TWI832782B

TWI832782B - 田園噴灑系統

Info

Publication number: TWI832782B
Application number: TW112125129A
Authority: TW
Inventors: 楊正輝; 蔡尚翰
Original assignee: 國立屏東科技大學
Priority date: 2023-07-05
Filing date: 2023-07-05
Publication date: 2024-02-11

Abstract

一種田園噴灑系統，包含車體、供液機構、至少一個噴灑機構，及驅動控制單元。該至少一噴灑機構包括安裝在該車體且可被驅動而上下伸縮與橫向伸縮的伸縮單元、安裝在該伸縮單元且能用以感測是否存在所述植物的感測單元，及安裝在該伸縮單元且連通該供液機構的噴灑單元。該驅動控制單元會於被啟動噴灑功能且該感測單元感測到所述植物時，控制該伸縮單元帶動該噴灑單元相對植物移動，並控制該噴灑單元噴灑。透過上述設計，該田園噴灑系統能夠實現對所述植物噴灑自動化，進而節省人力。

Description

田園噴灑系統

本發明是有關於一種田園噴灑系統，特別是指一種可對植物自動噴灑水、肥料或藥劑的田園噴灑系統。

田園噴灑作業包括對植物進行灌溉、施肥或噴藥，由於植物種類繁多，其型態、大小不一，現行之田園噴灑作業大多仍需仰賴人力來完成。然而，透過人力進行噴灑作業，作業人員長期吸入肥料或藥劑等化學物質，勢必會對健康造成危害。

除此之外，現今農村面臨人口外流、高齡化問題，導致缺工嚴重。因此，如何實現田園噴灑作業自動化，遂成為相關業者致力解決的問題。

因此，本發明的目的，即在提供一種能改善先前技術的至少一個缺點的田園噴灑系統。

於是，本發明田園噴灑系統，適用於對一植物噴灑一噴灑液，並包含一個車體、一個供液機構、至少一個噴灑機構，及一個驅動控制單元。

該供液機構安裝在該車體上，並用以供應所述噴灑液。該至少一噴灑機構包括一個安裝在該車體且可被驅動而上下伸縮與橫向伸縮的伸縮單元、一個安裝在該伸縮單元且能用以感測是否存在所述植物的感測單元，及一個安裝在該伸縮單元且連通該供液機構的噴灑單元。

該驅動控制單元訊號連接該伸縮單元、該感測單元與該噴灑單元，該驅動控制單元會於被控制而啟動一噴灑功能且該感測單元感測到所述植物時，控制該伸縮單元帶動該噴灑單元相對所述植物移動，並控制該噴灑單元噴灑所述噴灑液。

本發明的功效在於：透過該至少一噴灑機構包括可被驅動而朝上或朝向所述植物伸出的伸縮單元、安裝在該伸縮單元且能感測所述植物之該感測單元的設計，該驅動控制單元能夠分析該感測單元之感測結果，進而控制該伸縮單元朝上或朝所述植物伸出，並控制該噴灑單元噴灑該噴灑液，能夠對所述植物自動噴灑，進而節省人力。

100:田園噴灑系統

1:車體

2:供液機構

21:儲水桶

22:添加桶

23:混合桶單元

231:混合桶

232:進水閥

233:進劑閥

24:添加桶液位感測器

25:混合桶液位感測器

26:讀取單元

27:供液控制單元

271:輸出模組

272:供液無線通訊模組

273:供液控制模組

274:顯示器

275:添加桶警示件

276:混合桶警示件

3:噴灑機構

31:伸縮單元

311:第一致動器

312:第二致動器

32:感測單元

321:第一感測器

322:第二感測器

33:噴灑單元

331:灑水頭

332:噴灑管路

333:出液閥

334:噴水閥

4:測距單元

41:障礙感測器

5:定位單元

6:驅動控制單元

61:噴灑控制模組

62:車體控制模組

63:資料傳送模組

64:驅動無線通訊模組

7:攝像單元

71:攝影機

8:容器

81:識別圖像

91:植物

92:遠端裝置

H:預定距離

D1:第一方向

D2:第二方向

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一立體架構示意圖，說明本發明田園噴灑系統之一實施例搭配兩個遠端裝置使用，並用以對一植物進行噴灑的情形；圖2是一前視圖，說明該實施例之各個元件的位置關係；圖3是一側視圖，說明該實施例之各個元件的位置關係；圖4是一示意圖，說明該實施例之一供液機構之各個元件之連接關係；圖5是一功能方塊圖，說明該實施例之該供液機構的功能架構；圖6是一功能方塊圖，說明該實施例之一驅動控制單元與一車體、其中一噴灑機構、一測距單元，及一定位單元的功能架構；圖7是一俯視圖，說明該實施例之其中一噴灑機構之一感測單元感測到所述植物，控制一第二致動器朝右突伸並對所述植物噴灑的情形；圖8是一俯視圖，說明該實施例之該其中一噴灑機構之一第二感測器未感測到所述植物，將控制該第二致動器朝左縮回的情形；圖9是一前視圖，說明該實施例之該其中一噴灑機構於該第二致動器朝左縮回後，控制一第一致動器上升的情形；及圖10是一前視圖，說明該實施例之該其中一噴灑機構之一第一感測器未感測到所述植物，將控制該第一致動器收回的情形。

