CN213784122U - 一种多功能农用机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种多功能农用机器人，其包括肥、土壤混合搅拌母仓和驱动模块，肥、土壤混合搅拌母仓通过快速锁定装置安装在驱动模块上方；驱动模块为轮式或履带式驱动底盘，肥、土壤混合搅拌母仓包括：旋转挖斗、封闭式土壤上输送带、人体接近安全传感器、激光雷达/RFID/视觉识别系统、肥料仓模块、液态叶面施肥或农药模块、土壤仓模块、肥/土混合搅拌模块、机器人控制中心、土壤下料铺平装置、称重模块和混合肥土下料口。本实用新型实现开沟挖土、实时养分检测分析、配肥、混肥、施肥、自动回填全流程一次性完成。可在大型机械无法进入的果园、小块土地、茶园、丘陵、山地等不同的地形和土质进行作业。
Description
技术领域
本实用新型涉及农用机械领域，尤其是涉及一种多功能农用机器人。
背景技术
土壤是一种非常复杂的物质，有机物和无机物共存，固体、液体和气体交织，植物和微生物相互依赖，农作物的生长与土壤中氮、磷、钾、有机质及其他养分息息相关。农作物产量的形成有40％～80％的养分来自土壤，但不能把土壤看作一个取之不尽、用之不竭的“养分库”。为保证土壤有足够的养分供应容量和强度，保持土壤养分的携出与输入间的平衡，必须通过施肥这一措施来实现。依靠施肥，可以把作物吸收的养分“归还”土壤，确保土壤能力。
农作物的生长需要从土壤中获取水分和各类营养物质，土壤本身并不总是能为作物提供最好的营养，农民必须定期轮作为作物提供必要的营养，在过去，为收获更多的农作物，农作物施用化肥是常用的手段，而过量施肥又会导致资源浪费以及严重的环境污染，氮、磷、钾等一些化学物质易被土壤固结，使各种盐分在土壤中积累，造成土壤养分失调，造成有害重金属含量和有害病菌量超标，导致土壤性状恶化，农作物体内部分物质转化合成受阻，使农产品品质降低。
近年来，随着国家大力发展绿色农业，推广有机肥替代化肥技术，果园的土壤理化性质得到一定程度的改善，但是仍有部分地区果园不重视施用有机肥，土壤出现不同程度的盐渍化现象，板结比较严重，根系生长受限，导致产量以及品质得不到保障，农民收益大幅下降。
一方面农作物根系可以从土壤中吸收水分、矿物质等养分，满足作物生长需求；另一方面还能够贮存营养物质，便于遇到根系无法适应条件时短期维持植株生长。此外，根系所具有的分泌有机酸、合成生长激素、繁殖新植株等功能也影响着植物的生长。但根系这些功能的正常发挥都需要合适的土壤温度、湿度、透气性等做保障，而有机肥的施用能够很好的保持土壤温度、湿度适宜，透气性增加，进而有利于根系这些功能的正常发挥。有机肥的施用不仅仅影响当年植物的产量以及品质，而且还能够改善土壤的理化性质，提高植株的生长势，为植物的正常生长发育营造了优良条件，进而提高植株对恶劣环境的抗性。
现有技术CN201820913714.5一种农业机械施肥装置的专利，采用四轮拖拉机作为牵引，更适用于大面积农田机械化的施肥，无法在丘陵、山地等运作，且没有肥土混合的工序，可能致使土壤中磷、钾等养分大量集聚，造成土壤养分不平衡、作物烧根等不良后果。
现有技术CN201820446062.9一种基于图传的郁闭苹果园挖坑施肥机远程监控系统的专利，是通过实时采集挖坑施肥机的数据信息来监控挖坑施肥机的现场工作情况，及时发现挖坑施肥机的故障，通过无线传输实现对挖坑施肥机的数据的远程监测和控制，也做不到开挖、混肥、覆土一次性完成
我国传统的人工施肥方式效率低下，施肥深度较浅，易造成作物根系上浮，使作物的抗旱、抗病能力降低，严重影响作物的产量和果品品质。因此，亟需一种机器设备能替代人工来针对每棵作物精准施肥，来减轻农民的劳动强度，提高农业的生产效率，节约人工和生产成本。
实用新型内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种多功能农用机器人，将肥料科学、机器学习、物联网、大数据等与农作物成长系统整合起来，根据不同的作物类型，为其定制差异化的施肥方案，实现开沟挖土、实时养分检测分析、配肥、混肥、施肥、自动回填全流程一次性完成。可以实现大型机械无法进入的果园、小块土地、茶园、丘陵、山地等不同的地形和土质进行作业。
