一種果園自主噴藥智能機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種果園自主噴藥智能機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)器人包括：中央控制模塊、噴藥模塊、配藥模塊、無線通信模塊、定位模塊、人機(jī)交互模塊、圖像處理模塊、檢測(cè)模塊、行駛模塊、供電模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊。該果園自主噴藥智能機(jī)器人符合目前果園建園標(biāo)準(zhǔn)，無需人為的控制，同時(shí)完成對(duì)4棵果樹頂部和底部葉片正面、背面的噴藥，可以自主定位移動(dòng)完成對(duì)果園的整個(gè)噴藥過程，提高了工作效率，提高了藥物的利用率，減少了人的勞動(dòng)力，保證人不受藥物的危害。
【專利說明】一種果園自主噴藥智能機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能機(jī)器人，特別是針對(duì)一種果園自主噴藥智能機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的提高，人們更加認(rèn)識(shí)到水果營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要性，對(duì)水果的需求量越來越大。果農(nóng)種植的果樹越來越多，給果樹噴藥工作變得更加繁重。
[0003]目前，給果樹噴藥的工作主要由人工完成。人工噴藥存在以下不利因素:1、藥物對(duì)人體有害，會(huì)引起人體的潛在的病變危害。2、噴藥效率低下，人工噴藥不僅消耗體力，更耽誤時(shí)間。3、藥物利用率低，人工噴藥會(huì)造成噴藥不均勻，藥物滴漏等問題，導(dǎo)致藥物的浪費(fèi)。有一些機(jī)械噴藥裝置應(yīng)用在果園噴藥方面，但這些噴藥裝置存在以下弊端:1、需要人為控制，不能夠自主實(shí)現(xiàn)噴藥全過程。2、噴藥方式單一，效率不夠高。3、工作方式不符合現(xiàn)在果園的建園標(biāo)準(zhǔn)。4、操作方式復(fù)雜。
[0004]因此，目前果園噴藥方式存在許多弊端，發(fā)明一種果園自主噴藥智能機(jī)器人可以用來解決果園噴藥的問題，幫助果農(nóng)輕松的完成對(duì)果園的噴藥。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)無法滿足上述果園噴藥方面的問題，提供了一種果園自主噴藥智能機(jī)器人，能夠代替人完成對(duì)果園自主噴藥的機(jī)器人。該果園自主噴藥智能機(jī)器人符合目前果園建園標(biāo)準(zhǔn)，無需人為的控制，同時(shí)完成對(duì)4棵果樹頂部和底部葉片正面、背面的噴藥，可以自主定位移動(dòng)完成對(duì)果園的整個(gè)噴藥過程，提高了工作效率，提高了藥物的利用率，減少了人的勞動(dòng)力，保證人不受藥物的危害。
[0006]為了完成上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0007]一種果園自主噴藥智能機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)器人包括:中央控制模塊、噴藥模塊、配藥模塊、無線通信模塊、定位模塊、人機(jī)交互模塊、圖像處理模塊、檢測(cè)模塊、行駛模塊、供電模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊。通過上述各個(gè)模塊的相互統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的工作，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能和信息處理控制，完成果園自主噴藥智能機(jī)器人對(duì)果園的噴藥工作。
[0008]所述的中央控制模塊使用高級(jí)微處理器控制，與噴藥模塊、配藥模塊、無線通信模塊、定位模塊、人機(jī)交互模塊、圖像處理模塊、檢測(cè)模塊、行駛模塊、供電模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊連接，保證果園自主噴藥智能機(jī)器人采集信息和處理信息的效率，準(zhǔn)確控制各個(gè)模塊完成相關(guān)功能。
[0009]所述的噴藥模塊完成機(jī)器人對(duì)果樹的噴藥工作，通過8個(gè)可以折疊、伸展的機(jī)械臂、8個(gè)藥物噴頭同時(shí)對(duì)4棵果樹的頂部和底部噴藥，噴藥開關(guān)由電磁閥控制，噴藥壓力由安裝在機(jī)器人上的農(nóng)用噴藥泵提供。頂部4個(gè)機(jī)械臂的升降由電動(dòng)液壓千斤頂來實(shí)現(xiàn)。每個(gè)藥物噴頭通過塑料軟導(dǎo)管與農(nóng)用噴藥泵連接。噴藥模塊包括:8個(gè)藥物噴頭、8個(gè)電磁閥、I臺(tái)農(nóng)用噴藥泵、I個(gè)電動(dòng)液壓千斤頂、塑料軟導(dǎo)管。
