CN221082490U - 一种智能农药喷洒车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农药喷洒技术领域，特别涉及一种智能农药喷洒车。包括安装板，安装板底部安装行走机构，行走机构与安装在所述安装板中部的蓄电池组连接，安装板安装有储水箱，储水箱前端通过管道与水泵连接，水泵远离所述储水箱的一端通过水管连接有喷药装置，安装板的前端设置有避障传感器，所述避障传感器与设置于所述安装板上的控制器连接，所述控制器与所述水泵连接。本实用新型是针对温室作业环境，从行走机构的设置，避障传感器与控制器的配合，再通过对喷药装置进行设置，本实用新型具有体积小、机动性能强、行驶平顺性好、振动平稳等温室作业方式，并利用各种传感器来采集障碍物的分布位置，对距离的远近等信息进行分析并执行避障操作。

Description

一种智能农药喷洒车

技术领域

本实用新型涉及农药喷洒技术领域，特别涉及一种智能农药喷洒车。

背景技术

目前国内常用的农用喷雾机有手动式与超低量喷雾器、担架式机动式与拖拉机配套的喷杆式及航空喷雾机、背负式机动与果园用风送式弥雾机等。目前国内企业生产喷雾机的规格有十大类50余种，企业规模从几十人到2 000余人。但和发达国家相比较，而我国的植保机械仍以背负式手动喷雾器和背负式机动弥雾机为主。

目前国内喷雾机及其零部件技术性能落后，制造质量和外观质量达不到标准，可靠性差，使用寿命短。大多数喷雾机仍采用空心锥形雾化喷嘴，喷嘴材质差，耐磨性和耐腐蚀性不高，雾化效果差。大部分泵没有自动卸压功能，缺乏安全性；泵内气缸的材质不具有防腐功能。许多喷杆喷雾机结构是相对比较简单的，缺乏流量控制装置和防滴装置，喷杆的平衡机构和喷幅识别装置甚至都被简化掉了，更不具备自动化控制的功能。植保机械仍采用传统的混药方式—预混式混药，其中多为小型机械，风力导流装置太过简易，智能化程度较低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种方便于各种地形且能精准喷洒的智能农药喷洒车。

为了解决上述技术问题，本实用新型的方案为：

一种智能农药喷洒车，包括安装板，所述安装板底部安装行走机构，所述行走机构与安装在所述安装板中部的蓄电池组连接，所述安装板安装有储水箱，所述储水箱前端通过管道与水泵连接，所述水泵远离所述储水箱的一端通过水管连接有喷药装置，所述安装板的前端设置有避障传感器，所述避障传感器与设置于所述安装板上的控制器连接，所述控制器与所述水泵连接。

所述行走机构包括底座，所述底座上设置有减速电机，所述减速电机与所述蓄电池组连接，所述减速电机与驱动轮连接，所述驱动轮的轮齿与履带上的带齿啮合，所述底座上设置有用于支撑履带的第一支重轮，远离所述驱动轮一端的底座上设置有导向轮。

所述底座下端设置有侧板，所述侧板上安装缓冲弹簧，所述缓冲弹簧与曲柄连接，所述曲柄的中部可转动连接在侧板上，所述曲柄与缓冲弹簧的连接处的侧板上设置有用于限位曲柄活动的滑槽，所述曲柄远离所述缓冲弹簧的一端与第二支重轮连接。

所述喷药装置包括与水泵连接的进水管，所述进水管与喷水管连接，所述喷水管可滑动的连接在高度调节杆上，高度调节杆上活动套接有活动套，所述活动套通过螺栓可在高度调节杆上固定，所述喷水管远离所述进水管的一端连接有喷头。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型是针对温室作业环境，从行走机构的设置，避障传感器与控制器的配合，再通过对喷药装置进行设置，本实用新型具有体积小、机动性能强、行驶平顺性好、振动平稳等温室作业方式，并利用各种传感器来采集障碍物的分布位置，对距离的远近等信息进行分析并执行避障操作。整个作业过程中精准智能农药喷洒车可实现全自动，无人工干涉，可大幅度提升劳动条件，节省人力。因温室作业空间有限，在保证工作要求的情况下使得本实用新型结构紧凑，尺寸适宜，操作空间满足要求。降低本实用新型的尺寸，不仅提高其机动性，同时也便于本实用新型的运输。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的行走机构示意图；

图3为本实用新型的喷药装置原理图；

图4为本实用新型的缓冲弹簧与第二支重轮的连接示意图；

图5为本实用新型的控制器的硬件结构图；

图6为本实用新型的模拟作业图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型的一种智能农药喷洒车，包括安装板1，所述安装板1底部安装行走机构2，所述行走机构2与安装在所述安装板1中部的蓄电池组5连接，所述安装板1上安装有储水箱4，所述储水箱4前端通过管道与水泵3连接，所述水泵3远离所述储水箱4的一端通过水管连接有喷药装置6，所述安装板1的前端设置有避障传感器7，所述避障传感器7与设置于所述安装板1上的控制器8连接，所述控制器8与所述水泵3连接。

