CN208590469U - 一种果园仿形低量喷雾机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种果园仿形低量喷雾机构，包括安装座，安装座上安装有支撑架，支撑架上安装有第一水平支撑板和第二水平支撑板，第一水平支撑板上联接有第一竖直支撑板，第一竖直支撑板上设置有水平滑轨，水平滑轨上设置有相互配合的第一滑块，第一滑块安装在支撑盒背面，支撑盒一侧上联接有水平丝杆联接座，水平丝杆联接座内设置有吻合的水平丝杆，水平丝杆通过水平步进电机驱动。本实用新型喷雾机架为左右对称结构，能够增加喷雾效率；本实用新型通过两套步进电机配合丝杆和三根电动推杆，采用单侧三喷雾头工作，工作空间可调，能进行不同果树行间距、不同喷雾角度的形状变化，优化了喷雾效果，增加了喷雾方向的可调性和适应性。

Description

一种果园仿形低量喷雾机构

技术领域

本实用新型涉及果园施药喷洒技术领域，具体为一种果园仿形低量喷雾机构。

背景技术

我国果园农药喷施作业的综合水平普遍较低，需要解决的问题是农药的冠层穿透率、药液分布均匀性与农药附着率，从而达到既有效防治病虫害，又减少农药用量实现低污染，即节能环保改善农业生态环境的目的。要解决以上问题，需要克服果树靶标边界仿形低量施药的难题。根据不同树冠高度和树型，研究基于机电控制技术的靶标边界仿形低量喷雾控制系统，包括仿形机构控制、雾流方向调节控制，以及作业时的同步控制等技术，实现果园病虫害高效低污染防治，为我国水果产业的安全生产提供技术与装备支撑是非常必要的。

所谓靶标边界仿形是根据果树树冠外形调节多喷头达到在树冠周围的分布为最佳给药位置；低量施药是以正确仿形为前提，即在合适的靶标位置下，调节相关参数实现给出最少的药量，并有效药物分布和附着，且高效防治病虫害。其难点在于果树树冠较大且大小不一，喷药装置的仿形机构几何尺寸大，并需要较大的调节范围，因此自动化的调节装置一般重量和惯量较大，这给自动调节过程带来困难。果园仿形低量喷雾机仿形对靶控制研究内容包括：靶标仿形机构运动调节控制系统的研究，使其在设定范围内任意定位； 定向喷雾作业自动调节控制系统的研究，实现喷雾参数（速度、喷雾量）实时最佳化。国内外已见仿形系统的研究：如华南农业大学工程学院的张建瓴、陈树军等从实现仿形运动的角度出发，设计一种果树仿形喷雾装置。该系统主要由仿形机构、喷雾部分和单片机检测及控制部分组成。仿形机构采用的是工业机械臂的结构，通过单片机控制各关节的步进电动机，使机构能够根据果树外形产生仿形运动，并按照靶标的形状调节喷头的位置，实现与靶标相仿形状下的精确喷雾。该种仿形机构具有先进性，但是适合用于较小树冠的果树的施药机械，因为较大的树冠需要较多关节的机械臂，需要增加系统刚度并且大大提高成本。另外该学院的王贵恩、洪添胜等设计了一种以单片机为核心的非接触式仿形喷雾位置控制系统, 即采用超声波位置传感器检测果树的位置和实际形状, 由系统控制步进电机带动喷头组运动, 使喷头在理想的喷雾距离下工作。为了适应喷雾对象和环境的不确定性, 设计了自适应模糊控制程序。中国农业大学工学院的张宾、陈志清等根据小型自走式喷雾机在田间固定轨道完成自动行走以及自动喷雾的作业要求，研制了基于单片机的喷雾机自动控制系统，利用线性霍尔器件远距离检测到磁标志的位置传感器，解决了田间喷雾机移动位置的信号传感问题。该控制系统可以实现自走式喷雾机的运动及喷雾控制。该控制系统只解决了喷雾机的自行走控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于主要针对适用于我国大部分密植性果园农药喷施作业的果树靶标边界仿形低量施药技术与装备，提高密集冠层果树的药液分布均匀性，攻克施药效率低下难点，提出一种对称式三自由度四杆机构及其结构设计，以解决制约实现果园病虫害高效低污染防治的关键问题，为我国水果产业的安全生产提供技术与装备支撑。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种果园仿形低量喷雾机构，包括安装座，所述安装座上安装有支撑架，所述支撑架上安装有第一水平支撑板和第二水平支撑板，第一水平支撑板上联接有第一竖直支撑板，第一竖直支撑板上设置有水平滑轨，水平滑轨上设置有相互配合的第一滑块，第一滑块安装在支撑盒背面，支撑盒一侧上联接有水平丝杆联接座，水平丝杆联接座内设置有吻合的水平丝杆，水平丝杆通过水平步进电机驱动；