參閱圖1、2、4，本發明田園噴灑系統100的一實施例，適用於搭配一個容裝有一個添加劑的容器8使用，並可對一植物91噴灑一噴灑液，且可與兩個遠端裝置92通訊。所述容器8具有一個對應所述添加劑之履歷的識別圖像81，所述識別圖像81例如但不限於條碼、圖像或文字等。所述添加劑例如但不限於肥料與藥劑等。所述植物91是一果樹，但實施上不以此為限制。所述遠端裝置92例如但不限於手機、平板、筆記型電腦或桌上型電腦等。另外，在本實施例中，本發明田園噴灑系統100是與兩個遠端裝置92通訊，但實施時，也可以僅與一個遠端裝置92通訊。

參閱圖2、3、6，該田園噴灑系統100包含一個可被該等遠端裝置92操控的車體1、一個供液機構2、兩個噴灑機構3、一個測距單元4、一個定位單元5、一個驅動控制單元6，及一個攝像單元7。

參閱圖2、4、5，該供液機構2安裝在該車體1上，並用以將所述添加劑與水混合產生所述噴灑液。該供液機構2包括一個安裝在該車體1上且用以儲存水的儲水桶21、一個安裝在該車體1上且用以容裝所述添加劑的添加桶22、一個安裝在該車體1上的混合桶單元23、一個安裝在該添加桶液位感測器24、一個安裝在該混合桶單元23的混合桶液位感測器25、一個讀取單元26，及一個安裝在該混合桶231上的供液控制單元27。

該混合桶單元23包括一個用以供該儲水桶21的水與該添加桶22之所述添加劑流入以混合的混合桶231、一個連通該儲水桶21與該混合桶231的進水閥232，及一個連通該添加桶22與該混合桶231的進劑閥233。

該添加桶液位感測器24可用於量測該添加桶22的液位並輸出一個添加桶液位訊號。該混合桶液位感測器25設置在該混合桶231上，且可用於量測該混合桶231的液位並輸出一個混合桶液位訊號。

該讀取單元26訊號連接該供液控制單元27，並可供操作以讀取所述識別圖像81，且會於讀取所述識別圖像81時，回傳一個代表所述添加劑的履歷資料至該供液控制單元27。在本實施例中，所述讀取單元26為光罩式掃描器或雷射式掃描器，但實施時，只要能夠讀取並解析所述識別圖像81中所包含的所述履歷資料，例如也可以是具備攝像功能而可用以讀取圖像的智慧型手機或平板設備。

該供液控制單元27訊號連接該混合桶單元23之該進水閥232與該進劑閥233、該添加桶液位感測器24，及該混合桶液位感測器25。該供液控制單元27包括一個輸出模組271、一個供液無線通訊模組272，及一個供液控制模組273。

該輸出模組271具有一個設置在該混合桶231上的顯示器274、一個設置在該添加桶22上的添加桶警示件275，及一個設置在該混合桶231上的混合桶警示件276。該供液無線通訊模組272可與該等遠端裝置92進行無線通訊，所述無線通訊可以透過無線網路及/或行動通訊網路。

該供液控制模組273可供操作輸入一個注水設定量，並會於被啟動一注水功能時，控制該進水閥232開啟。該供液控制模組273還會分析該混合桶液位訊號以得到一個實際注水量，並會於該實際注水量等於該注水設定量時，控制該進水閥232關閉，並傳送一個注水完成訊號至該混合桶警示件276。具體來說，該供液控制模組273會於該實際注水量達到使用者所設定該注水設定量時，停止注水並使該混合桶警示件276產生提示。在本實施例中，該混合桶警示件276是一個警示燈，會於該實際注水量達到使用者所設定該注水設定量時，被驅動而顯示為紅燈。

