CN207327013U - 一种多喷头智能喷药机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多喷头智能喷药机器人，包括喷药装置、行走装置、图像采集装置、倾角测量装置和控制装置；所述喷药装置包括至少两个喷头和至少两根电动推杆，所述电动推杆呈竖立状态，每个喷头设置于一根电动推杆的顶端，电动推杆用于在控制装置的控制下，调节各喷头的高度；所述图像采集装置包括摄像机，所述摄像机用于采集植株照片；控制装置根据植株照片和所述多喷头智能喷药机器人相对地平面的倾角，计算植株高度，并根据植株高度控制每根电动推杆伸缩至不同高度。本实用新型通过设置多个喷头，并调节多个喷头的高度，使多个喷头的总喷洒范围能覆盖整根植株，进而确保整根植株的树冠全方位均匀受药，提高施药效果。

Description

一种多喷头智能喷药机器人

技术领域

本实用新型涉及智能机器人领域，特别涉及一种多喷头智能喷药机器人。

背景技术

农业施药是一种工作量大、劳动强度高、需要大量劳动力的农业生产活动。由于人工喷药效率低、施药不均、药物利用率低且喷药期间药物对人体伤害较大，所以目前各式各样的农用喷药机器人被开发和利用。现有的这些喷药机器人各有所长，应用场景也各不相同。对于整片农田，虽然现有的喷药机器人能保证施药面积的均匀与精度，但是对于单根植株，特别是对于枸杞、茶树等低矮灌木或小乔木植株，现有的喷药机器人不能确保单根植株的树冠全方位均匀受药，导致现有喷药机器人的施药效果并不显著。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多喷头智能喷药机器人，所述多喷头智能喷药机器人能解决现有喷药机器人所存在的问题，即能确保单根枸杞、茶树等低矮灌木或小乔木植株的树冠全方位均匀受药，提高施药效果。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种多喷头智能喷药机器人，包括喷药装置、行走装置、图像采集装置、倾角测量装置和控制装置；

所述喷药装置包括储药箱、压力装置、至少两个喷头和至少两根电动推杆，所述压力装置用于将药物从储药箱中抽吸至喷头，所述电动推杆呈竖立状态，每个喷头设置于一根电动推杆的顶端，电动推杆用于在控制装置的控制下，调节各喷头的高度；

所述倾角测量装置用于测量所述多喷头智能喷药机器人相对地平面的倾角，所述倾角测量装置与控制装置连接；

所述图像采集装置包括摄像机，所述摄像机用于采集植株照片，并将采集的植株照片传输给控制装置；控制装置根据植株照片和所述多喷头智能喷药机器人相对地平面的倾角，计算植株高度，并根据植株高度控制每根电动推杆伸缩至不同高度。

上述技术方案中，通过植株高度以调整各喷头的高度，使整根植株的树冠从顶部至底部被多个喷头的总喷洒范围均匀地覆盖，进而确保整根植株全方位均匀受药，提高施药效果，解决了现有技术的问题。

优选的，所述喷头的数量为三个，所述电动推杆的数量为三根；所述三根电动推杆分别为第一电动推杆、第二电动推杆和第三电动推杆，第一电动推杆上的喷头倾斜向下设置，第二电动推杆上的喷头水平设置，第三电动推杆上的喷头倾斜向上设置。

优选的，所述倾角测量装置为陀螺仪。由于农田道路不平整，机器人行走期间会发生颠簸倾斜，控制装置根据陀螺仪测量的机器人相对地平面的倾角，判断植株照片的拍摄角度，对计算得出的植株高度进行倾角修正，得出真实的植株高度。控制器根据真实的植株高度调节电动推杆的伸长量，并根据机器人相对地平面的倾角，微调电动推杆的高度。