为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案。
一种多功能农用机器人，其包括：肥、土壤混合搅拌母仓和驱动模块，肥、土壤混合搅拌母仓通过快速锁定装置安装在驱动模块上方；
所述驱动模块为轮式或履带式驱动底盘，采用汽、柴油机或电池模块作为动力源；
所述肥、土壤混合搅拌母仓包括：旋转挖斗、封闭式土壤上输送带、人体接近安全传感器、激光雷达/RFID/视觉识别系统、肥料仓模块、液态叶面施肥或农药模块、土壤仓模块、肥/土混合搅拌模块、机器人控制中心、土壤下料铺平装置、称重模块和混合肥土下料口；
所述封闭式土壤上输送带一端与所述肥、土壤混合搅拌母仓的前端连接，所述封闭式土壤上输送带的另一端与所述旋转挖斗连接，所述旋转挖斗设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓前端下方，通过电机或机械驱动所述旋转挖斗旋转；
所述人体接近安全传感器设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的前端，所述激光雷达/RFID/视觉识别系统设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的前端上部，所述人体接近安全传感器和激光雷达/RFID/视觉识别系统共同实现障碍物、目标、位置、维度、速度和朝向的判定，并将相关数据传输到设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓后端的机器人控制中心，进行目标物、障碍和路线的规划；
所述肥料仓模块设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的前端内部，其下端设置有所述称重模块，其对所述肥料仓模块释放的不同肥料进行称重；
所述液态叶面施肥或农药模块设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的中部，利用喷嘴对叶面施肥或者对所述叶面喷洒农药；
所述土壤仓模块设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的后部，所述土壤仓模块下端设置有所述土壤下料铺平装置和所述称重模块，所述称重模块对所述土壤仓模块释放的土壤进行称重；
所述肥/土混合搅拌模块设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的底部，对所述肥料和土壤进行混合搅拌；
所述机器人控制中心设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的后端，与所述多功能农用机器人各部件电连接，并对所述机器人进行控制；
所述混合肥土下料口设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的下方。
优选地，所述土壤仓模块下端设置有两个独立的土壤出口；所述肥料仓模块设置有多个，每个所述肥料仓模块下端设置有肥料出口；所述称重模块包含：土壤称重模块和肥料称重模块，所述土壤称重模块设置在所述土壤仓模块的土壤出口下方，所述土壤称重模块下端设置有出口，所述肥料称重模块设置在所述肥料仓模块的肥料出口下方，所述肥料称重模块下端设置有出口。
优选地，所述封闭式土壤上输送带连接设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓内部的密封土壤水平输送管道的一端，所述密封土壤水平输送管道的另一端延伸到所述土壤仓模块的上方；所述土壤仓模块下端设置的一个土壤出口连接覆盖表土输送管道的一端，所述覆盖表土输送管道的另一端连接所述土壤下料铺平装置。
优选地，所述液态叶面施肥或农药模块包括：喷嘴导轨、液体输送软管和喷嘴，所述喷嘴导轨和液体输送软管穿设所述肥、土壤混合搅拌母仓上表面，所述喷嘴在所述喷嘴导轨的引导下可沿XYZ轴移动的所述喷嘴，所述液体输送软管一端连接所述液态叶面施肥或农药模块，另一端连接所述喷嘴。
