本發(fā)明實(shí)施例涉及農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種授粉噴施設(shè)備及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

溫室環(huán)境下種植的果蔬作物，因缺乏自然授粉條件，需要在花期噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和微量元素等，以促進(jìn)花粉萌發(fā)，提高坐果率，保證產(chǎn)量。

通常，現(xiàn)有技術(shù)中會(huì)通過人工作業(yè)完成對(duì)果蔬作物的授粉。然而，人工授粉不僅成本高，而且需要在特定時(shí)間和特定條件下進(jìn)行作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境差、授粉效率低，并且激素對(duì)人體健康危害大，人工授粉是設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈中對(duì)作業(yè)者身體造成嚴(yán)重危害的勞動(dòng)環(huán)節(jié)之一。

因此，如何取代人工授粉以及提高授粉效果和效率，成為亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提出一種授粉噴施設(shè)備及系統(tǒng)。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提出一種授粉噴施設(shè)備，包括：

用于設(shè)置在橫桿上、并沿著所述橫桿進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)裝置；

所述移動(dòng)裝置上方設(shè)置有用于控制所述移動(dòng)裝置移動(dòng)的控制裝置；

所述移動(dòng)裝置下方設(shè)置有用于容置藥液的藥箱，在所述藥箱下方設(shè)置有用于在所述控制裝置的控制下移動(dòng)至待噴施的目標(biāo)花簇正面的機(jī)械臂；所述機(jī)械臂的一端與所述藥箱的底部連接，另一端設(shè)置有噴頭并懸空設(shè)置；所述噴頭與緊貼機(jī)械臂外壁的導(dǎo)管的一端連接，所述導(dǎo)管的另一端與所述藥箱的出液口連通；所述藥液由所述出液口噴出后，經(jīng)由所述導(dǎo)管并通過所述噴頭向所述目標(biāo)花簇進(jìn)行噴施；

在所述藥箱下方還設(shè)置有用于拍照的攝像裝置，所述攝像裝置與所述控制裝置通信連接，用于將照片發(fā)送至所述控制裝置，并由所述控制裝置根據(jù)所述照片判斷是否存在所述目標(biāo)花簇。

本發(fā)明實(shí)施例提出的授粉噴施設(shè)備，由于可通過控制裝置以及攝像裝置確定目標(biāo)花簇，且可通過藥箱、機(jī)械臂以及噴頭的配合實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)花簇的噴施，因此可取代人工授粉。此外，由于機(jī)械臂移動(dòng)至待噴施的目標(biāo)花簇正面，因此在噴施時(shí)藥液可精確地噴灑至目標(biāo)花簇，因此，本發(fā)明實(shí)施例提出的授粉噴施設(shè)備還可提高授粉效果和效率。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提出一種授粉噴施系統(tǒng)，包括：

桁架，所述桁架包括多個(gè)豎桿、多個(gè)側(cè)桿和至少一個(gè)橫桿，所述橫桿與所述豎桿之間具有偏距；其中，所述豎桿的上端設(shè)置在頂棚骨架上，所述側(cè)桿固定在所述豎桿上，所述橫桿固定設(shè)置在相鄰的兩個(gè)所述側(cè)桿上；還包括如上文所述的授粉噴施設(shè)備，所述授粉噴施設(shè)備設(shè)置在所述橫桿上。

本發(fā)明實(shí)施例提出的授粉噴施系統(tǒng)，由于還具有桁架，所述桁架的豎桿上端設(shè)置在頂棚骨架上，且授粉噴施設(shè)備設(shè)置在所述桁架的橫桿上，因此使得該系統(tǒng)適合在例如溫室大棚環(huán)境下進(jìn)行授粉噴施作業(yè)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明授粉噴施設(shè)備實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的授粉噴施設(shè)備控制原理示意圖；

圖3為本發(fā)明授粉噴施系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明授粉噴施系統(tǒng)實(shí)施例的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖；

圖5為本發(fā)明授粉噴施系統(tǒng)實(shí)施例的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明授粉噴施設(shè)備實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，參看圖1，本發(fā)明實(shí)施例公開一種授粉噴施設(shè)備，包括：