优选的，所述喷头为雾化喷头。雾化喷头实现农药颗粒雾化，提高农药的利用率。

优选的，所述行走装置为履带式驱动装置。履带式驱动的越障能力、地形适应能力、抓地能力均很优越，且能原地转向，这些优点使履带式驱动更适应农田行走。

进一步地，所述储药箱内设置有液位传感器，所述液位传感器用于测量储药箱中药物的液面高度，所述液位传感器与控制装置连接；所述压力装置和行走装置也与控制装置连接，所述控制装置根据药物的液面高度信息控制喷头是否停止喷洒、控制行走装置是否停止行走。通过液位传感器的设置，可检测药物的剩余量，若药物用尽，控制装置可控制所述多喷头智能喷药机器人停止作业，避免电能等能源损失浪费，更避免所述多喷头智能喷药机器人空载行走期间，因部分植株未能受药，造成整片农田施药不均。

进一步地，所述多喷头智能喷药机器人还包括GPS接收机，所述GPS接收机与控制装置连接。所述GPS接收机用于接收、跟踪、变换和测量GPS信号，以实时获取所述多喷头施药机器人的位置信息，控制装置根据所述位置信息，并结合存储器中已有的路径规划信息，控制行走装置转向。

进一步地，所述多喷头智能喷药机器人还包括通讯装置，所述通讯装置与控制装置连接，所述通讯装置用于将植株照片、药物的液面高度信息、GPS接收机所接收的位置信息传送给监控终端。所述通讯装置的设置便于人工干预所述多喷头智能喷药机器人，用户可通过植株照片和位置信息监测所述多喷头智能喷药机器人的工作状态是否正常，用户可通过药物的液面高度信息及时准备和补给药物。

进一步地，所述多喷头智能喷药机器人还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与控制装置连接。当需要补给药物，控制装置控制蜂鸣器发声，便于用户迅速定位并找到所述多喷头智能喷药机器人；同时控制装置向监控终端发送指令，提示用户需要补给药物。

与现有技术相比，本实用新型所述多喷头智能喷药机器人更适用于对枸杞、茶树等低矮灌木或小乔木等植株施药，通过设置多个喷头，并调节多个喷头的高度，使多个喷头的总喷洒范围能覆盖整株植株的树冠，进而确保整株植株的树冠全方位均匀受药，提高施药效果，解决了现有技术的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关附图。

图1所示为本实用新型所述多喷头智能喷药机器人的结构示意图。

图2所示为本实用新型所述多喷头智能喷药机器人的电路示意图。

图中标号说明：

11-储药箱；12-喷头；13-电动推杆；1301-第一电动推杆；1302-第二电动推杆；1303-第三电动推杆；14-液位传感器；31-摄像头；32-陀螺仪；41-压力装置；51-GPS接收机；52-蜂鸣器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例1：

请参阅图1和图2，为了解决现有喷药机器人不能实现对单株低矮灌木或小乔木树冠的全方位均匀施药的问题，本实施例提供了一种多喷头智能喷药机器人。所述多喷头智能喷药机器人包括喷药装置、行走装置、图像采集装置、倾角测量装置和控制装置。

所述控制装置包括控制器、计算器和存储器。所述喷药装置包括用于存储药物的储药箱11、压力装置41、多个喷头12和多根电动推杆13。所述压力装置41用于将药物从储药箱11中抽吸至喷头12，作为举例，所述压力装置41选用抽吸泵，所述抽吸泵设置于储药箱的底部。所述电动推杆13竖立于储药箱11上，每个喷头12分别设置于一根所述电动推杆13的顶端，所述喷头12通过导管连接所述压力装置41。

所述图像采集装置包括摄像头31，所述摄像头31朝向所述多喷头智能喷药机器人行走方向的斜前方，用于拍摄述多喷头智能喷药机器人斜前方近距离处的植株。

考虑农田道路不平整，机器人行走期间会发生颠簸倾斜，机器人倾斜的角度会对植株高度计算结果造成误差，所以本实施例中，倾角测量装置用于测量所述多喷头智能喷药机器人相对地平面的倾角，所述倾角测量装置与控制装置的计算器连接。作为举例，在本实施例中，所述倾角测量装置选用陀螺仪32。