如图2所示，本实用新型采用履带式行走机构2，行走机构2包括底座21，底座21上设置有减速电机22，减速电机22与蓄电池组5连接，减速电机22与驱动轮23连接，驱动轮23的轮齿与履带24上的带齿啮合，底座21上设置有用于支撑履带24的第一支重轮25，远离驱动轮23一端的底座21上设置有导向轮26。底座21的悬架上装有第一支重轮25，并且每个支重轮均是利用弹性元件和机架进行连接，由于弹簧元件能够提供较好的缓冲减震作用，使得作业车具有良好的平衡性，能够在作业时平稳运行。作业前，向药箱内加入一定量的水，并装入农药与其混合，并根据自家作物垄宽转动调节把手，调节调节齿条在滑槽上的位置，以达到适合的作业高度。控制系统的主要工作原理是通过控制多路电磁阀，实现对本实用新型的运动状态的控制，完成作业车的前进、后退、转向、喷药等作业任务。

根据大棚内植株行间距在70cm左右，设计宽度55cm，长度70cm，四个独立电机驱动的履带式移动底盘。如图4所示，行走机构的主要工作原理是减速电机提供动力让驱动轮进行转动，而驱动轮上的轮齿通过和履带齿之间进行啮合，带着履带不停的卷动，在运行的过程中履带下方的部分会始终和地面相互接触。此时履带会直接作用于地面，给地面一个向后的作用力，同时履带也会接收到地面给予的一个向前的反作用力，当这个反作用力足以克服行走阻力时，承重轮就在履带上表面向前滚动，驱动作业机向前行驶。采用两轮等速同向驱动模式进行前进和后退，采用两轮差速差向驱动模式进行转向和调头。

驱动电机(减速电机)选型：

本实用新型在负载药液的情况下整体的总量大概在70kg左右，采用2驱的方式。设履带与地面摩擦系数0.5，由运动方式克制牵引力与摩擦力相等：

F_N＝F_f＝μmg＝0.5×70×9.8＝343N

式中：F_N-牵引力，N；

F_f-摩擦力，N；

μ-摩擦系数；

每一个驱动轮需要提供的力为：

式中：F_N-牵引力，N；

驱动轮直径140mm计算轮上的扭矩：

式中：T-轮上的扭矩，N；

d-驱动轮直径，mm；

设作业车前进速度为10m/min，则带轮转速为：

式中：n-带轮转速，r/min；

v-作业车前进速度，m/min；

驱动轮输出功率为：

故实用新型选用的是信垯生产的60GA775直流减速电机。

如图4所示，所述底座21下端设置有侧板9，所述侧板9上安装缓冲弹簧10，所述缓冲弹簧10与曲柄11连接，所述曲柄11的中部可转动连接在侧板9上，所述曲柄11与缓冲弹簧10的连接处的侧板上设置有用于限位曲柄活动的滑槽，所述曲柄11远离所述缓冲弹簧10的一端与第二支重轮12连接。

在本实用新型中，本实用新型主要应用于温室大棚中，对作物实现自动农药喷洒作业，要求大棚里种植作物每0.7m左右预留有作业车过道，且过道相对平坦笔直。作业车通过磁导引结合位置传感器自动完成整个农作物的农药喷洒作业过程，同时实时监测大棚中空气温度、湿度等环境，同时将数据传回PC机；在移动过程中遇到大型障碍物，能够报警，并停止喷洒农药，当障碍物移除后继续喷洒农药作业。根据植保作业车应用环境和功能进行平台硬件分析：续航时间不少于30分钟；使用Arduino Mega2560 Pro核心板，结合温湿度传感器、超声波传感器、磁导线、磁感应电路、编码器、无线传输模块等完成硬件电路；通过电磁导引实现小车自动寻航，并通过到站点感应永磁体，进行到站提醒；能够实时与PC机监测站进行数据传输、指令传输，实现大棚状态的实时监测和作业车状态的监测；能够实现对大棚和作业车状态远程报警；

本实用新型主要通过核心板、传感器选择、控制系统底板原理图绘制和PCB设计等方面详细分析植保作业车控制系统硬件设计。

控制器8硬件结构如图5所示，使用Arduino Mega2560 Pro核心板结合自行设计的底板实现对左右电机、舵机、喷药泵及喷药电磁阀控制，采集温湿度传感器、超声波传感器、电机编码器、磁导线等数据，通过无线收发模块与PC机进行数据交互，完成控制系统运动、监测和喷药等功能。

作业时，喷药装置6通过传感器控制继电器的开合，从而控制电磁阀的通断，以实行喷药，在没有作物的地方停止喷药。喷头可以通过旋转调节喷药范围，每一个喷头都是一个小的系统，加快了喷雾系统的反应速度，也节约了主控板的处理内存。原理图如图3所示。