移動(dòng)裝置1，所述移動(dòng)裝置1設(shè)置在橫桿上，并沿著所述橫桿進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；在所述移動(dòng)裝置1上方設(shè)置有用于控制所述移動(dòng)裝置1移動(dòng)的控制裝置2；所述移動(dòng)裝置1下方設(shè)置有藥箱3，所述藥箱3用于容置藥液，在所述藥箱3下方設(shè)置有用于在所述控制裝置2的控制下移動(dòng)至待噴施的目標(biāo)花簇正面的機(jī)械臂4；所述機(jī)械臂4的一端與所述藥箱3的底部連接，另一端設(shè)置有噴頭5并懸空設(shè)置；所述噴頭5與緊貼機(jī)械臂4外壁的導(dǎo)管的一端連接，所述導(dǎo)管的另一端與所述藥箱3的出液口連通；所述藥液由所述出液口噴出后，經(jīng)由所述導(dǎo)管并通過所述噴頭5向所述目標(biāo)花簇進(jìn)行噴施；在所述藥箱3下方還設(shè)置有用于拍照的攝像裝置6，所述攝像裝置6與所述控制裝置2通信連接，用于將照片通過有線或無線的方式發(fā)送至所述控制裝置2，并由所述控制裝置2根據(jù)所述照片判斷是否存在所述目標(biāo)花簇。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的授粉噴施設(shè)備控制原理示意圖，如圖2所示，控制裝置2用于接收攝像裝置6和感應(yīng)裝置傳送的信息，并向移動(dòng)裝置1，藥箱3，機(jī)械臂4，噴頭5發(fā)送相應(yīng)地控制信息；移動(dòng)裝置1用于在橫桿上進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；藥箱3用于容置藥液，并在控制裝置2控制下調(diào)節(jié)每次噴施的藥液量；機(jī)械臂4用于在所述控制裝置2的控制下移動(dòng)至待噴施的目標(biāo)花簇正面；噴頭5用于向目標(biāo)花簇噴施經(jīng)由所述導(dǎo)管到達(dá)噴頭5的藥液；攝像裝置6用于采集照片，并將照片發(fā)送至控制裝置2，并由控制裝置2根據(jù)所述照片判斷是否存在所述目標(biāo)花簇。

其中，所述感應(yīng)裝置包括設(shè)置在橫桿上的第一感應(yīng)裝置，以及設(shè)置在移動(dòng)裝置1內(nèi)的第二感應(yīng)裝置，所述第一感應(yīng)裝置與第二感應(yīng)裝置配合產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)和終止信號(hào)，以指示控制裝置2，使其控制所述授粉噴施設(shè)備的啟停。

本發(fā)明實(shí)施例提供的授粉噴施設(shè)備，其控制原理為：控制裝置2處理攝像裝置6所采集到的照片信息，再對(duì)其進(jìn)行處理分析，提取目標(biāo)花簇特征，計(jì)算目標(biāo)花簇的空間位置和目標(biāo)花簇面積信息，然后控制移動(dòng)裝置1和機(jī)械臂4運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)花簇，并控制藥箱3和噴頭5完成噴施動(dòng)作，待授粉噴施設(shè)備完成對(duì)圖像中所有目標(biāo)花簇的噴施后，移動(dòng)裝置1繼續(xù)下一移動(dòng)周期的直線運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述過程，直到感應(yīng)到終止信號(hào)才結(jié)束工作。

本發(fā)明實(shí)施例提出的授粉噴施設(shè)備，由于可通過控制裝置2以及攝像裝置6確定目標(biāo)花簇，且可通過藥箱3、機(jī)械臂4以及噴頭5的配合實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)花簇的噴施，因此可取代人工授粉。此外，由于機(jī)械臂4移動(dòng)至待噴施的目標(biāo)花簇正面，因此在噴施時(shí)藥液可精確地噴灑至目標(biāo)花簇，因此，本發(fā)明實(shí)施例提出的授粉噴施設(shè)備還可提高授粉效果和效率。

進(jìn)一步地，所述移動(dòng)裝置1繼續(xù)下一移動(dòng)周期的直線運(yùn)動(dòng)具體為：

所述控制裝置2根據(jù)所述攝像裝置6的視場(chǎng)范圍，控制所述移動(dòng)裝置1每一移動(dòng)周期進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)距離。

