机、喷杆电机和各电磁阀的运作都精确完成。

本实用新型中控制系统的软件控制算法采用现有技术实现。

本实用新型还提供了一种全自动多药箱对靶喷药系统，包括铺设在地面上的导轨、以及行走在导轨上的所述的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，所述导轨上设有与车轮上各圆柱相配合的凹槽。

各圆柱与凹槽之间的配合关系类似于齿条与齿轮之间的配合关系，消除根切现象，结构更简单，加工成本低。

本实用新型提供的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车及对靶喷药系统，适用于高度变化较大的丘陵地带果园，能够精准实现全自动喷药过程。

附图说明

图1为本实用新型全自动多药箱对靶喷药的轨道小车的侧视图；

图2为本实用新型全自动多药箱对靶喷药的轨道小车的俯视图；

图3为图1中的A向视图；

图4为本实用新型对靶喷药系统中，轨道小车的车轮与导轨配合部位的示意图；

图5为本实用新型全自动多药箱对靶喷药的轨道小车工作时的流程图。

图中：1、底座；2、升降台；3、药箱；4、支撑座；5、喷杆；6、雾化喷头；7、车轮；7a、圆形板；7b、圆柱；8、刹车杆；9、升降机构；91、第一支撑杆；92、第二支撑杆；93、第一滑轮；94、第二滑轮；95、第一导轨；96、第二导轨；97、驱动机构；10、水箱；11、蓄电池；12、防护罩；13、摄像头；14、废料回收箱；15、回收漏斗；16、旋转台；17、倾角传感器；18、加压泵；19、漏斗支架；20、凹槽；21、行走电机；22、减速箱；23、导轨；24、五通接头。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型全自动多药箱对靶喷药的轨道小车及对靶喷药系统做详细描述。

如图1、图2、图3所示，一种全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，包括：底座1、安装在底座1下方的行走机构、设置在底座1上方的升降台2、以及安装在升降台2上的物料箱以及喷药装置。

行走机构包括：轴接在底座1上的四个车轮7，各车轮7分别配置有行走电机21和刹车机构。每个车轮7包括：与行走电机21输出轴联动的转轴、固定套设在转轴上且相对布置的两块圆形板7a、以及连接在两块圆形板7a之间的若干圆柱7b。

行走电机21与转轴之间通过减速箱22提供动力，行走电机21通过螺栓固定在底座1下方，且行走电机21相对于车轮7位于轨道小车内侧。

两块圆形板7a与转轴同轴线设置，各圆柱7b环绕圆形板7a的轴线均匀排布。

如图1所示，刹车机构包括：与底座1摆动连接的刹车杆8、驱动刹车杆8进入相邻两圆柱7b间隙辅助刹车的刹车电机、以及连接在刹车杆8和底座1之间驱动刹车杆8远离车轮7的复位弹簧。

刹车杆8的一端通过转轴摆动连接在底座1下方，另一端带有与车轮7上相邻两圆柱7b间隙相配合的卡合部，刹车状态下，刹车电机推动刹车杆8的卡合部进入相邻两圆柱7b间隙，辅助刹车。刹车电机可采用步进电机。

复位弹簧的两端分别作用于刹车杆8和底座1，本实施例中，复位弹簧为套设在转轴上的卷簧，卷簧的一端与底座1固定连接，另一端与刹车杆8固定连接。

如图1所示，升降台2沿轨道小车行走方向(即图1中的B箭头指示方向)的两端分别通过对应的升降机构9与底座1连接，如图3所示，各升降机构9包括：相互铰接的第一支撑杆91和第二支撑杆92，其中，第一支撑杆91的一端与底座1铰接，另一端与升降台2滑动配合；第二支撑杆92的一端与升降台2铰接，另一端与底座1滑动配合，第一支撑杆91与底座1之间设有驱使升降台2升降的驱动机构97。