[0010]所述的配藥模塊完成對(duì)藥物的攪拌調(diào)配。開始配藥時(shí)，完成對(duì)藥物的攪勻，使藥物充分溶合。在對(duì)果樹噴藥過程中，按用戶設(shè)置好的時(shí)間間隔進(jìn)行藥物攪拌，使藥物不會(huì)沉淀，保證藥物的均勻溶合。配藥模塊包括:內(nèi)置式攪拌器、攪拌器電機(jī)、藥物桶。藥物桶可拆卸，在配藥的時(shí)候可卸下，配完藥后安裝在機(jī)器人身上卡住固定。
[0011]所述的無線通信模塊用于機(jī)器人的無線通信，完成ZigBee無線定位，通過WiFi無線通信與用戶手持設(shè)備(如手機(jī)、PAD、PC機(jī)等)進(jìn)行通信。無線通信模塊包括ZigBee無線單元、WiFi無線單元。
[0012]所述的定位模塊采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)定位。在果園的周圍設(shè)置好ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)，機(jī)器人身上安裝ZigBee無線定位節(jié)點(diǎn)。機(jī)器人作為定位節(jié)點(diǎn)向果園周圍設(shè)置好的參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送RSSI收集命令，立刻收集此次RSSI值，經(jīng)過這種方式的多次采值后，通過中央控制模塊計(jì)算機(jī)器人在果園的位置。根據(jù)果園實(shí)際尺寸和每棵樹在果園中的分布，對(duì)果園進(jìn)行果園地圖的建模，將果園地圖模型導(dǎo)入到機(jī)器人存儲(chǔ)模塊供中央控制模塊調(diào)取，實(shí)時(shí)的定位模塊和預(yù)先存儲(chǔ)的果園地圖模型進(jìn)行對(duì)比和修正，判斷出果樹的位置，準(zhǔn)確的定位出機(jī)器人在噴藥工作位置停下，完成對(duì)果樹噴藥的工作。定位模塊包括ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)、定位節(jié)點(diǎn)、無線通信。
[0013]所述的人機(jī)交互模塊實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器人之間的信息通信。人機(jī)交互模塊通過WiFi無線通信將機(jī)器人與用戶手持設(shè)備(如手機(jī)、PAD、PC機(jī)等)進(jìn)行連接通信。用戶可以通過與機(jī)器人通信連接后的手持設(shè)備端上位機(jī)軟件對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，接收機(jī)器人采集的圖像信息、檢測(cè)信息、報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)距離控制和監(jiān)視。
[0014]所述的圖像處理模塊完成對(duì)機(jī)器人周圍情況的實(shí)時(shí)攝像監(jiān)控。包括云臺(tái)高清攝像頭、圖像采集卡、圖像處理軟件。
[0015]所述的檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物剩余量、噴藥流速的檢測(cè)，完成機(jī)器人識(shí)別方向、檢測(cè)障礙物和自身狀態(tài)。檢測(cè)模塊包括液位傳感器、渦輪流量計(jì)、陀螺儀、里程計(jì)、電子羅盤、激光測(cè)距儀、加速度傳感器、超聲波傳感器。通過液位傳感器、渦輪流量計(jì)分別檢測(cè)藥物剩余量、噴藥流速，以避免無藥工作和對(duì)藥物噴頭堵塞及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)噴藥流速過慢不正常時(shí)，說明藥物噴頭發(fā)生堵塞或其他故障。通過激光測(cè)距儀、加速度傳感器、陀螺儀、里程計(jì)、電子羅盤、超聲波傳感器識(shí)別方向、檢測(cè)障礙物和自身狀態(tài)。
[0016]所述的行駛模塊使用履帶式移動(dòng)。行駛模塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用2條同步履帶、I個(gè)主軸、I個(gè)直齒輪、I個(gè)圓錐齒輪、2個(gè)主動(dòng)輪、2個(gè)從動(dòng)輪。動(dòng)力結(jié)構(gòu)采用2個(gè)直流伺服電機(jī)、2個(gè)減速器、2個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器、2個(gè)H橋電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)過流保護(hù)裝置。減速器與動(dòng)力輪連接；直流伺服電機(jī)與減速器、旋轉(zhuǎn)編碼器、H橋電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)電路連接，構(gòu)成行駛動(dòng)力裝置。H橋電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，控制主動(dòng)輪正、反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)同步履帶移動(dòng)完成機(jī)器人在果園內(nèi)前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向。