其中，所述視場(chǎng)范圍指所述攝像裝置6所能拍攝到實(shí)物的范圍；在本實(shí)施例中，由于攝像裝置6用于拍攝作物栽培區(qū)，且所述橫桿距離所述作物栽培區(qū)距離較近，因此，所述視場(chǎng)范圍有限；根據(jù)所述攝像裝置6的視場(chǎng)角，以及所述設(shè)備距離所述作物栽培區(qū)的距離，則可計(jì)算出所述攝像裝置6的視場(chǎng)范圍的橫向大小，進(jìn)而可計(jì)算出所述移動(dòng)裝置1每一移動(dòng)周期進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)距離。例如，若獲知所述攝像裝置6在作物栽培區(qū)所在平面內(nèi)拍攝到的最大橫向距離為0.5m，則所述移動(dòng)裝置1每一移動(dòng)周期進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)距離也為0.5m。

這樣的設(shè)置，可使所述攝像裝置6拍攝的照片不會(huì)有重合，且在相鄰移動(dòng)周期拍攝的照片的實(shí)物可緊密的接合，從而保證待噴施花簇不會(huì)被遺漏，也避免了待噴施花簇被重復(fù)拍攝。

進(jìn)一步地，所述控制裝置2根據(jù)所述照片判斷是否存在所述目標(biāo)花簇具體包括：

S01、所述控制裝置2將所述照片與待噴施的花簇樣本進(jìn)行對(duì)比，判斷當(dāng)前移動(dòng)周期在所述攝像裝置6的視場(chǎng)范圍內(nèi)是否存在與所述待噴施的花簇樣本的特征匹配的待噴施花簇；

S02、若所述控制裝置2判斷獲知存在所述待噴施花簇，則再根據(jù)所述攝像裝置6提供的所述照片，計(jì)算出所述待噴施花簇距離所述設(shè)備的距離；

在本實(shí)施例中，所述攝像裝置6優(yōu)選為雙目攝像頭，所述雙目攝像頭的兩個(gè)攝像頭之間具有一定的間距，因此所述兩個(gè)攝像頭分別拍攝的照片中，同一待噴施花簇的位置會(huì)不同，由此，所述控制裝置2可計(jì)算出待噴施花簇距離所述設(shè)備的距離?？蛇x地，所述攝像裝置6還可以是兩個(gè)單目攝像頭，所述兩個(gè)單目攝像頭之間具有一定的間距；可選地，所述攝像裝置6還可以是單目攝像頭以及距離探測(cè)器的組合。

S03、所述控制裝置2根據(jù)所述機(jī)械臂4的最大伸展長(zhǎng)度，判斷所述待噴施花簇距離所述設(shè)備的距離是否位于所述最大伸展長(zhǎng)度內(nèi)；

S04、若是，則所述待噴施花簇則為所述目標(biāo)花簇，所述控制裝置2根據(jù)所述目標(biāo)花簇的面積信息控制所述藥箱3的噴液量。

其中，所述目標(biāo)花簇具體指距離所述設(shè)備的距離位于所述機(jī)械臂4的最大伸展長(zhǎng)度內(nèi)的待噴施的花簇。

由于根據(jù)目標(biāo)花簇的面積噴施對(duì)應(yīng)量的藥液，因此相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例提出的授粉噴施設(shè)備可有效節(jié)約藥液，從而提高了藥液利用率。

其中，所述機(jī)械臂4包括多個(gè)舵機(jī)41，其中，最靠近藥箱3的舵機(jī)41可實(shí)現(xiàn)360度的旋轉(zhuǎn)，所述多個(gè)舵機(jī)41相互配合，用以完成不同空間位置的噴施。當(dāng)然，所述舵機(jī)41的具體數(shù)量可根據(jù)實(shí)際情況和需求進(jìn)行調(diào)整，本實(shí)施例對(duì)此不作限定。

優(yōu)選地，根據(jù)上述任一實(shí)施例，還可將所述攝像裝置6通過旋轉(zhuǎn)裝置設(shè)置在所述藥箱3的下方。以使所述攝像裝置6旋轉(zhuǎn)例如90度、180度或270度，從而可使在不人為移動(dòng)所述橫桿以及所述設(shè)備的情況下，對(duì)位于所述設(shè)備其它側(cè)的其它目標(biāo)花簇進(jìn)行噴施。