該供液控制模組273還可供操作輸入一個注劑設定量，並會分析該添加桶液位訊號以得到一個實際注劑量，且會分析該實際注劑量達到該注劑設定量之一預定比例時，會傳送一個指示訊號至該添加桶警示件275。具體來說，在本實施例中，該添加桶警示件275是一個能呈現多種顏色的警示燈。在使用者將所述添加劑傾倒入該添加桶22的過程中，當該實際注劑量尚未達到該注劑設定量之80%時，該添加桶警示件275呈現綠燈，當該實際注劑量達到該注劑設定量之80%但未超過100%時，該供液控制模組273會使該添加桶警示件275呈現黃燈，而當該實際注劑量達到該注劑設定量之100%時，該添加桶警示件275呈現紅燈，以對使用者告警以停止添加所述添加劑。

需補充說明的是，在本實施例中，該混合桶警示件276與該添加桶警示件275均為警示燈，但實施時，也可以是蜂鳴器等其他能夠產生告警的元件。

該供液控制模組273還會於被啟動一注劑功能時，控制該進劑閥233開啟，並會於被啟動一資料傳送功能時，將該履歷資料、該實際注劑量與該實際注水量彙整得到一供液資料，再將該供液資料傳送至該等遠端裝置92。具體來說，當使用者完成將所述添加劑傾倒入該添加桶22後，啟動該注劑功能，就能使所述添加劑流入該混合桶231以與水混合產生所述噴灑液。另外，需補充說明的是，該注水設定量、該實際注水量、該注劑設定量，及該實際注劑量等相關數據都會呈現在該輸出模組271之該顯示器274上。

參閱圖2、3、6，該等噴灑機構3是分別設置在該車體1的左右兩側。由於該等噴灑機構3的結構相同，僅設置位置不同，故在以下的說明中，將以位在圖面右方的該噴灑機構3為代表作說明。

該噴灑機構3包括一個安裝在該車體1且可被驅動而上下伸縮與橫向伸縮的伸縮單元31、一個安裝在該伸縮單元31且能用以感測是否存在所述植物91的感測單元32，及一個安裝在該伸縮單元31且連通該供液機構2的噴灑單元33。

該伸縮單元31具有一個直立安裝在該車體1上且可被驅動而上下伸縮的第一致動器311，及一個橫向安裝在該第一致動器311上且可被驅動而朝右橫向伸出且縮回的第二致動器312。該第一致動器311具有一個尚未突伸時的初始位置。

該感測單元32具有一個安裝在該第一致動器311頂部且可被該第一致動器311帶動位移的第一感測器321，及一個安裝在該第二致動器312右端部且可被該第二致動器312帶動位移的第二感測器322。該第一感測器321用以朝一第一方向D1感測所述植物91(圖7)，並能於感測到所述植物91時產生一個第一感測訊號。該第二感測器322用以朝一第二方向D2感測所述植物91，並能於感測到所述植物91時產生一個第二感測訊號。該第二方向D2與該第一方向D1相夾一預定角度。

在本實施例中，該第一感測器321是朝右前方感測所述植物91，該第二感測器322是朝前方感測所述植物91，但實施時，只要能夠相配合而達到感測所述植物91位置之目的，並不以所述方式為限制。

該噴灑單元33安裝在該伸縮單元31且連通該供液機構2，並包括一個設置在該第二致動器312右端部且用以往前對所述植物91噴灑所述噴灑液的灑水頭331、一個連通該灑水頭331與該混合桶231的噴灑管路332、一個設置在該噴灑管路332的出液閥333，及一個設置該噴灑管路332且連通該出液閥333與該灑水頭331間的噴水閥334。

該測距單元4包括兩個分別設置在該車體1左前側與右前側的障礙感測器41。每一該障礙感測器41能於感測到障礙物時產生一個障礙訊號。在本實施例中，該等障礙感測器41之設置數量為兩個，但實施時，其設置數量也可以是一個、三個或四個以上。

該定位單元5安裝在該車體1上，且每間隔一預定時間會產生一個對應該車體1的定位資料。具體來說，該定位資料為該車體1之經緯度位置。

該驅動控制單元6訊號連接該車體1、該等噴灑機構3、該測距單元4，及該定位單元5。該驅動控制單元6包括一個噴灑控制模組61、一個車體控制模組62、一個資料傳送模組63，及一個驅動無線通訊模組64。

參閱圖6、7、8，該噴灑控制模組61可被啟動一噴灑功能，並會於該噴灑功能被啟動時且收到該第一感測訊號時，控制該第二致動器312橫向突伸。

該噴灑控制模組61在該第二致動器312橫向突伸期間，且收到該第二感測訊號時，控制啟動該噴灑單元33，並會於該第二感測器322未收到該第二感測訊號時，控制關閉該噴灑單元33。該噴灑控制模組61還會於控制該第二致動器312橫向突伸期間且該第二感測訊號消失時，控制該第二致動器312橫向縮回。