第一支撑杆91与升降台2滑动配合的端部设有第一滑轮93，升降台2的底部设有与第一滑轮93相配合的第一导轨95；第二支撑杆92与底座1滑动配合的端部设有第二滑轮94，底座1上设有与第二滑轮94相配合的第二导轨96，第一导轨95和第二导轨96的延伸方向垂直于轨道小车的行走方向。

驱动机构97可以采用电动推杆，电动推杆的缸体与底座1铰接，电动推杆的推杆与第二支撑杆92铰接。

如图2所示，升降台2上设有检测升降台2水平度的倾角传感器17(即坡度传感器)，升降机构9依据倾角传感器17的角度信号升降以调整升降台2的水平状态。

升降台2上设有旋转台16，喷药装置包括：固定在旋转台16上的支撑座4、安装在支撑座4上的喷杆5电机、与喷杆5电机联动且在竖直面(使用状态下)内旋转的喷杆5、以及安装在喷杆5端部的雾化喷头6。

旋转台16包括：固定在升降台2上的旋转电机，以及与旋转电机输出轴联动的转盘(使用状态下，转盘的旋转轴线垂直于升降台台面)，转盘的盘面平行于升降台2的台面，支撑座4固定在转盘的边缘上。

旋转电机和喷杆5电机均可以采用步进电机。喷杆5与雾化喷头6之间设有流量传感器和电磁阀，通过流量传感器和电磁阀控制雾化喷头6的喷药量，进一步提高喷施精度以及农药或肥料的利用率。

如图2所示，升降台2上设有三个药箱3和一个水箱10，各药箱3、水箱10和喷杆5分别通过管路连接至五通接头24，各管路上分别设有电磁阀，连接喷杆5和五通接头24的管路中设有加压泵18。

升降台2上还设有废料回收箱14，废料回收箱14的入口处设有承接雾化喷头6喷出废料的回收漏斗15，如图3所示，回收漏斗15通过漏斗支架19安装在升降台2上。回收漏斗15邻近喷雾装置布置。

三个药箱3、水箱10、废料回收箱14结构相似，顶部均设有进水口并配有密封旋盖，侧面设有出水口，内部设有水位传感器，三个药箱3的容积为16L，水箱10和废料回收箱14的容积均为20L。

废料回收箱14的密封旋盖上设有进料孔，回收漏斗15出口端连接有管路，管路一端伸入进料孔中，且管路与进料孔之间通过密封圈密封连接。

药箱3、水箱10和废料回收箱14均通过螺栓等可拆卸方式固定在升降台2上，方便更换和清洗。

如图2所示，升降台2上还设有采集植物图像的摄像头13、获取轨道小车位置信息的定位导航装置、供电的蓄电池11、以及控制系统。

摄像头13为双目摄像头，喷雾装置的左右两侧分别设置一个摄像头13。摄像头13、倾角传感器17、定位导航装置和控制系统分别设有防护罩，定位导航装置和控制系统均位于防护罩12内，且均远离喷雾装置布置。

如图4所示，与轨道小车相配合的导轨23上设有与车轮7上各圆柱7b相配合的凹槽20，凹槽20的内壁截面轮廓呈外摆线型，通过凹槽20与圆柱7b的配合实现轨道小车的精确位移控制。

如图5所示，本实用新型提供的轨道小车的工作过程如下：

(1)在各物料箱中盛装对应的药品和水，将药箱3和水箱10固定在升降台2上；

(2)向控制系统中输入多条喷药任务，控制系统规划任务执行顺序和行走路径；

(3)控制系统读取第一条任务的相关信息，并依据定位导航仪的信号控制行走电机21驱动车轮7行走至目的地；

(4)判断第一条任务中所需药品的药箱3中药量是否充足：

若不充足，在工作报告中写入因缺药未完成任务；

若充足，判断是否与上一次完成任务时所用药品相同：

若不相同，判断水箱10和废液回收箱中的水量，并清洗喷药装置，然后开启目标树木一侧双目摄像头摄像，并由图像数据测算树木数据；

若相同，直接开启目标树木一侧双目摄像头摄像，并由图像数据测算树木数据；

(5)判断图像数据中是否有病斑：

若有病斑，根据最大病斑位置，驱动升降台2升降，旋转电机和喷杆5电机动作，使雾化喷头6瞄准最大病斑位置，开启任务药箱3对应的电磁阀和喷药装置上的电磁阀开始喷药，通过流量传感器监测至完成设定药量的喷药后关闭电磁阀，完成喷药，写入工作报告；