本發(fā)明實(shí)施例提出的授粉噴施設(shè)備，由于還采用了根據(jù)所述攝像裝置6的視場(chǎng)范圍來進(jìn)行圖像采集的方式，因此相對(duì)于短時(shí)間內(nèi)多頻次采集圖像的現(xiàn)有技術(shù)，所述授粉噴施設(shè)備有效地減少了圖像采集的次數(shù)，因此降低了與圖像采集以及目標(biāo)花簇判斷有關(guān)的工作量，從而提高了確定目標(biāo)花簇的效率。

圖3為本發(fā)明授粉噴施系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，參看圖3，本發(fā)明實(shí)施例還公開一種授粉噴施系統(tǒng)，包括：

桁架，所述桁架包括多個(gè)豎桿31、多個(gè)側(cè)桿32和至少一個(gè)橫桿33，所述橫桿33與所述豎桿31之間具有偏距；其中，所述豎桿31的上端設(shè)置在頂棚骨架上，所述側(cè)桿32固定在所述豎桿31上，所述橫桿33固定設(shè)置在相鄰的兩個(gè)所述側(cè)桿32上；還包括如上文實(shí)施例所述的授粉噴施設(shè)備34，所述授粉噴施設(shè)備34設(shè)置在所述橫桿33上。

本發(fā)明實(shí)施例提出的授粉噴施系統(tǒng)，由于還具有桁架，所述桁架的豎桿31上端設(shè)置在頂棚骨架上，且授粉噴施設(shè)備34設(shè)置在所述桁架的橫桿33上，因此使得該系統(tǒng)適合在例如溫室大棚環(huán)境下進(jìn)行授粉噴施作業(yè)。

其中，所述豎桿31還設(shè)置有伸縮機(jī)構(gòu)，以調(diào)節(jié)設(shè)置在所述橫桿33上的所述授粉噴施設(shè)備34的作業(yè)高度，從而可使所述系統(tǒng)具備在不同高度下的作業(yè)能力，因而進(jìn)一步提升了所述系統(tǒng)的作業(yè)范圍。

圖4為本發(fā)明授粉噴施系統(tǒng)實(shí)施例的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖，參看圖4，為使所述授粉噴施設(shè)備34的移動(dòng)裝置1在橫桿33上可靠工作并且減小移動(dòng)裝置1在橫桿33上運(yùn)動(dòng)過程中與橫桿33之間的摩擦力，移動(dòng)裝置1底部可以設(shè)置有多個(gè)與橫桿33上表面接觸的主動(dòng)輪35，控制裝置2通過控制主動(dòng)輪35實(shí)現(xiàn)移動(dòng)裝置1的移動(dòng)；同時(shí)移動(dòng)裝置1底部可以設(shè)置多個(gè)環(huán)抱著橫桿33的從動(dòng)輪36，用以防止所述授粉噴施設(shè)備34在橫桿33上運(yùn)動(dòng)的過程中發(fā)生側(cè)翻。

進(jìn)一步地，所述側(cè)桿32上設(shè)置有墊塊41，所述橫桿33設(shè)置在所墊塊41上。所述墊塊41，以及所述橫桿33與所述豎桿31之間的偏距31’的設(shè)置可確保所述授粉噴施設(shè)備34順利通過所述側(cè)桿32以及豎桿31而不與所述側(cè)桿32以及豎桿31發(fā)生碰撞，進(jìn)而保證所述授粉噴施設(shè)備34的作業(yè)順利進(jìn)行。

圖5為本發(fā)明授粉噴施系統(tǒng)實(shí)施例的工作流程圖，參看圖5，本發(fā)明實(shí)施例提供的授粉噴施系統(tǒng)工作流程如下：

S1、啟動(dòng)設(shè)備；

在啟動(dòng)設(shè)備前，首先，需要在例如溫室內(nèi)的噴施工作區(qū)域完成桁架的設(shè)計(jì)與布置，并保證所述設(shè)備在運(yùn)動(dòng)過程中的障礙都被清理掉；其次，保證所述設(shè)備有充足的電量，藥箱3內(nèi)有充足的藥量；然后，檢查所述設(shè)備的各部分部件連接是否緊固，檢查所述攝像裝置6以及機(jī)械臂4是否正常工作，檢查各個(gè)開關(guān)尤其是急停開關(guān)是否正常工作；最后，即可開啟所述設(shè)備的電源，所述系統(tǒng)將按以下步驟完成噴施工作。

