CN214910989U - 一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，包括设有承载平台的行走机构、安装在承载平台上的药液箱，以及与所述药液箱通过输液管道连接的药液喷洒机构，所述承载平台上通过回转支承连接有升降机构，升降结构的上端安装有机械臂机构，所述药液喷洒机构安装于机械臂机构的活动端。本实用新型通过消毒车在按照操作者规划的路径中移动时，机载摄像机进行图像采集，传感器对畜舍环境中有害气体、温度、湿度和粉尘等进行实时检测，单片机在接收到机载摄像机和传感器采集到的实时数据后，根据专家决策系统对药液喷洒量进行动态调节，实现对目标消毒作业区域的精准和精量喷雾，进而达到对畜舍环境进行防疫和消毒的目的。

Description

一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车

技术领域

本实用新型涉及畜舍消毒设备技术领域，尤其涉及到一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车。

背景技术

近年来，我国的畜禽养殖业正走向规模化和集约化，且规模和产值不断增加。然而随着畜禽养殖集约化程度的不断提高，极易出现养殖密度过大、养殖环境差等状况，进而导致畜禽感染传染性疾病。传染性疾病一旦爆发，不仅会给养殖业造成巨大的经济损失，而且对社会也造成很大危害。为消灭散播于畜禽舍环境中的病原微生物和有害物质，减少有害物质排放的风险，降低大规模传染病爆发的机率，对畜舍环境进行消毒尤为重要。消毒是采用适宜的物理或化学方法杀灭畜禽体表及其生存环境中的病原微生物和其他有害微生物的过程。在实际生产中多采用喷洒液体药剂的方式对畜禽舍环境进行消毒和净化。由于防疫消毒喷雾作业频次高、操作规范严格、作业环境恶劣，依靠人工进行防疫消毒耗时费力，且不利于保证作业标准和防疫效果。

申请号为2016200634571的中国专利公开了一种养殖场消毒车，在一定程度上减轻了劳动强度，但是其自动化程度低，喷洒角度调整时，需要整体转动车身，在畜舍内使用时十分不方便，限制了喷洒消毒的全面性。

因此，研发和应用一种自动化防疫消毒设备，代替或辅助人工进行畜禽舍防疫消毒作业，对于提升我国畜禽养殖安全性和提高生产效率具有重要意义。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，该智能防疫消毒车具备对畜禽舍环境进行检测和防疫消毒的功能，具有通用性强、工作平稳、安全可靠、防疫消毒效果好、作业效率高的工作特点，通过行走机构承载环境检测机构和喷雾部件在畜禽舍内移动喷雾，以实现不同区域的防疫消毒，且其通用性强，可以兼顾消毒和免疫喷雾作业。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，包括设有承载平台的行走机构、安装在承载平台上的药液箱，以及与所述药液箱通过输液管道连接的药液喷洒机构，所述承载平台上通过回转支承连接有升降机构，升降结构的上端安装有机械臂机构，所述药液喷洒机构安装于机械臂机构的活动端。

本方案通过行走机构实现整车行走，通过药液箱存放消毒液，通过药液喷洒机构将消毒液出，实现防疫消毒，通过设置回转支承，实现了水平方向内喷洒角度的调节，通过设置升降机构，实现了喷洒高度的调节，通过设置机械臂机构，实现了更多角度的调节，从而实现了针对畜舍内的全方位消毒。

作为优化，承载平台的前端固接有立杆支架，所述立杆支架上安装有机载摄像机和检测传感器，所述检测传感器至少为有害气体浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和粉尘浓度传感器中的一种。本优化方案通过设置机载摄像机对目标消毒区域进行图像采集，通过检测传感器对畜舍环境中有害气体、温度、湿度和粉尘进行实时检测，以给药液喷洒提供数据，提高喷洒的精准性。

作为优化，还包括固设在承载平台上的控制箱，所述控制箱内设有与行走机构、药液喷洒机构、升降机构、机械臂机构、机载摄像机和检测传感器电性连接的控制器。本优化方案通过设置控制箱，对控制器进行防护，控制器接收机载摄像机和检测传感器的数据后，根据专家决策系统对药液喷洒量进行动态调节，并对行走机构、回转支承、药液喷洒机构、升降机构和机械臂机构进行调控，实现对目标消毒作业区域的精准和精量喷雾，进而达到对畜舍环境进行防疫和消毒的目的，大幅提高了自动化水平。

作为优化，承载平台上固设有位于升降机构后方的固定架，所述药液箱固定于固定架内，控制箱固定于固定架顶部。本优化方案通过设置固定架，方便对药液箱进行固定，将药液箱设置在升降机构后方，使升降机构与立杆支架相邻，进一步提高了喷洒区域的准确性，将控制箱设置在固定架顶部，节省了空间，而且方便操作人员站在承载平台上对控制箱进行检修和操作。