[0017]所述的供電模塊完成對(duì)機(jī)器人整個(gè)系統(tǒng)的供電、電壓轉(zhuǎn)換、剩余電量檢測(cè)，保證機(jī)器人供電的安全、高效。供電模塊包括高能效鋰離子電池組、電壓轉(zhuǎn)換器、電量檢測(cè)器。
[0018]所述的報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)了當(dāng)藥物余量不足、藥物噴頭堵塞、電池組電量不足時(shí)，通過WiFi無線通信向用戶手持設(shè)備報(bào)警，以便用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理。
[0019]所述的存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)器人圖像采集、檢測(cè)信息和其他模塊數(shù)據(jù)的記錄和存儲(chǔ)。存儲(chǔ)模塊包括果園地圖模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)和地圖模型構(gòu)建技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主移動(dòng)到果園噴藥工作位置，同時(shí)對(duì)4棵果樹的頂部和底部葉片正面和背面的噴藥。該果園自主噴藥智能機(jī)器人符合目前果園建園標(biāo)準(zhǔn)，無需人為的控制，可以自主定位移動(dòng)完成對(duì)果園的整個(gè)噴藥過程，大大提高了工作效率，提高了藥物的利用率，減少了人的勞動(dòng)力，保證人不受藥物的危害。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明外部機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明機(jī)器人工作方法示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明機(jī)器人行駛區(qū)域示意圖。
[0025]圖5為本發(fā)明上位機(jī)軟件主操作界面示意圖。
[0026]圖中40、藥物噴頭，41、機(jī)械臂，42、鋰離子電池組，43、同步履帶，44、無線通信天線，45、云臺(tái)高清攝像頭，46、電動(dòng)液壓千斤頂，47、農(nóng)用噴藥泵，48、齒輪，49、藥物桶，50、藥泵電機(jī)，51、攪拌器電機(jī)，21、ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)一，22、ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)二，23、ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)三，24、ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)四，25、果園邊緣噴藥工作區(qū)，26、果園噴藥工作區(qū)，27、果樹樹冠所占面積，30、果樹樹冠，31、機(jī)器人行駛區(qū)域。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，以具體闡述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明一種果園自主噴藥智能機(jī)器人中央控制模塊I選用ARM處理器與噴藥模塊2、配藥模塊3、無線通信模塊4、定位模塊5、人機(jī)交互模塊6、圖像處理模塊7、檢測(cè)模塊8、行駛模塊9、供電模塊1、報(bào)警模塊11、存儲(chǔ)模塊12連接，保證果園自主噴藥智能機(jī)器人采集信息和處理信息的效率，準(zhǔn)確控制各個(gè)模塊完成相關(guān)功能。
[0029]如圖2所示，機(jī)器人通過噴藥模塊2完成機(jī)器人對(duì)果樹的噴藥工作。利用位于機(jī)器人底部前后兩側(cè)的4個(gè)機(jī)械臂噴藥結(jié)構(gòu)的藥物噴頭40從果樹葉片自下向上噴藥，完成對(duì)果樹葉片背面的噴藥。利用位于機(jī)器人頂部前后兩側(cè)的4個(gè)機(jī)械臂噴藥結(jié)構(gòu)的噴藥噴頭40從果樹葉片自上向下噴藥，完成對(duì)果樹葉片正面的噴藥。8個(gè)機(jī)械臂噴藥結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)4棵果樹的葉片正面和背面的噴藥。