參閱圖6、9、10，該噴灑控制模組61還會於該第二致動器312橫向縮回後，控制該第一致動器311往上突伸一預定距離H。該驅動控制單元6還會於該第一致動器311往上突伸該預定距離H後，且該第一感測器321產生該第一感測訊號時，控制該第二致動器312橫向突伸，而於該第一感測器321未產生該第一感測訊號時，控制該第一致動器311縮回該初始位置。

該車體控制模組62會於收到該障礙訊號時，控制該車體1停止，並發送一警告訊息至該等遠端裝置92。該資料傳送模組63會於收到該定位資料時，將該定位資料傳送至該等遠端裝置92。該驅動無線通訊模組64可與該等遠端裝置92進行無線通訊，所述無線通訊可以透過無線網路及/或行動通訊網路。

參閱圖2、3、4，該攝像單元7包括三個分別設置在該車體1前側，及每一該噴灑機構3之該伸縮單元31頂部的攝影機71。每一該攝影機71可被控制而擷取該車體1周圍環境影像以得到一個環境影像資料，並會將該環境影像資料傳送至該等遠端裝置92。具體來說，該等環境影像資料可用以呈現在該等遠端裝置92，以輔助作業人員得知該車體1之周圍環境。

使用本發明田園噴灑系統100時，需先產生所述噴灑液後，再操控該車體1至預定位置，預備進行噴灑作業。

欲產生所述噴灑液之作業時，使用者先輸入該注水設定量與該注劑設定量，並啟動該注水功能，使水流入該混合桶231中，並會於該實際注水量等於該注水設定量時，停止注水。接著，使用者以該讀取單元26讀取所述容器8之所述識別資料，並將所述添加劑倒入該添加桶22中。在此過程中，該添加桶警示件275會依據該實際注劑量與該注劑設定量之比例，使該添加桶警示件275產生不同顏色的警示。

當所述添加劑添加作業完成後，使用者停止添加所述添加劑，並啟動該注劑訊號，使所述添加劑流入該混合桶231中與水混合，即可產生所述噴灑液。

參閱圖7、8，接著，使用者將該車體1控制至欲對所述植物91進行噴灑作業的位置，並啟動該噴灑功能。以下將以位在圖面右方之該噴灑機構3進行噴灑來說明。當該第一感測器321朝該第一方向D1感測到所述植物91時，該第二致動器312開始朝右突伸。在該第二致動器312開始朝右突伸的過程中，當該第二感測器322朝該第二方向D2感測到所述植物91時，該噴灑單元33會被啟動而開始對所述植物91朝前噴灑。直到該第二感測器322從感測到所述植物91時，變成未感測到所述植物91時(圖8)，代表該第二致動器312已經超過所述植物91之最右端，此時該第二致動器312將朝左收回。

參閱圖9、10，接著，該第一致動器311會上升該預定距離H後，該第一感測器321會朝該第一方向D1感測是否有所述植物91。若有，則再次執行該第二致動器312朝右伸出之噴灑作業，若無，代表該第一致動器311之高度已越過所述植物91之頂端(圖10)，該第一致動器311將會被驅動而收回之該初始位置，而完成本次的噴灑作業。

最後，使用者再將所述車體1控制到下一棵欲進行噴灑之所述植物91的噴灑位置，再如上述之作動過程進行噴灑作業。

需補充說明的是，使用本發明田園噴灑系統100時，該定位單元5產生之該定位資料與該攝像單元7產生之該環境影像資料，均會傳送之該等遠端裝置92。另外，在本實施例中，所述噴灑機構3之設置數量為兩個，但實施時，也可以為一個、三個或四個以上。

需特別說明的是，本發明田園噴灑系統100實施時，只要該噴灑機構3之該伸縮單元31之上下伸縮範圍與橫向伸縮範圍能夠設計以符合所述植物91的高度與橫向寬度，所述植物91並不以本實施例所述之果樹為限制。

綜上所述，透過該至少一噴灑機構3包括可被驅動而朝上或朝向所述植物91伸出的伸縮單元31，及安裝在該伸縮單元31且能感測所述植物91之該感測單元32的設計，該驅動控制單元6能夠分析該第一感測訊號與該第二感測訊號，進而控制該伸縮單元31朝上或朝所述植物91伸出，並控制該噴灑單元33噴灑該噴灑液，能夠對所述植物91自動噴灑，進而節省人力，並且能夠降低人員在執行噴灑作業過程中，暴露在化學物質下之風險。

另外，該讀取單元26可供操作以讀取回傳所述添加劑之所述履歷資料，並配合該供液控制單元27與該驅動控制單元6能分別將該供液資料與該定位資料回傳至該等遠端裝置92之設計，能夠使噴灑作業之相關數據自動化、管理雲端化。因此，確實可達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。