作为优化，承载平台的前端两侧均固接有立杆支架，机载摄像机和检测传感器均位于立杆支架的外侧，且在机载摄像机的上、下两侧均设有检测传感器。本优化方案在承载平台的两侧均设置立杆支架，增大了图像采集范围和检测传感器的横向检测范围，通过在机载摄像机的上、下两侧均设有检测传感器，增大了检测传感器的竖向检测范围。

作为优化，所述升降机构为由电动推杆驱动的剪叉平台，剪叉平台的底座与回转支承连接，剪叉平台的顶座安装机械臂机构的固定端。本优化方案的升降机构采用剪叉平台，结构简单，稳定性好，通过电动推杆作为驱动动力，便于控制。

作为优化，药液喷洒机构包括通过固定夹具与机械臂机构固接的导流罩、沿轴向固定在导流罩内的风机，以及固定于导流罩出风口内腔的导流垫块，导流罩上开设有位于风机后方的进气孔，导流垫块内开设有通液孔，通液孔的后端通过药液管与输液管道连通，通液孔的前端设有栅板结构；导流垫块与导流罩出风口侧壁之间间隙的前方固设有导流栅板。本优化方案的药液喷洒机构在使用时，空气由风机自进气孔吸入，在导流罩内腔体形成高压，并经导流垫块与腔体侧壁间隙形成涡流，在导流栅板处分流后从出风口处喷出，栅板分流的高速气体在出风口汇集，对从导流垫块通液孔流出的药液形成冲击，使得药液碎裂成雾滴，且雾滴随气体喷射至空气中，从而实现对药液的雾化与扩散。

作为优化，导流罩出风口固接有端盖，所述导流栅板固接于端盖内，端盖的前端面开设有出风孔。本优化方案通过设置端盖，方便导流栅板的安装，在导流罩内形成的高压气流经导流垫块与端盖间隙形成涡流，并在栅板处分流后从出风孔处喷出。

作为优化，所述承载平台为箱式结构，承载平台的两侧分别安装有履带轮，承载平台内安装有驱动履带轮转动的驱动装置，以及给消毒车的用电部件提供电能的电源。本优化方案将承载平台设置为箱式结构，方便履带轮姐驱动装置的安装，并且提高了承载的稳定性，结构简单且可靠性高。

本实用新型的有益效果为：通过设置回转支承和机械臂机构，在不需要车体整体转弯的情况下，实现了药液喷洒机构的多角度喷洒，通过设置剪叉平台，实现了药液喷洒机构喷洒高度的可调，不仅提高了消毒的全面性，而且方便操作，整体结构稳定性好。

附图说明

图1是本实用新型示意图；

图2是本实用新型正视图；

图3是本实用新型右视图；

图4是本实用新型药液喷洒机构示意图；

图5是本实用新型机械臂机构示意图；

图6是本实用新型系统控制框图示意图；

图7是本实用新型工作流程示意图；

图中所示：

1、行走机构，101、履带轮，102、承载平台，2、环境检测机构，201、机载摄像机，202、立杆支架，203、检测传感器，3、药液喷洒机构，301、端盖，302、导流栅板，303、导流垫块，304、药液管，305、导流罩，306、风机，307、固定夹具，308、药液箱，309、固定架，4、机械臂机构，401、末端执行器，402、套筒，403、轴承，404、舵机，405、支撑臂，406、机械臂底座，5、升降机构，501、底座，502、电动推杆支架，503、电动推杆，504、支架，505、顶座，6、控制系统，601、显示屏，602、控制箱，7、回转支承，701、圆形顶板，702、回转轴承。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1~3所示一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，包括行走机构1，以及安装在行走机构上的环境检测机构2、回转支承7、剪叉平台、机械臂机构4、药液喷洒机构3和控制系统6，。

行走机构1包括承载平台102和安装在承载平台左右两侧的履带轮101，且承载平台两侧的履带轮101关于承载平台对称设置。承载平台为箱式结构，承载平台内安装有驱动履带轮转动的驱动装置，以及给消毒车的用电部件提供电能的电池，承载平台的箱体顶部作为回转支承和药液箱的支承板，结构简单且工作可靠。驱动装置包括电动机和减速器，电动机的输出动力经减速器传递至履带轮，实现消毒车的自走功能，电动机和减速器安装在承载平台102的内部预留位置上。

承载平台上还安装有药液箱308，所述的药液箱308包括箱体和箱体盖，箱体通过固定架309固定在行走机构的承载平台102上，用于储存消毒液。药液喷洒机构3通过输液管道与药液箱连接，输液管道上设有输液泵，将药液箱内消毒液向药液喷洒机构供送。承载平台上固设有位于升降机构后方的固定架309，所述药液箱308固定于固定架309内。