[0030]機(jī)器人通過配藥模塊3完成對(duì)藥物的攪拌調(diào)配均勻。人工將藥物和水按比例倒入到藥物桶49內(nèi)，然后將藥物桶49安裝在機(jī)器人身上卡住固定好，將內(nèi)置式攪拌器的齒輪與機(jī)器人攪拌器電機(jī)51連接后，控制攪拌器電機(jī)51工作，對(duì)藥物進(jìn)行攪拌均勻，準(zhǔn)備好自主噴藥。在對(duì)果樹噴藥過程中，按用戶設(shè)置好的時(shí)間間隔進(jìn)行藥物攪拌，使藥物不會(huì)沉淀，保證藥物的均勻溶合。藥物桶49內(nèi)的藥物通過塑料軟導(dǎo)管與農(nóng)用噴藥泵47連接，供其抽取藥物。
[0031]機(jī)器人通過無線通信模塊4實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的無線通信，完成ZigBee無線通信定位，通過WiFi無線通信與用戶手持設(shè)備(如手機(jī)、PAD、PC機(jī)等)進(jìn)行通信。
[0032]如圖3所示，機(jī)器人定位根據(jù)果園實(shí)際尺寸和每棵樹在果園中的分布位置，對(duì)果園進(jìn)行果園地圖的建模，將果園地圖模型導(dǎo)入到機(jī)器人存儲(chǔ)模塊供中央控制模塊調(diào)取，實(shí)時(shí)的定位模塊和預(yù)先存儲(chǔ)的果園地圖模型進(jìn)行對(duì)比和修正，判斷出果樹的位置，準(zhǔn)確的定位出機(jī)器人在果園邊緣噴藥工作區(qū)25，果園噴藥工作區(qū)26處停止，完成對(duì)果樹噴藥的工作。實(shí)時(shí)的定位通過定位模塊采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)定位。如圖3所示，在果園的周圍設(shè)置好ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)一 21，ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)二 22，ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)三23，ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)四24，機(jī)器人身上安裝ZigBee無線定位節(jié)點(diǎn)。機(jī)器人作為定位節(jié)點(diǎn)向果園周圍設(shè)置好的參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送RSSI收集命令，立刻收集此次RSSI值，經(jīng)過這種方式的多次采值后，通過中央控制模塊計(jì)算機(jī)器人在果園的位置。
[0033]機(jī)器人通過人機(jī)交互模塊實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器人之間的信息通信。用戶通過與機(jī)器人通信連接后的手持設(shè)備，操作手持設(shè)備端的上位機(jī)軟件對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，接收機(jī)器人采集的圖像信息、檢測(cè)信息、報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)距離控制和監(jiān)視。
[0034]機(jī)器人通過圖像處理模塊完成對(duì)機(jī)器人周圍情況的實(shí)時(shí)攝像監(jiān)控。
[0035]機(jī)器人通過檢測(cè)模塊液位傳感器、渦輪流量計(jì)分別檢測(cè)藥物剩余量、噴藥流速，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并避免無藥工作和藥物噴頭40堵塞。通過激光測(cè)距儀、加速度傳感器、陀螺儀、里程計(jì)、電子羅盤、超聲波傳感器識(shí)別方向、檢測(cè)障礙物和自身狀態(tài)。ARM處理器將以上信息通過無線通信模塊發(fā)送給用戶手持設(shè)備的上位機(jī)顯示。
[0036]機(jī)器人通過行駛模塊采用履帶式移動(dòng)。ARM處理器控制H橋電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，控制主動(dòng)輪正、反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)同步履帶移動(dòng)完成機(jī)器人在果園內(nèi)前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向。
[0037]機(jī)器人通過供電模塊完成對(duì)機(jī)器人整個(gè)系統(tǒng)的供電、電壓轉(zhuǎn)換、剩余電量檢測(cè)。高能效鋰離子電池組儲(chǔ)存電能，電壓轉(zhuǎn)換器為機(jī)器人的各個(gè)模塊提供合適的電壓和電流，電量檢測(cè)器檢測(cè)電池組的剩余電量。