所述喷药装置6包括与水泵3连接的进水管，所述进水管与喷水管31连接，所述喷水管31可滑动的连接在高度调节杆32上，高度调节杆32上活动套接有活动套33，所述活动套33通过螺栓可在高度调节杆32上固定，所述喷水管31远离所述进水管的一端连接有喷头34。由于水箱的体型比较大，因此对于本实用新型的整体结构的布局会造成一定的影响，所以水箱的尺寸选择需要综合考虑机体自重、车轮与地面的摩擦力及机器人实际作业过程中的行走速率等具体情况。由于行走机构中设置有减震装置，因此在作业中药箱中的液体不会产生较大的颠簸，所以不需要考虑在药箱的内部添置缓冲装置，最后考虑到药箱的安置尽量方便，因此选用长方体40L药箱。其具体尺寸为45cm×30cm×30cm。

喷头需要在适当的压力条件下才能以合适的雾化程度喷出，并且雾滴大小一致，喷射的流体方向性好。目前喷头一般分为扇形和锥形两种。由于扇形喷头具有更好的穿透能力，即便生长繁茂的作物间施药，也可以使药物达到作物深层。因此本文选用扇形喷头，利于实现良好的施药效果。兙

水泵3选用R385直流隔离泵，尺寸90mm×40mm×35mm，供电电压DC12V，流量1.5-2L/Min，选用内径6mm管。喷药电磁阀选用晨纬气动DN-06电磁阀，为常闭型，供电电压直流12V。螺纹内径10mm，整体尺寸宽42mm，高78mm。

在作业前，根据作物的高度，先手动调节高度调节装置使喷嘴达到合适的位置。作业时，当喷头到达作业区域后，通过继电器的通断控制泵，泵打开后药液经过稳压阀，稳压阀内部有个弹性稳压包，在压强过大时，稳压包鼓起反之缩小以此来控制管道内的压强稳定在一个范围内，实现恒量药液喷洒。喷头附近的光电开关检测下方是否有植物，如果有控制继电器打开喷头上方的电磁阀，从而喷头开始作业，如果无电磁阀会关闭停止喷洒药液，每一个喷头都是一个独立的小系统，相互不干扰。考虑到在无喷头打开时压力过大损坏设备，在稳压阀之后安装了一个泄流阀，泄流阀会在管道内压强过大时打开开关引导水流返回到药箱中。

为了验证本实用新型，对其进行了模拟实验，如图6所示，本实用新型从起点处出发，沿着磁引导线循迹前进，同时开启喷药泵和喷药电磁阀，开始对农作物进行喷药作业，在检测到第二块永磁体时停止喷药，检测到第三块永磁体时，继续喷药，即检测到偶数块永磁体停止喷药，奇数块永磁体开始喷药。模拟小车在循迹过程中，通过超声波传感器探测前方障碍物，如果发现障碍物时，将停止作业，并报警，直到障碍物被移开后，则继续喷药作业，最终回到终点，结束整个作业任务。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种智能农药喷洒车，其特征在于：包括安装板(1)，所述安装板(1)底部安装行走机构(2)，所述行走机构(2)与安装在所述安装板(1)中部的蓄电池组(5)连接，所述安装板(1)上安装有储水箱(4)，所述储水箱(4)前端通过管道与水泵(3)连接，所述水泵(3)远离所述储水箱(4)的一端通过水管连接有喷药装置(6)，所述安装板(1)的前端设置有避障传感器(7)，所述避障传感器(7)与设置于所述安装板(1)上的控制器(8)连接，所述控制器(8)与所述水泵(3)连接。

2.根据权利要求1所述的智能农药喷洒车，其特征在于：所述行走机构(2)包括底座(21)，所述底座(21)上设置有减速电机(22)，所述减速电机(22)与所述蓄电池组(5)连接，所述减速电机(22)与驱动轮(23)连接，所述驱动轮(23)的轮齿与履带(24)上的带齿啮合，所述底座(21)上设置有用于支撑履带(24)的第一支重轮(25)，远离所述驱动轮(23)一端的底座(21)上设置有导向轮(26)。

3.根据权利要求2所述的智能农药喷洒车，其特征在于：所述底座(21)下端设置有侧板(9)，所述侧板(9)上安装缓冲弹簧(10)，所述缓冲弹簧(10)与曲柄(11)连接，所述曲柄(11)的中部可转动连接在侧板(9)上，所述曲柄(11)与缓冲弹簧(10)的连接处的侧板上设置有用于限位曲柄活动的滑槽，所述曲柄(11)远离所述缓冲弹簧(10)的一端与第二支重轮(12)连接。

4.根据权利要求1所述的智能农药喷洒车，其特征在于：所述喷药装置(6)包括与水泵(3)连接的进水管，所述进水管与喷水管(31)连接，所述喷水管(31)可滑动的连接在高度调节杆(32)上，高度调节杆(32)上活动套接有活动套(33)，所述活动套(33)通过螺栓可在高度调节杆(32)上固定，所述喷水管(31)远离所述进水管的一端连接有喷头(34)。