若没有病斑，计算树冠中心位置，根据树冠位置，驱动升降台2升降，旋转电机和喷杆5电机动作，使雾化喷头6瞄准树冠中心，开启任务药箱3对应的电磁阀和喷药装置上的电磁阀开始喷药，通过流量传感器监测至完成设定药量的喷药后关闭电磁阀，完成喷药，写入工作报告；

(6)读取下一条任务，重复步骤(3)～步骤(5)，直至所有任务执行完毕，轨道小车回到出发点并输出完整工作报告等待工作人员读取。

整个运行过程中，根据倾角传感器17的数据调节升降台2的水平。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，包括：底座、以及安装在底座上的行走机构和喷药装置，其特征在于，所述底座上设有升降台，所述喷药装置设置在升降台上；

升降台沿轨道小车行走方向的两端分别通过对应的升降机构与底座连接，所述升降台上设有检测升降台水平度的倾角传感器，升降机构依据倾角传感器的角度信号升降以调整升降台的水平状态。

2.如权利要求1所述的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，其特征在于，所述升降机构包括：相互铰接的第一支撑杆和第二支撑杆，其中，第一支撑杆的一端与底座铰接，另一端与升降台滑动配合；第二支撑杆的一端与升降台铰接，另一端与底座滑动配合，第一支撑杆和/或第二支撑杆与底座之间设有驱使升降台升降的驱动机构。

3.如权利要求2所述的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，其特征在于，第一支撑杆与升降台滑动配合的端部设有第一滑轮，升降台的底部设有与第一滑轮相配合的第一导轨；第二支撑杆与底座滑动配合的端部设有第二滑轮，底座上设有与第二滑轮相配合的第二导轨，第一导轨和第二导轨的延伸方向垂直于轨道小车的行走方向。

4.如权利要求1所述的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，其特征在于，所述升降台上设有至少三个物料箱，各物料箱通过带有控制阀的管路与喷药装置连通。

5.如权利要求4所述的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，其特征在于，所述升降台上设有旋转台，所述喷药装置包括：

固定在旋转台上的支撑座；

安装在支撑座上的喷杆电机；

与喷杆电机联动且在竖直面内旋转的喷杆，该喷杆通过带有加压泵的管路与各物料箱连通；

安装在喷杆端部的雾化喷头。

6.如权利要求5所述的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，其特征在于，所述升降台上还设有废料回收箱，废料回收箱的入口处设有承接雾化喷头喷出废料的回收漏斗。

7.如权利要求1所述的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，其特征在于，所述行走机构包括：轴接在底座上的四个车轮，各车轮分别配置有行走电机和刹车机构；

每个车轮包括：

与行走电机输出轴联动的转轴；

固定套设在转轴上且相对布置的两块圆形板；

连接在两块圆形板之间的若干圆柱，各圆柱环绕圆形板的轴线均匀排布。

8.如权利要求7所述的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，其特征在于，所述刹车机构包括：

与底座摆动连接的刹车杆；

驱动刹车杆进入相邻两圆柱间隙辅助刹车的刹车电机；

连接在刹车杆和底座之间驱动刹车杆远离车轮的复位弹簧。

9.如权利要求1～8任一项所述的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，其特征在于，所述升降台上还设有采集植物图像的摄像头、获取轨道小车位置信息的定位导航装置、以及供电的蓄电池。

10.一种全自动多药箱对靶喷药系统，其特征在于，包括铺设在地面上的导轨、以及行走在导轨上的如权利要求1～9任一项所述的全自动多药箱对靶喷药的轨道小车，所述导轨上设有与车轮上各圆柱相配合的凹槽。