所述电动推杆13与控制装置的控制器连接，所述摄像机与控制装置的计算器连接。使用时，行走装置驱动所述多喷头智能喷药机器人缓慢前进，前进的速度控制在0.05m～0.2m/s。所述摄像机每隔10s抓拍一次所述多喷头智能喷药机器人斜前方的植株照片，并将照片传输给计算器。计算器根据所述照片计算植株粗略高度。计算器根据陀螺仪测量的机器人相对地平面的倾角，判断植株照片的拍摄角度，对计算得出的植株粗略高度进行倾角修正，得出植株真实高度。控制器根据植株真实高度控制电动推杆伸缩，同时控制器根据机器人相对地平面的倾角，微调电动推杆的高度。各电动推杆伸缩的长度各异，使电动推杆上的喷头12的总喷洒范围能覆盖整根植株，进而确保整根植株全方位均匀受药，提高施药效果。应当理解的，上述“0.05m～0.2m/s”、“10s”等数据仅为本实施例的一种举例，并不对本实用新型的保护范围进行限定。

所述多喷头智能喷药机器人在工作期间的状态总结为：持续行走，摄像头31定期抓拍斜前方植株，电动推杆定期伸缩改变喷头12高度，喷头12在植株旁持续喷洒药物。

作为举例，在本实施例中所述喷头12的数量为三个，电动推杆13的数量为三根。三根电动推杆13分别为第一电动推杆1301、第二电动推杆1302和第三电动推杆1303，第一电动推杆1301上的喷头12倾斜向下设置，第二电动推杆1302上的喷头12水平设置，第三电动推杆1303上的喷头12倾斜向上设置。植株高度为h₀，控制装置的控制器控制第一电动推杆1301伸缩至5h₀/4，控制第二电动推杆1302伸缩至3h₀/4，控制第三电动推杆1303伸缩至h₀/4。应当理解的，上述“5h₀/4”、“3h₀/4”、“h₀/4”等数据仅为本实施例的一种举例，并不对本实用新型的保护范围进行限定。

在本实施例中，所述喷头12选用雾化喷头。雾化喷头实现农药颗粒雾化，提高农药的利用率。

考虑到所述多喷头智能喷药机器人在农田中行走，为了使所述机器人能更适应农田泥地行走，在本实施例中，所述行走装置选用履带式驱动装置。由于履带式驱动装置为成熟的现有技术，所以本实施例不再详细描述。

实施例2：

请参阅图1和图2，本实施例提供了一种多喷头智能喷药机器人，包括实施例1中所述的所有技术特征。

此外在本实施例中，所述储药箱11中还设置有液位传感器14，所述液位传感器14用于测量储药箱11中药物的液面高度。所述液位传感器14与控制装置的控制器连接，同时所述压力装置41和行走装置也与控制装置的控制器连接。液位传感器14将所测量的药物液面高度传送给控制装置的控制器，当药物的液面高度低于储药箱11中的某一固定高度时，预示药物即将用尽，此时控制装置的控制器控制压力装置41停止抽吸药物作业，并控制行走装置停止行走，避免电能等能源损失浪费，更避免所述多喷头智能喷药机器人空载行走期间，因部分植株未能受药，造成整片农田施药不均。

本实施例所述多喷头智能喷药机器人能解决现有机器人对于单根植株施药不均的问题，为了使所述多喷头智能喷药机器人能解决对于整片农田施药不均的问题，在本实施例中，所述多喷头智能喷药机器人还包括GPS接收机51，所述GPS接收机51与控制装置的控制器连接。所述GPS接收机51用于接收、跟踪、变换和测量GPS信号，以实时获取所述多喷头施药机器人的位置信息。所述控制装置的计算器根据农田中的道路和植株分布提前计算出路径规划结果，控制装置的存储器用于存储所述路径规划结果。控制装置的控制器根据所述位置信息，并结合已有的路径规划结果，控制行走装置转向。