承载平台102的前端两侧均固接有立杆支架202，所述立杆支架202上安装有机载摄像机201和检测传感器203，且机载摄像机和检测传感器均位于立杆支架的外侧，所述检测传感器包括有害气体浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和粉尘浓度传感器，在机载摄像机的上、下两侧均设有检测传感器。机载摄像机201、立杆支架202、和传感器203形成环境检测机构2，用于对畜舍环境的检测。立杆支架201包括三个机载摄像机和检测传感器的安装底座，两个立杆支架对称安装在行走机构承载平台102的前端；消毒车在畜舍内工作时，机载摄像机201和传感器203对畜舍环境中有害气体、温度、湿度和粉尘等进行实时检测，将畜舍环境实时数据发送至控制箱智能控制系统。

本实施例的控制系统6包括显示屏601、控制箱602、单片机、用户手持终端、接线和电池，控制箱602固设在承载平台上，具体是固定于固定架顶部，对消毒车整机各机构进行控制，控制箱内设有与行走机构、药液喷洒机构、升降机构、机械臂机构、机载摄像机和检测传感器电性连接的控制器，本实施例的控制器为单片机。显示屏安装在控制箱上，显示控制箱的控制界面，操作者通过手持终端或触摸屏实时查看、修改系统参数，进而实现消毒车各项功能。由显示屏显示实时数据和作业进程，单片机控制消毒车各机构的运动，通过行走机构、机械臂机构和药液喷洒机构实现消毒车的对靶喷雾，精准的对目标区域进行精量喷雾。

如图4所示，药液喷洒机构包括通过固定夹具307与机械臂机构固接的导流罩305、沿轴向固定在导流罩内的风机306，以及固定于导流罩出风口内腔的导流垫块303，风机为直流风机，整个药液喷洒机构3通过固定夹具307安装在机械臂机构上，导流罩上开设有位于风机后方的进气孔，导流罩的出风口、风机和进气孔位于同一水平轴线，导流垫块内开设有位于中心位置的通液孔，通液孔的后端通过药液管304与输液管道连通，通液孔的前端设有栅板结构；导流垫块与导流罩出风口侧壁之间间隙的前方固设有导流栅板302。本实施例的导流罩出风口固接有端盖301，所述导流栅板固接于端盖内，端盖的前端面开设有出风孔。当控制器下达药液喷洒指令时，空气由直流风机自后端进气孔吸入，在导流罩305内腔体形成高压，并经前端导流垫块与端盖间隙形成涡流，在栅板处分流后从出风口处喷出，栅板分流的高速气体在出风口汇集，与从垫块中心流出的药液形成冲击，使得药液碎裂成雾滴，且雾滴随气体喷射至空气中，从而实现对药液的雾化与扩散。

本实施例的回转支承7包括回转轴承702和圆型顶板701。承载平台上通过回转支承7连接有升降机构5，升降机构5的上端安装有机械臂机构，所述药液喷洒机构安装于机械臂机构的活动端，本实施例的升降机构5为由电动推杆503驱动的剪叉平台，剪叉平台可采用现有技术，本实施例的剪叉平台包括底座501、电动推杆支架502、电动推杆503、支架504、顶座505，底座501与回转支承的圆型顶板701固定连接，顶座505安装机械臂机构的固定端。底座和顶座包括滚轮、支撑杆和升降支架，滚轮安装在支撑杆的两端，嵌入支撑架的滚轮槽内，实现滚轮在支撑架内的运动。升降支架通过轴承相互连接，两侧的升降支架通过支撑杆相互连接。电动推杆通过与电动推杆支架铰接安装在支撑杆上，通过电动推杆的伸缩进而实现顶座的升降功能，支撑板安装在顶座的上端。本实施例增加了消毒车进行消毒作业时灵活性。

如图5所示，本实施例的机械臂机构4包括末端执行器401、套筒402、轴承403、舵机404、支撑臂405、机械臂底座406，药液喷洒机构3的导流罩通过固定夹具307与末端执行器401固定连接，机械臂底座406固定于剪叉平台顶座505的上表面；末端执行器401安装在套筒402上，舵机404安装在各段机械臂支撑片的预留位置上，机械臂各段之间通过轴承403和螺栓连接，通过舵机的工作带动机械臂各部分的运动。机械臂底座包括三个支撑片和两个舵机，两个舵机分别安装在左右两侧的支撑片预留位置上，左右两侧的支撑片采用螺栓固定的方式安装在底部支撑片上。支撑臂405包括两侧支撑片、中部支撑片和两个支撑杆，两侧支撑片为对称结构，中部支撑片与两侧支撑片采用螺栓连接与固定，具有支撑上臂和连接底座406的作用，舵盘通过螺杆固定在两侧支撑片预留位置，支撑杆安装在两侧支撑片中间，对两侧的支撑片起到支撑和连接的作用；本实施例的机械臂机构4在工作时，具有两个自由度，进一步提高了消毒车在进行作业时的灵活性和通用性，同时扩大了消毒区域，有利于实现对靶喷雾，提高喷雾的准确性。