第二水平支撑板上设置有竖直步进电机，竖直步进电机驱动竖直丝杆，竖直丝杆穿过吻合的竖直丝杆联接座，竖直丝杆联接座安装在第二竖直支撑板上，第二竖直支撑板上联接有第二滑块，第二滑块安装在相互配合的竖直滑轨上，竖直滑轨安装在支撑盒另一侧面上；

第二竖直支撑板上还安装有第三水平支撑板、第一电动推杆和第一L型支撑板，第三水平支撑板上安装有第一支撑座，第一支撑座上联接有联接件，联接件和第一喷雾头联接，第一电动推杆一端和第二竖直支撑板联接，第一电动推杆另一端和第二喷雾头联接，第一L型支撑板上联接有第二电动推杆，第二电动推杆一端和第一L型支撑板联接，第二电动推杆另一端和第三喷雾头联接。

作为上一步优选方案，所述喷雾机构为左右对称结构。

作为上一步优选方案，所述第一水平支撑板和第一竖直支撑板之间通过加强板紧固联接。

作为上一步优选方案，所述支撑盒底端和第二L型支撑板上端联接，第二L型支撑板下端和第二水平支撑板联接。

作为上一步优选方案，所述支撑盒上设置有第一通孔，第一通孔和水平丝杆相互配合。

作为上一步优选方案，所述第二竖直支撑板上设置有第二通孔，第一通孔和水平丝杆相互配合。

作为上一步优选方案，所述第一喷雾头上设置有第一喷雾头联接座，第一喷雾头联接座通过销轴和联接件一端联接，联接件另一端和第一支撑座侧面联接，第一支撑座上端通过销轴和第一滑杆一端联接，第一滑杆另一端通过销轴与第二喷雾头联接座、第三电动推杆一端联接，第三电动推杆另一端通过销轴和第三喷雾头联接座联接。

作为上一步优选方案，所述第一滑杆上设置有第一竖直轴承，第一竖直轴承上联接有第一竖直轴承联接座，第一竖直轴承联接座通过销轴和第一电动推杆一端联接。

作为上一步优选方案，所述第三电动推杆上设置有第二竖直轴承，第二竖直轴承上联接有第二竖直轴承联接座，第二竖直轴承联接座通过销轴和第二电动推杆一端联接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型喷雾机架为左右对称结构，能够增加喷雾效率；本实用新型通过两套步进电机配合丝杆和三根电动推杆，采用单侧三喷雾头工作，工作空间可调，能够进行不同果树行间距、不同喷雾角度的形状变化，优化了喷雾效果，增加了喷雾方向的可调性和适应性，从而使本实用新型应用更广。

2、本实用新型通过水平滑轨和竖直滑轨的丝杠螺母副配合，使第二竖直支撑板能够进行水平和竖直移动，以增强喷雾头对不同树冠的适应性，增加了在水平方向X轴方向和竖直方向Z轴方向的平移机构，并进行详细的结构设计，从而使三个喷雾头能够进行较大幅度水平和竖直移动，将轻质的四杆机构安装于水平和竖直方向的丝杠螺母副机构内，使得悬臂梁尺寸大大减小，降低了悬臂的重量，提高了整机刚度。

3、采用步进电机作为仿形架的主要驱动执行机构，结构紧凑，不增加喷雾机的体积，尽管在质量上稍有增加，但是比起目前其它的自动仿形结构在质量上要大大减轻，这就拓宽了该仿形机构的应用空间，可适应不同大小树冠的仿形，尤其可以克服目前其它一些仿形机构对大树冠仿形的困难。