优选地，所述土壤仓模块内部顶部设置有红外光谱传感器和光源，所述光源对所述土壤仓模块内部的土壤样本进行照射，所述红外光谱传感器采集土壤样本反射的漫反射光，并将采集到的土壤光谱数据传输给所述机器人控制中心。
优选地，机器人控制中心设置有通讯设备，可以通过4G和5G方式与云端专家库进行无线通讯。
优选地，一种操作上述多功能农用机器人的操作方法：
1)根据现场作业需要给所述多功能农用机器人选择驱动模块，并在所述多功能农用机器人的各个肥料仓模块分别添加相应的肥料，在所述液态叶面肥或农药模块中选择添加液态肥或者农药，启动所述多功能农用机器人；
2)所述旋转挖斗在所述多功能农用机器人前行过程中开挖条状沟渠，将开挖的土壤通过所述密封土壤上输土壤管道及所述密封土壤水平输送管道，将开挖的土壤送往所述土壤仓模块；
3)所述土壤仓模块中的所述光源对土壤进行照射，所述红外光谱传感器采集土壤反射的漫反射光，并将采集到的土壤光谱数据传输给所述机器人控制中心，通过本地进行边缘计算，4G或5G与云端专家库数据通讯技术的结合，根据不同类型土壤样本的实际情况，结合所述多功能农用机器人行进中读取的农作物身份识别RFID标签，解读作物的施肥历史、规划开挖深度制定不同的施肥策略；打开所述土壤仓模块的一个土壤出口，将部分土壤落入所述土壤称重模块称重，称重完毕后打开出口下落到所述土壤到肥、土混合搅拌模块；根据施肥策略打开对应的所述肥料仓模块的肥料出口，将肥料落入所述肥料称重模块，进行称重后打开出口落入所述肥、土混合搅拌模块；
4)通过安装在低成本多轴稳定器上的双目视觉传感器，收集农作物生长态势的图像分析，结合施肥策略，打开所述液态叶面施肥或农药模块并调解所述喷嘴的位置和角度，在行进中喷洒农作物所需叶面肥，或者对叶背面进行精确喷洒农药；
5)将土壤和各种肥料在肥、土混合搅拌模块内进行搅拌混合均匀；
6)搅拌均匀完成后打开所述混合肥土下料口，将混合肥土落入开挖的条状沟渠，最后打开所述土壤仓模块的另一个出口，将剩余土壤样本通过所述覆盖表土输送管道输送到所述土壤下料铺平装置，覆盖在已施肥条状沟渠的表层上。
本实用新型的有益效果为：
1.将肥料科学、机器学习、物联网、大数据等与农作物成长系统整合起来，根据作物的类型，为其定制施肥方案，实现开沟挖土、实时养分检测分析、配肥、混肥、施肥、自动回填全流程一次性完成。
2.可以实现大型机械无法进入的果园、小块土地、茶园、丘陵、山地等不同的地形和土质进行作业。
3.解读作物的施肥历史、规划开挖深度等，通过采用红外光谱传感器检测土壤养分，来分析作物需要补充什么肥料及需要的数量，给作物提供最适合量的肥料，能根据作物生长的不同需求把混合肥料送到作物根部，提高了作物对养分的吸收能力和肥料的利用率。
4.用机器人的图像识别技术对作物精准喷洒农药，不但减少了农药的浪费，且消除了无人机喷洒对叶背面害虫灭杀效果差的弊端。
5.保证了作物根部的肥料在土壤中的均匀分布，避免了肥料分布不均烧根的弊端；消除了传统施肥方式造成作物根系上浮，导致作物的抗旱、抗病能力降低的隐患。
6.本机器人有着分析速度快，操作简单，不浪费、无污染等诸多优点，加上独创的肥土混合布施技术，在智慧农业等方面具有巨大的优势和发展潜力，应用前景十分广阔。
附图说明
图1是本实用新型多功能农用机器人示意图。
图2是本实用新型肥、土壤混合搅拌母仓内部结构示意图。
图3是本实用新型土壤仓模块示意图。
图4是本实用新型土壤光谱数据采集示意图。
图5是本实用新型液态叶面肥或农药模块示意图。
图6是本实用新型土壤光谱特征数据的提取流程图。
图7是本实用新型科学施肥控制流程图。
图8是本实用新型边缘计算流程示意图。
图9是本实用新型多源传感融合避障、路线规划流程图
具体实施方式
为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
结合附图1-5对本实用新型进一步说明。
一种多功能农用机器人，其包括：肥、土壤混合搅拌母仓1和驱动模块，肥、土壤混合搅拌母仓1通过快速锁定装置安装在驱动模块上方；