[0038]機(jī)器人通過報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)了當(dāng)藥物余量不足、藥物噴頭堵塞、電池組電量不足時(shí)，通過WiFi無線通信向用戶手持設(shè)備報(bào)警，以便用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理。
[0039]機(jī)器人的存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)器人圖像采集、檢測(cè)信息和其他模塊數(shù)據(jù)的記錄和存儲(chǔ)。
[0040]用戶可以根據(jù)自己的需求對(duì)機(jī)器人的工作模式進(jìn)行設(shè)置，可以設(shè)置為自主工作模式、人為控制工作模式。自主工作模式下，機(jī)器人完全自主的實(shí)現(xiàn)整個(gè)噴藥的過程。人為控制工作模式依靠人通過用戶手持設(shè)備的上位機(jī)來控制機(jī)器人的工作。
[0041]如圖3所示，在果園的邊緣處只有一側(cè)有2棵果樹的噴藥工作區(qū)(如果園邊緣噴藥工作區(qū)25)稱為果園邊緣噴藥工作區(qū)。在果園里4棵果樹環(huán)繞圍成的噴藥工作區(qū)(如果園噴藥工作區(qū)26)稱為果園噴藥工作區(qū)。
[0042]在如果園邊緣噴藥工作區(qū)25的一類工作區(qū)，只開啟臨近果樹一側(cè)的4個(gè)機(jī)械臂噴藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴藥。在如果園噴藥工作區(qū)26的一類工作區(qū)，開啟8個(gè)機(jī)械臂噴藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴藥。
[0043]本果園自主噴藥智能機(jī)器人自主工作模式工作原理如下:首先，果農(nóng)在藥物桶里按比例配好藥物和水，將藥物桶49安裝在機(jī)器人上卡住固定好后。經(jīng)過攪拌器攪拌均勻后，啟動(dòng)機(jī)器人，設(shè)置進(jìn)入自主工作模式。藥泵電機(jī)50開始運(yùn)轉(zhuǎn)，農(nóng)用噴藥泵47準(zhǔn)備好工作。如圖3所示機(jī)器人定位后開始移動(dòng)到果園邊緣噴藥工作區(qū)25位置后停止移動(dòng)。安裝在機(jī)器人上的電動(dòng)液壓千斤頂46升起，然后臨近果樹一側(cè)的頂部和底部的4個(gè)機(jī)械臂41展開，機(jī)械臂41展開后，4個(gè)噴藥電磁閥開關(guān)打開，4個(gè)藥物噴頭40對(duì)2棵樹的底部葉片和頂部葉片的正、背面同時(shí)噴藥。噴藥完畢后，4個(gè)噴藥電磁閥開關(guān)關(guān)閉，機(jī)械臂41收回，電動(dòng)液壓千斤頂46落下，機(jī)器人外形尺寸符合果園的建園標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)器人從如圖4所示的兩棵樹之間的機(jī)器人行駛區(qū)域31中穿過。通過定位模塊的定位，機(jī)器人在如圖3所示的果園噴藥工作區(qū)26處停止移動(dòng)，安裝在機(jī)器人上的電動(dòng)液壓千斤頂46升起，然后安裝在機(jī)器人上的頂部和底部的8個(gè)機(jī)械臂41開始展開。機(jī)械臂41展開后，8個(gè)噴藥電磁閥開關(guān)打開，8個(gè)藥物噴頭40開始噴藥，完成對(duì)4棵樹的底部葉片和頂部葉片的正、背面同時(shí)噴藥。噴藥完畢后，噴藥電磁閥開關(guān)關(guān)閉，機(jī)械臂41收回，電動(dòng)液壓千斤頂46落下，機(jī)器人外形尺寸符合果園的建園標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)器人從如圖4所示的兩棵樹之間的機(jī)器人行駛區(qū)域31中穿過移動(dòng)到下一個(gè)工作區(qū)，重復(fù)以上操作。在噴藥時(shí)，機(jī)械臂41按照一定方向往返移動(dòng)，全面、均勻覆蓋樹冠為果樹噴藥。如圖3所示，箭頭方向?yàn)闄C(jī)器人工作移動(dòng)方向。綜上所述，機(jī)器人按照上述噴藥過程方法，按照箭頭所示移動(dòng)方向，噴藥過程循環(huán)往復(fù)，最終完成對(duì)整個(gè)果園的噴藥。在噴藥的過程中，攪拌器按照提前設(shè)置好的時(shí)間間隔進(jìn)行對(duì)藥物的攪拌，保證藥物始終均勻。