考虑到农田环境中情况复杂，所述多喷头智能喷药机器人在作业期间可能会面临野生动物干扰等问题，为了增强所述多喷头智能喷药机器人的人工可干预性能，以监测其工作状态，在本实施例中，所述多喷头智能喷药机器人还包括通讯装置，所述通讯装置与控制装置的控制器连接。作为举例，所述通讯装置选用3G/4G通讯装置。使用时，通讯装置将植株照片、药物的液面高度信息和GPS接收机51所接收的位置信息传送给电脑或手机等监控终端。用户可通过植株照片和位置信息监测所述多喷头智能喷药机器人的工作状态是否正常，当多喷头智能喷药机器人偏离已规划的路径或陷入困境中时，用户可通过3G/4G网络发射信号，3G/4G通讯装置接收信号后传送给控制装置的控制器，控制装置的控制器控制压力装置41停止抽吸药物作业，控制行走装置折返或者停止行走。用户可通过药物的液面高度信息及时准备和补给药物。

考虑到农田的面积较大、植被茂密，当所述多喷头智能喷药机器人需要补给药物，或工作状态不正常时，方便用户迅速定位并找到所述多喷头智能喷药机器人。所述多喷头智能喷药机器人上还设置有蜂鸣器52，所述蜂鸣器52与控制装置的控制器连接。当所述多喷头智能喷药机器人需要补给药物时，所述控制装置的控制器控制蜂鸣器52发声，并通过通信模块向监控模块发送信号。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员，在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多喷头智能喷药机器人，其特征在于，包括喷药装置、行走装置、图像采集装置、倾角测量装置和控制装置；

所述喷药装置包括储药箱、压力装置、至少两个喷头和至少两根电动推杆，所述压力装置用于将药物从储药箱中抽吸至喷头，所述电动推杆呈竖立状态，每个喷头设置于一根电动推杆的顶端，电动推杆用于在控制装置的控制下，调节各喷头的高度；

所述倾角测量装置用于测量所述多喷头智能喷药机器人相对地平面的倾角，所述倾角测量装置与控制装置连接；

所述图像采集装置包括摄像机，所述摄像机用于采集植株照片，并将采集的植株照片传输给控制装置；控制装置根据植株照片和所述多喷头智能喷药机器人相对地平面的倾角，计算植株高度，并根据植株高度控制每根电动推杆伸缩至不同高度。

2.根据权利要求1所述多喷头智能喷药机器人，其特征在于，所述喷头的数量为三个，所述电动推杆的数量为三根；所述三根电动推杆分别为第一电动推杆、第二电动推杆和第三电动推杆，第一电动推杆上的喷头倾斜向下设置，第二电动推杆上的喷头水平设置，第三电动推杆上的喷头倾斜向上设置。

3.根据权利要求1所述多喷头智能喷药机器人，其特征在于，所述倾角测量装置为陀螺仪。

4.根据权利要求1所述多喷头智能喷药机器人，其特征在于，所述喷头为雾化喷头。

5.根据权利要求1所述多喷头智能喷药机器人，其特征在于，所述行走装置为履带式驱动装置。

6.根据权利要求1所述多喷头智能喷药机器人，其特征在于，所述储药箱内设置有液位传感器，所述液位传感器用于测量储药箱中药物的液面高度，所述液位传感器与控制装置连接；所述压力装置和行走装置也与控制装置连接，所述控制装置根据药物的液面高度信息控制喷头是否停止喷洒、控制行走装置是否停止行走。

7.根据权利要求6所述多喷头智能喷药机器人，其特征在于，所述多喷头智能喷药机器人还包括GPS接收机，所述GPS接收机与控制装置连接。

8.根据权利要求7所述多喷头智能喷药机器人，其特征在于，所述多喷头智能喷药机器人还包括通讯装置，所述通讯装置与控制装置连接，所述通讯装置用于将植株照片、药物的液面高度信息、GPS接收机所接收的位置信息传送给监控终端。

9.根据权利要求8所述多喷头智能喷药机器人，其特征在于，所述多喷头智能喷药机器人还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与控制装置连接。