所述驱动模块为轮式或履带式驱动底盘2，采用汽、柴油机或电池组作为动力源；
所述肥、土壤混合搅拌母仓1包括：旋转挖斗3、封闭式土壤上输送带 4、人体接近安全传感器5、激光雷达/RFID/视觉识别系统6、肥料仓模块7、液态叶面施肥或农药模块8、土壤仓模块9、肥/土混合搅拌模块21、机器人控制中心10、土壤下料铺平装置11、称重模块12和混合肥土下料口13；
所述封闭式土壤上输送带4一端与所述肥、土壤混合搅拌母仓1的前端连接，所述封闭式土壤上输送带4的另一端与所述旋转挖斗3连接，所述旋转挖斗3设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓1前端下方，通过电机或机械驱动所述旋转挖斗3旋转；
所述人体接近安全传感器5设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓1的前端，所述激光雷达/RFID/视觉识别系统6设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓1的前端上部，所述人体接近安全传感器5和激光雷达/RFID/视觉识别系统6共同实现障碍物、目标、位置、维度、速度和朝向的判定，并将相关数据传输到设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓1后端的机器人控制中心10，进行目标物、障碍和路线的规划；
所述肥料仓模块7设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓1的前端内部，其下端设置有所述称重模块12，其对所述肥料仓模块7释放的不同肥料进行称重；
所述液态叶面施肥或农药模块8设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓1的中部，利用喷嘴15对叶面施肥或者对所述叶面喷洒农药；
所述土壤仓模块9设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓1的后部，所述土壤仓模块9下端设置有所述土壤下料铺平装置11和所述称重模块12，所述称重模块12对所述土壤仓模块9释放的土壤进行称重；
所述肥/土混合搅拌模块21设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓1的底部，对所述肥料和土壤进行混合搅拌；
所述机器人控制中心10设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓1的后端，与所述多功能农用机器人各部件电连接，并对所述机器人进行控制；
所述混合肥土下料口13设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓1的下方。
所述土壤仓模块9下端设置有两个独立的土壤出口16和17；所述肥料仓模块7设置有多个，每个所述肥料仓模块7下端设置有肥料出口24；所述称重模块12包含：土壤称重模块12-1和肥料称重模块12-2，所述土壤称重模块12-1设置在所述土壤仓模块9的土壤出口16和17下方，所述土壤称重模块12-1下端设置有出口23，所述肥料称重模块12-2设置在所述肥料仓模块7的肥料出口下方，所述肥料称重模块12-2下端设置有出口22。
所述封闭式土壤上输送带4连接设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓1内部的密封土壤水平输送管道19的一端，所述密封土壤水平输送管道19的另一端延伸到所述土壤仓模块9的上方；所述土壤仓模块9下端设置的一个土壤出口16连接覆盖表土输送管道20的一端，所述覆盖表土输送管道20的另一端连接所述土壤下料铺平装置11。
所述液态叶面施肥或农药模块8包括：喷嘴导轨25、液体输送软管26 和喷嘴15，所述喷头导轨25和液体输送软管26穿设所述肥、土壤混合搅拌母仓1上表面，所述喷嘴15在所述喷嘴导轨25的引导下可沿XYZ轴移动的所述喷嘴15，所述液体输送软管26一端连接所述液态叶面施肥或农药模块 8，另一端连接所述喷嘴15。