S2、若所述設(shè)備感測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)，則開始沿所述橫桿進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；若未感測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)，則僅保持啟動(dòng)狀態(tài)而不進(jìn)行噴施作業(yè)，直到所述設(shè)備感測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)；

具體地，所述第一感應(yīng)裝置與所述第二感應(yīng)裝置配合產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)，以指示所述設(shè)備開始進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。其中，所述第一感應(yīng)裝置和第二感應(yīng)裝置可以為例如磁鐵和霍爾傳感器。

S4、所述設(shè)備完成一個(gè)移動(dòng)周期后，所述攝像裝置6開始拍照采集圖像，并將拍攝的照片上傳至所述控制裝置2；

S5、所述控制裝置2根據(jù)所述照片判斷是否存在所述目標(biāo)花簇；

具體地，步驟S5還包括：

S51、所述控制裝置2將所述照片與待噴施的花簇樣本進(jìn)行對(duì)比，判斷當(dāng)前移動(dòng)周期在所述攝像裝置6的視場(chǎng)范圍內(nèi)是否存在與所述待噴施的花簇樣本的特征匹配的待噴施花簇；

S52、若所述控制裝置2判斷獲知存在所述待噴施花簇，則再根據(jù)所述攝像裝置6提供的所述照片，計(jì)算出所述待噴施花簇距離所述設(shè)備的距離；

S53、所述控制裝置2根據(jù)所述機(jī)械臂4的最大伸展長(zhǎng)度，判斷所述待噴施花簇距離所述設(shè)備的距離是否位于所述最大伸展長(zhǎng)度內(nèi)；

S54、若是，則所述待噴施花簇則為所述目標(biāo)花簇，所述控制裝置2根據(jù)所述目標(biāo)花簇的面積信息控制所述藥箱3的噴液量。

其中，所述目標(biāo)花簇具體指距離所述設(shè)備的距離位于所述機(jī)械臂4的最大伸展長(zhǎng)度內(nèi)的待噴施的花簇。

S6、所述設(shè)備對(duì)所述目標(biāo)花簇完成噴施；

具體地，所述控制裝置2控制所述機(jī)械臂4依次移動(dòng)至所述目標(biāo)花簇的正面，并控制所述噴頭5對(duì)所述目標(biāo)花簇噴施從所述藥箱3流出的相應(yīng)量的藥液；在完成對(duì)所有位于所述最大伸展長(zhǎng)度內(nèi)的所述目標(biāo)花簇的噴施后，所述控制裝置2控制所述移動(dòng)裝置1進(jìn)行下一移動(dòng)周期的直線運(yùn)動(dòng)。

由于根據(jù)目標(biāo)花簇的面積噴施對(duì)應(yīng)量的藥液，因此相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例提出的授粉噴施系統(tǒng)可有效節(jié)約藥液，從而提高了藥液利用率。

S7、若所述設(shè)備未感測(cè)到停止信號(hào)，則重復(fù)S3；

S8、若所述設(shè)備在進(jìn)行下一移動(dòng)周期的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)感測(cè)到停止信號(hào)，則停止工作。

具體地，可在所述設(shè)備沿橫桿33移動(dòng)的終點(diǎn)處設(shè)置第一感應(yīng)裝置，在所述移動(dòng)裝置1內(nèi)設(shè)置第二感應(yīng)裝置，所述第一感應(yīng)裝置與所述第二感應(yīng)裝置配合產(chǎn)生停止信號(hào)，以指示所述設(shè)備停止工作。

本發(fā)明實(shí)施例提出的授粉噴施系統(tǒng)，不僅適合在例如溫室大棚環(huán)境下進(jìn)行授粉噴施作業(yè)，而且由于所述豎桿31可進(jìn)行伸縮，以及墊塊41和偏距31’的設(shè)置，進(jìn)而可使所述授粉噴施設(shè)備34在不同高度下順利地進(jìn)行噴施作業(yè)。另外，由于所述橫桿33上還可預(yù)設(shè)有感應(yīng)裝置，用于指示所述授粉噴施設(shè)備34的啟停，因此本發(fā)明實(shí)施例提供的授粉噴施系統(tǒng)還有較高的自動(dòng)化作業(yè)的能力。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。