附图说明

图1为本实用新型正面立体结构示意图；

图2为本实用新型后面立体结构示意图；

图3为本实用新型图1A处放大示意图；

图4为本实用新型图1B处放大示意图；

图5位本实用新型对称式三自由度四杆机构示意图；

图6为本实用新型水平丝杆联接分解结构示意图；

图7为本实用新型竖直丝杆联接分解结构示意图。

图中：1、安装座，2、支撑架，3、第一水平支撑板，4、第一竖直支撑板，5、水平滑轨，6、第一滑块，7、支撑盒，8、第二L型支撑板，9、第二水平支撑板，10、竖直滑轨，11、第二滑块，12、第二竖直支撑板，13、水平丝杆联接座，14、水平步进电机，15、水平步进电机固定座，16、竖直步进电机，17、第三水平支撑板，18、联接件，19、第一喷雾头，20、第一电动推杆，21、第一竖直轴承，22、第一滑杆，23、第二喷雾头，24、第二喷雾头联接座，25、第二电动推杆，26、第二竖直轴承联接座，27、第二竖直轴承，28、第三电动推杆，29、第三喷雾头联接座，30、第三喷雾头，31、销轴，32、第一L型支撑板，33、第一支撑座，34、加强板，35、水平丝杆，36、第一通孔，37、第二通孔，38、竖直丝杆，39、竖直丝杆联接座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图7，一种果园仿形低量喷雾机构，包括安装座1，所述安装座1上安装有支撑架2，所述支撑架2上安装有第一水平支撑板3和第二水平支撑板9，第一水平支撑板3上联接有第一竖直支撑板4，第一竖直支撑板4上设置有水平滑轨5，水平滑轨5上设置有相互配合的第一滑块6，第一滑块6安装在支撑盒7背面，支撑盒7一侧上联接有水平丝杆联接座13，水平丝杆联接座13内设置有吻合的水平丝杆35，水平丝杆35通过水平步进电机14驱动；

第二水平支撑板9上设置有竖直步进电机16，竖直步进电机16驱动竖直丝杆41，竖直丝杆41穿过吻合的竖直丝杆联接座39，竖直丝杆联接座39安装在第二竖直支撑板12上，第二竖直支撑板12上联接有第二滑块11，第二滑块11安装在相互配合的竖直滑轨10上，竖直滑轨10安装在支撑盒7另一侧面上；

第二竖直支撑板12上还安装有第三水平支撑板17、第一电动推杆20和第一L型支撑板32，第三水平支撑板17上安装有第一支撑座33，第一支撑座33上联接有联接件18，联接件18和第一喷雾头19联接，第一电动推杆20一端和第二竖直支撑板12联接，第一电动推杆20另一端和第二喷雾头23联接，第一L型支撑板32上联接有第二电动推杆25，第二电动推杆25一端和第一L型支撑板32联接，第二电动推杆25另一端和第三喷雾头30联接。

作为上一步优选方案，所述第一水平支撑板3和第一竖直支撑板4之间通过加强板34紧固联接。

作为上一步优选方案，所述支撑盒7底端和第二L型支撑板8上端联接，第二L型支撑板8下端和第二水平支撑板12联接。

作为上一步优选方案，所述支撑盒7上设置有第一通孔36，第一通孔36和水平丝杆35相互配合。

作为上一步优选方案，所述第二竖直支撑板12上设置有第二通孔37，第一通孔37和水平丝杆38相互配合。

作为上一步优选方案，所述第一喷雾头19上设置有第一喷雾头联接座，第一喷雾头联接座通过销轴31和联接件18一端联接，联接件18另一端和第一支撑座33侧面联接，第一支撑座33上端通过销轴31和第一滑杆22一端联接，第一滑杆22另一端通过销轴31与第二喷雾头联接座24、第三电动推杆28一端联接，第三电动推杆28另一端通过销轴31和第三喷雾头联接座29联接。

作为上一步优选方案，所述第一滑杆22上设置有第一竖直轴承21，第一竖直轴承21上联接有第一竖直轴承联接座，第一竖直轴承联接座通过销轴和第一电动推杆20一端联接。

作为上一步优选方案，所述第三电动推杆28上设置有第二竖直轴承27，第二竖直轴承27上联接有第二竖直轴承联接座26，第二竖直轴承联接座26通过销轴和第二电动推杆25一端联接。

具体工作原理：

请阅图1至图5，本仿形低量喷雾机架的工作原理是通过调节三个喷雾头（安装于机构末端）来实现果树仿形施药，要求各个喷雾头与树冠距离适中，角度合适。三个独立喷雾头安装于对称式三自由度四杆机构上，调整三个电动推杆的伸长量可以改变机构末端的空间位置，在此基础上，针对不同果树的行间距和树冠形状，只需反向调节单个（或多个）电动推杆的伸缩量。考虑到不同种类、不同生长时期的果树空间尺寸存在较大差异，只靠电动推杆的伸缩量不能满足喷雾头调整要求，本实用新型将三自由四杆机构和丝杠螺母副机构组合并有效联接，使得三自由度四杆机构能够在水平方向（X轴方向）和竖直方向（Z轴方向）整体直线移动，大大增加了系统的可调性和喷雾作业的可适应性。