所述土壤仓模块9内部顶部设置有红外光谱传感器14和光源18，所述光源18对所述土壤仓模块9内部的土壤样本进行照射，所述红外光谱传感器14采集土壤样本反射的漫反射光，并将采集到的土壤光谱数据传输给所述机器人控制中心10。
机器人控制中心10设置有通讯设备，可以通过4G和5G方式与云端专家库进行无线通讯。
根据1-8图介绍本实用新型的工作过程
一种操作上述多功能农用机器人的操作方法：
1)根据现场作业需要给所述多功能农用机器人选择驱动模块，并在所述多功能农用机器人的各个肥料仓模块7分别添加相应的肥料，在所述液态叶面肥或农药模块8中选择添加液态肥或者农药，启动所述多功能农用机器人；
2)所述旋转挖斗3在所述多功能农用机器人前行过程中开挖条状沟渠，将开挖的土壤通过所述封闭式土壤上输送带4及所述密封土壤水平输送管道 19，将开挖的土壤送往所述土壤仓模块9；
3)所述土壤仓模块9中的所述光源18对土壤进行照射，所述红外光谱传感器14采集土壤反射的漫反射光，并将采集到的土壤光谱数据传输给所述机器人控制中心10，通过本地进行边缘计算，4G或5G与云端专家库数据通讯技术的结合，根据不同类型土壤的实际情况，结合所述多功能农用机器人行进中读取的农作物身份识别RFID标签，解读作物的施肥历史、规划开挖深度制定不同的施肥策略；打开所述土壤仓模块9的一个土壤出口17，将部分土壤样本落入所述土壤称重模块12-1称重，称重完毕后打开出口23下落到所述土壤到肥、土混合搅拌模块21；根据施肥策略打开对应的所述肥料仓模块7的肥料出口24，将肥料落入所述肥料称重模块12-2，进行称重后打开出口22落入所述肥、土混合搅拌模块21；
4)通过安装在低成本多轴稳定器上的双目视觉传感器，收集农作物生长态势的图像分析，结合施肥策略，打开所述液态叶面施肥或农药模块8并调解所述喷嘴15的位置和角度，在行进中喷洒农作物所需叶面肥，或者对叶背面进行精确喷洒农药；
5)将土壤和各种肥料在肥、土混合搅拌模块21内进行搅拌混合均匀；
6)搅拌均匀完成后打开所述混合肥土下料口13，将混合肥土落入开挖的条状沟渠，最后打开所述土壤仓模块9的另一个出口16，将剩余土壤通过所述覆盖表土输送管道20输送到所述土壤下料铺平装置11，覆盖在已施肥条状沟渠的表层上。
根据1-8图介绍本实用新型的计算工作过程
在机器人行进的前端安装有旋转挖斗3，开挖条状沟渠，挖出的土壤通过封闭式土壤上输送带4输送到土壤仓模块9内，土壤仓模块9下部有两个可自动开合的土壤出口16和17，可执行机器人控制中心10发出的指令，分别开合土壤出口。
实时的土壤养分检测分析系统，采用红外光谱检测技术实现。红外光谱作为具有快速、经济高效、环境友好、无损特点的分析技术，独创采用在多功能施肥机器人上，土壤红外光谱分析基于以下原理：与土壤成分相关的分子振动和电子跃迁在与辐射相互作用的同时吸收光，由于光谱特征会响应土壤中的矿物质和有机成分，因此可以将许多土壤特性直接校准为近红外(NIR) 和中红外光谱(MIR)。
通过在行进过程中读取作物身份识别RFID标签，解读作物的施肥历史、规划开挖深度等，通过采用红外光谱传感器检测土壤养分，来分析作物需要补充什么肥料及需要的数量，给作物提供最适合量的肥料，能根据作物生长的不同需求把混合肥料送到作物根部，提高了作物对养分的吸收能力和肥料的利用率。
土壤仓模块9设计为闭光的暗室，内设置有LED或其他光源，检测时将光投射在土壤上，红外光谱传感器14接收到照射在土壤上的漫反射光，采集到土壤的光谱数据，然后与本机器人储存的土壤光谱数据进行比对，以判断土壤的肥力。
我们将捕获土壤的反射光谱后输入机器人控制中心10进行边缘计算，利用深度学习等人工智能技术对作物生长和土壤养分进行实时分析和处理，再通过4G或5G无线通讯网络与云端专家库进行比对分析。
通过土壤实时红外光谱分析、作物图像识别技术在本地进行边缘计算， 4G或5G与云端专家库数据通讯等技术的结合，可以根据不同类型土壤的实际情况，制定不同的施肥策略；