本实用新型在工作系统启动后，操作者通过手持终端或触摸屏实时查看、修改系统参数，消毒车的行走机构在接收到遥控命令后，步进电机和减速器工作，进而对消毒车的行走方向和行走速度进行调控。剪叉平台中的电动推杆控制端在接收到遥控命令后，伸缩杆开始按照指令进行伸缩运动，进而带动剪叉平台的升降，以达到消毒作业需要的高度。机械臂机构中的舵机控制端在接收到遥控命令后，对机械臂各段进行分段控制，以满足消毒车对目标区域进行消毒作业时喷洒机构能够处在所需位置，同时增强消毒车消毒作业的灵活性和通用性，实现对靶喷雾和精准喷雾。机载摄像机在消毒车按照操作者规划的路径中移动时，对目标消毒区域进行图像采集，同时传感器对畜舍环境中有害气体、温度、湿度和粉尘等进行实时检测，单片机在接收到机载摄像机和传感器采集到的实时数据后，根据专家决策系统对药液喷洒量进行动态调节，并对回转支承、剪叉平台和机械臂机构进行调控，同时操作者通过手持终端或触摸屏实时查看、修改系统参数，实现对消毒作业区域的精准和精量喷雾。当消毒车按照操作者的作业要求到达路径终点时，完成对畜舍目标区域的消毒作业，否则继续等待操作者手持终端的遥控指令，在接收到遥控指令后，开始新的消毒作业。

本实用新型的一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，是一种自动化防疫消毒设备，针对现有畜禽舍防疫消毒技术的不足，通过行走机构承载环境检测机构和喷雾部件在畜禽舍内移动，通过专家决策机制对风机风量和药液喷洒量进行动态调控，以实现不同区域的精准喷雾消毒，且其通用性强，可以兼顾消毒和免疫喷雾作业。同时，可以代替或辅助人工进行畜禽舍防疫消毒作业，对于提升我国畜禽养殖安全性和提高生产效率具有重要意义。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，包括设有承载平台（102）的行走机构（1）、安装在承载平台上的药液箱（308），以及与所述药液箱通过输液管道连接的药液喷洒机构（3），其特征在于：所述承载平台上通过回转支承（7）连接有升降机构（5），升降结构（5）的上端安装有机械臂机构，所述药液喷洒机构安装于机械臂机构的活动端。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，其特征在于：承载平台（102）的前端固接有立杆支架（202），所述立杆支架（202）上安装有机载摄像机（201）和检测传感器（203），所述检测传感器至少为有害气体浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和粉尘浓度传感器中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，其特征在于：还包括固设在承载平台上的控制箱（602），所述控制箱内设有与行走机构、药液喷洒机构、升降机构、机械臂机构、机载摄像机和检测传感器电性连接的控制器。

4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，其特征在于：承载平台上固设有位于升降机构后方的固定架（309），所述药液箱（308）固定于固定架（309）内，控制箱（602）固定于固定架顶部。

5.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，其特征在于：承载平台的前端两侧均固接有立杆支架，机载摄像机和检测传感器均位于立杆支架的外侧，且在机载摄像机的上、下两侧均设有检测传感器。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，其特征在于：所述升降机构（5）为由电动推杆（503）驱动的剪叉平台，剪叉平台的底座（501）与回转支承连接，剪叉平台的顶座安装机械臂机构的固定端。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，其特征在于：药液喷洒机构包括通过固定夹具与机械臂机构固接的导流罩（305）、沿轴向固定在导流罩内的风机（306），以及固定于导流罩出风口内腔的导流垫块（303），导流罩上开设有位于风机后方的进气孔，导流垫块内开设有通液孔，通液孔的后端通过药液管（304）与输液管道连通，通液孔的前端设有栅板结构；导流垫块与导流罩出风口侧壁之间间隙的前方固设有导流栅板（302）。

8.根据权利要求7所述的一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，其特征在于：导流罩出风口固接有端盖（301），所述导流栅板固接于端盖内，端盖的前端面开设有出风孔。

9.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的畜舍智能防疫消毒车，其特征在于：所述承载平台为箱式结构，承载平台的两侧分别安装有履带轮（101），承载平台内安装有驱动履带轮转动的驱动装置，以及给消毒车的用电部件提供电能的电源。

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