喷雾施药机构从功能上主要由第一电动推杆20、第二电动推杆25、第三电动推杆28、第一滑杆22、第一喷雾头19、第二喷雾头23、第三喷雾头30、水平方向调节电机14、竖直方向调节电机16和安装座1构成。竖直方向位移机构16固定于底座1上，竖直方向位移机构16内部设计为以丝杆螺母机构，由步进电机直接驱动，来实现仿形架整体在竖直方向移动；水平方向调节机构14和第二L型支撑板有效联接，也是一丝杆螺母机构，来实现仿形架整体在水平方向移动；第一电动推杆20和第二电动推杆25固定于第二竖直支撑板12上，同时通过第一滑杆22和第三电动推杆28有效联接；第二电动推杆25和第三电动推杆28之间通过移动副和转动副联接，第三电动推杆28和第一滑杆22之间为转动副；第一滑杆22和第一电动推杆20之间既有转动副也有移动副；第一滑杆22与水平位移机构转动副相连；第三喷雾头30安装于第三电动推杆28伸出端；第二喷雾头23安装于第三电动推杆28和第一滑杆22铰接处；第一喷雾头19安装于水平位移机构的立柱上。第一电动推杆20和第二电动推杆25相配合伸缩运动可以使得第二喷雾头23的位置根据树冠仿形需要在平面内发生变化；同时也可以根据树冠高度来调节第三电动推杆28的伸缩运动来达到调整第三喷雾头30的位置。左右两侧完全对称，原理相同。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种果园仿形低量喷雾机构，包括安装座，其特征在于，所述安装座上安装有支撑架，所述支撑架上安装有第一水平支撑板和第二水平支撑板，第一水平支撑板上联接有第一竖直支撑板，第一竖直支撑板上设置有水平滑轨，水平滑轨上设置有相互配合的第一滑块，第一滑块安装在支撑盒背面，支撑盒一侧上联接有水平丝杆联接座，水平丝杆联接座内设置有吻合的水平丝杆，水平丝杆通过水平步进电机驱动；

第二水平支撑板上设置有竖直步进电机，竖直步进电机驱动竖直丝杆，竖直丝杆穿过吻合的竖直丝杆联接座，竖直丝杆联接座安装在第二竖直支撑板上，第二竖直支撑板上联接有第二滑块，第二滑块安装在相互配合的竖直滑轨上，竖直滑轨安装在支撑盒另一侧面上；

第二竖直支撑板上还安装有第三水平支撑板、第一电动推杆和第一L型支撑板，第三水平支撑板上安装有第一支撑座，第一支撑座上联接有联接件，联接件和第一喷雾头联接，第一电动推杆一端和第二竖直支撑板联接，第一电动推杆另一端和第二喷雾头联接，第一L型支撑板上联接有第二电动推杆，第二电动推杆一端和第一L型支撑板联接，第二电动推杆另一端和第三喷雾头联接。

2.根据权利要求1所述的一种果园仿形低量喷雾机构，其特征在于：所述喷雾机构为左右对称结构。

3.根据权利要求1所述的一种果园仿形低量喷雾机构，其特征在于：所述第一水平支撑板和第一竖直支撑板之间通过加强板紧固联接。

4.根据权利要求1所述的一种果园仿形低量喷雾机构，其特征在于：所述支撑盒底端和第二L型支撑板上端联接，第二L型支撑板下端和第二水平支撑板联接。

5.根据权利要求1或4所述的一种果园仿形低量喷雾机构，其特征在于：所述支撑盒上设置有第一通孔，第一通孔和水平丝杆相互配合。

6.根据权利要求1所述的一种果园仿形低量喷雾机构，其特征在于：所述第一喷雾头上设置有第一喷雾头联接座，第一喷雾头联接座通过销轴和联接件一端联接，联接件另一端和第一支撑座侧面联接，第一支撑座上端通过销轴和第一滑杆一端联接，第一滑杆另一端通过销轴与第二喷雾头联接座、第三电动推杆一端联接，第三电动推杆另一端通过销轴和第三喷雾头联接座联接。

7.根据权利要求6所述的一种果园仿形低量喷雾机构，其特征在于：所述第一滑杆上设置有第一竖直轴承，第一竖直轴承上联接有第一竖直轴承联接座，第一竖直轴承联接座通过销轴和第一电动推杆一端联接。

8.根据权利要求6所述的一种果园仿形低量喷雾机构，其特征在于：所述第三电动推杆上设置有第二竖直轴承，第二竖直轴承上联接有第二竖直轴承联接座，第二竖直轴承联接座通过销轴和第二电动推杆一端联接。