机器人有多个肥料仓模块7(如氮、磷、钾、有机肥等)，根据机器人对土壤养分的分析得出最适量的施肥配方后，分别打开相应的肥料仓模块7 将肥料称重，将肥料下落到混合搅拌仓与泥土进行搅拌，混合均匀，有针对性地补充作物所需的营养元素。作物缺什么元素就补充什么元素，需要多少补多少，实现各种养分平衡供应，满足作物的需要，破解了依靠大量增施化肥提高农作物产量的难题。解决作物生长期养分需求与土壤养分供应之间的矛盾。这样几乎不会再出现肥料浪费的情况，大幅降低了农业成本，而且精通肥料学的机器人还知道如何施肥才能把对环境的影响降到最低，可从根本上改变我国粗放型农业现状。
独创的肥土混合布施技术，将行进开挖沟过程中产生的土壤输送到土壤仓，根据机器人制定的施肥方案，在混合搅拌仓将土壤和肥料进行搅拌混合，混合均匀后通过混合搅拌仓下料口13布放到沟内，最后通过机器人后部的土壤下料铺平装置11将沟填满抚平。
1.开挖沟渠
旋转挖斗3在前行过程中，将开挖的土壤通过封闭式土壤上输送带4及密封土壤水平输送管道19，送往土壤仓模块9；
2.土壤及肥料称重
根据实时的土肥配方，打开土壤仓模块9的土壤出口17，将所需土壤落入土壤称重模块12-1称重，称重完毕后打开出口23下落土壤到肥、土混合搅拌模块21；
肥料仓模块7的肥料出口24打开，将肥料落入肥料称重模块12-2，进行称重后打开出口22落入肥、土混合搅拌模块21；
3.混肥搅拌
将土壤和各种肥料在肥、土混合搅拌模块21内进行搅拌混合均匀；
4.施肥及表层覆土
搅拌均匀完成后打开混合肥土下料口13，将混合肥土落入开挖的沟渠，最后打开土壤仓模块9的出口16，将土壤通过覆盖表土输送管道20覆盖在已施肥沟渠的表层上。
通过采用机器人的肥土混合布施方法，这样上表层土壤不合肥料，保证了作物根部的肥料在土壤中的均匀分布，避免了肥料分布不均烧根的弊端；消除了传统施肥方式造成作物根系上浮，导致作物的抗旱、抗病能力降低的隐患。
果树树冠大、树叶层数密，药雾不容易穿透，不能确保把每一棵果树从上到下打透，很多害虫都会在树叶背面活动，不能把农药喷洒到树叶背面，由于上述原因，目前流行的无人机喷洒农药根本打不透，导致效果没有人工做的好，对作物叶背面的害虫无法灭杀。
机器人可以在通用底盘上换装上农药药仓，利用机器人的图像识别技术对作物精准喷洒农药，不但减少了农药的浪费，且消除了无人机喷洒对叶背面害虫灭杀效果差的弊端。
通过安装在低成本多轴稳定器上的双目视觉传感器，收集作物生长态势的图像分析，在行进中喷洒作物所需叶面肥。叶面肥喷嘴的高度可以在垂直方向上自行移动，以适应不同作物的高度。
调整机器人的视觉识别系统垂直方向的位置，降低到能看到叶背面的虫害情况，通过虫害识别及边缘计算分析，控制安装在农药模块上的喷嘴15 在喷嘴导轨25(垂直方向)上下移动，控制喷嘴15降低到叶背面以下的位置，调整能在XYZ三轴方向喷射的喷嘴15，对准虫害部位精准喷药。
在农作物收获季，我们换上带称重功能的母仓，可统计每棵作物的产量，上传到云端汇总，提前建立营销计划。
安全措施：在机器人前端安装有人体接近传感器，当有人靠近机器人工作区，将自动切断机器人行进和挖沟工作，以保护人体不受伤害。
机器人采用北斗导航、双目识别、激光雷达等多源传感器融合来进行路线规划及避障。其中激光雷达使用的技术是飞行时间(TOF，Time of Flight)，根据激光遇到障碍物后的折返时间，计算目标与自己的相对距离。激光光束可以准确测量视场中物体轮廓边沿与机器人之间的相对距离，这些轮廓信息组成所谓的点云并绘制出3D环境地图，通过对果园的可行区域数据分析、树间距信息、树木坐标、树木轮廓大小、机器人前进速度信息等综合处理，输出目标参数的类别、时间、维度、速度、位置等信息。
机器人采用模块化的驱动底盘，根据不同需求，动力采用汽、柴油机或电池驱动，依据使用环境选用履带式或轮式行进方式。
采用红外光谱土壤检测的机器人有着分析速度快，操作简单，不浪费、无污染等诸多优点，加上独创的肥土混合布施技术，在智慧农业等方面具有巨大的优势和发展潜力，应用前景十分广阔。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种多功能农用机器人，其特征在于包括：肥、土壤混合搅拌母仓和驱动模块，肥、土壤混合搅拌母仓通过快速锁定装置安装在驱动模块上方；