[0044]機(jī)器人人為控制工作模式工作原理如下:用戶通過自己的手持設(shè)備通過WiFi無線單元與機(jī)器人連接通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。如圖5所示，用戶通過手持設(shè)備端上位機(jī)軟件主操作界面對(duì)機(jī)器人實(shí)施控制。用方向鍵控制機(jī)器人的行駛方向，點(diǎn)擊機(jī)械臂控制、噴藥開關(guān)、藥泵控制、自動(dòng)/手動(dòng)、攪拌器控制分別實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂控制、噴藥、藥泵工作、自主工作模式和人為控制工作模式切換、攪拌器工作。通過視頻窗口觀察機(jī)器人周圍的情況，左右上下滑動(dòng)窗口可以實(shí)現(xiàn)云臺(tái)的左右上下移動(dòng)改變監(jiān)控視角。
[0045]機(jī)器人工作在自主工作模式和人為控制工作模式下，用戶都可以通過手持設(shè)備利用WiFi無線單元與機(jī)器人連接通信，通過上位機(jī)軟件對(duì)機(jī)器人進(jìn)行周圍視頻觀察，監(jiān)測(cè)噴藥流速、藥量剩余、電量剩余。
【權(quán)利要求】
1.一種果園自主噴藥智能機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)器人包括:中央控制模塊、噴藥模塊、配藥模塊、無線通信模塊、定位模塊、人機(jī)交互模塊、圖像處理模塊、檢測(cè)模塊、行駛模塊、供電模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊；中央控制模塊與噴藥模塊、配藥模塊、無線通信模塊、定位模塊、人機(jī)交互模塊、圖像處理模塊、檢測(cè)模塊、行駛模塊、供電模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果園自主噴藥智能機(jī)器人，其特征在于，所述的噴藥模塊完成機(jī)器人對(duì)果樹的噴藥工作，通過8個(gè)可以折疊、伸展的機(jī)械臂、8個(gè)藥物噴頭同時(shí)對(duì)4棵果樹的頂部和底部噴藥，噴藥開關(guān)由電磁閥控制，噴藥壓力由安裝在機(jī)器人上的農(nóng)用噴藥泵提供；頂部4個(gè)機(jī)械臂的升降由電動(dòng)液壓千斤頂來實(shí)現(xiàn)；每個(gè)藥物噴頭通過塑料軟導(dǎo)管與農(nóng)用噴藥泵連接；噴藥模塊包括:8個(gè)藥物噴頭、8個(gè)電磁閥、I臺(tái)農(nóng)用噴藥泵、I個(gè)電動(dòng)液壓千斤頂、塑料軟導(dǎo)管； 所述的配藥模塊完成對(duì)藥物的攪拌調(diào)配；開始配藥時(shí)，完成對(duì)藥物的攪勻，使藥物充分溶合；在對(duì)果樹噴藥過程中，按用戶設(shè)置好的時(shí)間間隔進(jìn)行藥物攪拌，使藥物不會(huì)沉淀，保證藥物的均勻溶合；配藥模塊包括:內(nèi)置式攪拌器、攪拌器電機(jī)、藥物桶；藥物桶可拆卸，在配藥的時(shí)候可卸下，配完藥后安裝在機(jī)器人身上卡住固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果園自主噴藥智能機(jī)器人，其特征在于，所述的定位模塊采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)定位；在果園的周圍設(shè)置好ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)，機(jī)器人身上安裝ZigBee無線定位節(jié)點(diǎn)；機(jī)器人作為定位節(jié)點(diǎn)向果園周圍設(shè)置好的參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送RSSI收集命令，立刻收集此次RSSI值，經(jīng)過這種方式的多次采值后，通過中央控制模塊計(jì)算機(jī)器人在果園的位置；根據(jù)果園實(shí)際尺寸和每棵樹在果園中的分布，對(duì)果園進(jìn)行果園地圖的建模，將果園地圖模型導(dǎo)入到機(jī)器人存儲(chǔ)模塊供中央控制模塊調(diào)取，實(shí)時(shí)的定位模塊和預(yù)先存儲(chǔ)的果園地圖模型進(jìn)行對(duì)比和修正，判斷出果樹的位置，準(zhǔn)確的定位出機(jī)器人在噴藥工作位置停下，完成對(duì)果樹噴藥的工作；定位模塊包括ZigBee無線參考節(jié)點(diǎn)、定位節(jié)點(diǎn)、無線通Is ; 所述的檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物剩余量、噴藥流速的檢測(cè)，通過液位傳感器、渦輪流量計(jì)分別檢測(cè)藥物剩余量、噴藥流速，以避免無藥工作和對(duì)藥物噴頭堵塞及時(shí)發(fā)現(xiàn)；當(dāng)噴藥流速過慢不正常時(shí)，說明藥物噴頭發(fā)生堵塞或其他故障。
【文檔編號(hào)】A01M7/00GK104476545SQ201410638783
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】董永波, 張慧芬 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)