所述驱动模块为轮式或履带式驱动底盘，采用汽、柴油机或电池模块作为动力源；
所述肥、土壤混合搅拌母仓包括：旋转挖斗、封闭式土壤上输送带、人体接近安全传感器、激光雷达/RFID/视觉识别系统、肥料仓模块、液态叶面施肥或农药模块、土壤仓模块、肥/土混合搅拌模块、机器人控制中心、土壤下料铺平装置、称重模块和混合肥土下料口；
所述封闭式土壤上输送带一端与所述肥、土壤混合搅拌母仓的前端连接，所述封闭式土壤上输送带的另一端与所述旋转挖斗连接，所述旋转挖斗设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓前端下方，通过电机驱动所述旋转挖斗旋转；
所述人体接近安全传感器设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的前端，所述激光雷达/RFID/视觉识别系统设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的前端上部，所述人体接近安全传感器和激光雷达/RFID/视觉识别系统将相关数据传输到设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓后端的机器人控制中心；
所述肥料仓模块设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的前端内部，其下端设置有所述称重模块；
所述液态叶面施肥或农药模块设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的中部，利用喷嘴对叶面施肥或者对所述叶面喷洒农药；
所述土壤仓模块设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的后部，所述土壤仓模块下端设置有所述土壤下料铺平装置和所述称重模块；
所述肥/土混合搅拌模块设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的底部；
所述机器人控制中心设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的后端，与所述多功能农用机器人各部件电连接；
所述混合肥土下料口设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓的下方。
2.根据权利要求1所述的多功能农用机器人，其特征在于：所述土壤仓模块下端设置有两个独立的土壤出口；所述肥料仓模块设置有多个，每个所述肥料仓模块下端设置有肥料出口；所述称重模块包含：土壤称重模块和肥料称重模块，所述土壤称重模块设置在所述土壤仓模块的土壤出口下方，所述土壤称重模块下端设置有出口，所述肥料称重模块设置在所述肥料仓模块的肥料出口下方，所述肥料称重模块下端设置有出口。
3.根据权利要求1所述的多功能农用机器人，其特征在于：所述封闭式土壤上输送带连接设置在所述肥、土壤混合搅拌母仓内部的密封土壤水平输送管道的一端，所述密封土壤水平输送管道的另一端延伸到所述土壤仓模块的上方；所述土壤仓模块下端设置的一个土壤出口连接覆盖表土输送管道的一端，所述覆盖表土输送管道的另一端连接所述土壤下料铺平装置。
4.根据权利要求1所述的多功能农用机器人，其特征在于：所述液态叶面施肥或农药模块包括：喷嘴导轨、液体输送软管和喷嘴，所述喷嘴导轨和液体输送软管穿设所述肥、土壤混合搅拌母仓上表面，所述喷嘴在所述喷嘴导轨的引导下可沿XYZ轴移动的所述喷嘴，所述液体输送软管一端连接所述液态叶面施肥或农药模块，另一端连接所述喷嘴。
5.根据权利要求1所述的多功能农用机器人，其特征在于：所述土壤仓模块内部顶部设置有红外光谱传感器和光源。
6.根据权利要求1所述的多功能农用机器人，其特征在于：机器人控制中心设置有通讯设备，可以通过4G和5G方式与云端专家库进行无线通讯。
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