本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有對靶施藥與苗帶追蹤功能的智能滅草單元。實(shí)現(xiàn)該機(jī)器人系統(tǒng)在田間變量型靶向除草作業(yè)，提高噴施作業(yè)的質(zhì)量與效率，保護(hù)作業(yè)者身體健康并避免除草劑的過量使用，旨在為實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥精準(zhǔn)噴灑和提高農(nóng)藥資源利用率。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，雜草肆虐是困擾農(nóng)作物生長的基本問題。田間雜草滅除方法可概括為化學(xué)除草法和物理除草法，化學(xué)除草法由于其高效的除草能力而備受廣大農(nóng)民青睞，目前該方法已成農(nóng)民的首選除草方式。然而長遠(yuǎn)看來化學(xué)除草法仍存在諸多弊端，⑴除草劑中的化學(xué)物質(zhì)容易對空氣、水體、土壤造成污染；⑵除草劑中毒害物質(zhì)容易被農(nóng)作物吸收，導(dǎo)致農(nóng)藥殘留危及食品安全；⑶除草劑的頻繁、大量施用容易強(qiáng)化雜草的耐藥性，增加除草劑的后續(xù)使用劑量(近20年來，我國除草劑的施用量增加4倍，年消耗總量達(dá)47萬噸)。由此可見改變傳統(tǒng)化學(xué)除草方式顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明在于提供一種具有對靶施藥與苗帶追蹤功能的智能滅草單元，該除草系統(tǒng)主要包括；噴頭轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，變量噴灑系統(tǒng)，yz平移系統(tǒng)，人機(jī)交互系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的外殼i(4)、外殼ii(29)、外殼iii(31)和外殼iv(34)均由厚度為3mm的鋁板折彎而成，鋁板上打有m5的通孔，連接各部分均為螺栓連接。機(jī)器外殼(4)的后側(cè)下部打有電源線接口(10)、電磁閥i(7a)、電磁閥ii(7b)和電磁閥iii(7c)的固定孔，電磁閥i(7a)、電磁閥ii(7b)和電磁閥iii(7c)的入水口通過此孔與外部水管連接；機(jī)器的上蓋(2)為有機(jī)玻璃材料制成的半圓柱殼體，下部連接端打有m5的通孔，從而與機(jī)器的外殼ii(29)、外殼iii(31)用螺栓連接，上蓋(2)嵌有顯示屏(1)，顯示屏(1)與水平方向的傾角為45度，與上蓋通過螺栓連接固定；機(jī)器的下蓋(11)也是有機(jī)玻璃制成的半圓柱殼體，上部連接端也打有m5的通孔與機(jī)器的外殼ii(29)、外殼iii(31)用螺栓連接，噴頭i(26a)、噴頭ii(26b)、噴頭iii(26c)所對應(yīng)的正下方的下蓋(11)有圓心角為100度、寬度為35mm的弧形切口，該區(qū)域?yàn)樗幰旱膰姙^(qū)域，下蓋(11)內(nèi)部裝有高速攝像頭(38)用以進(jìn)行雜草的識別檢測，下蓋的前端打有直徑為3mm的孔，距離孔水平距離36mm處有一個長方體固定柱,固定柱上也有一個與下蓋的前端3mm孔同軸且直徑相等的孔，此處用以固定攝像頭(38)，攝像頭(38)正下方的下蓋(11)打有直徑為15mm的孔，攝像頭(38)通過此孔進(jìn)行圖像識別；外殼v(20)為機(jī)器的散熱區(qū)，同樣由厚度為3mm的鈑金切割而成，與外殼ii(29)、外殼iii(31)通過螺栓連接固定，外殼v(20)的內(nèi)測固定有散熱風(fēng)扇(21)，散熱風(fēng)扇的規(guī)格為80*80*25mm，通過螺栓與外殼v(20)固定，風(fēng)扇(21)上方為整個機(jī)器的處理系統(tǒng)(35)和控制系統(tǒng)(37)，二者通過螺栓固定在外殼ii(29)和外殼iii(31)上。

該系統(tǒng)的噴頭轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由輸水管(30)、轉(zhuǎn)動水管(25)、噴頭(26)、軸承座(24)、旋轉(zhuǎn)水管接頭(28)、大帶輪(27)、小帶輪(23)、皮帶(12)、42步進(jìn)電機(jī)(13)以及電機(jī)座(8)組成。輸水管i(30a)、輸水管ii(30b)、輸水管iii(30c)兩端分別連接電磁閥i(7a)、電磁閥ii(7b)、電磁閥iii(7c)和旋轉(zhuǎn)水管接頭i(28a)、旋轉(zhuǎn)水管接頭ii(28b)、旋轉(zhuǎn)水管接頭iii(28c)，水管接頭分別與一端打有螺紋孔的水管i(25a)、水管ii(25b)、水管iii(25c)相連，可繞水管的軸線自由旋轉(zhuǎn)，水管接頭(28)接輸水管(30)的一側(cè)垂直于擋板(9)，且正對擋板(9)處打有與輸水管(30)外徑相等的圓孔，輸水管(30)通過此孔與電磁閥(7)連接，水管(25)側(cè)面開有與噴頭(26)過盈配合的螺紋孔，噴頭i(26a)、噴頭ii(26b)、噴頭iii(26c)分別與水管i(25a)、水管ii(25b)、水管iii(25c)通過該螺紋連接，輸水管i(30a)、輸水管ii(30b)、輸水管iii(30c)與電磁閥i(7a)、電磁閥ii(7b)、電磁閥iii(7c)和水管i(25a)、水管ii(25b)、水管iii(25c)間均通過密封螺帽密封；水管i(25a)、水管ii(25b)、水管iii(25c)固定于軸承座i(24a)、軸承座ii(24b)、軸承座iii(24c)，軸承座(24)固定于中間擋板(9)上，中間擋板(9)通過螺栓固定在外殼ii(29)、外殼iii(31)兩側(cè)；步進(jìn)電機(jī)i(13a)、步進(jìn)電機(jī)ii(13b)、步進(jìn)電機(jī)iii(13c)通過電機(jī)座i(8a)、電機(jī)座ii(8b)、電機(jī)座iii(8c)固定于外殼ii(29)、外殼iii(31)上，小帶輪i(23a)、小帶輪ii(23b)、小帶輪iii(23c)與大帶輪i(27a)、大帶輪ii(27b)、大帶輪iii(27c)之間分別采用皮帶i(12a)、皮帶ii(12b)、皮帶iii(12c)傳送，大帶輪i(27a)、大帶輪ii(27b)、大帶輪iii(27c)正對擋板(9)處打有45mm*15mm的長方形切口，皮帶(12)穿過此切口進(jìn)行傳動，大帶輪i(27a)、大帶輪ii(27b)、大帶輪iii(27c)與水管i(25a)、水管ii(25b)、水管iii(25c)之間剛性連接，從而帶動其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

yz平移系統(tǒng)由固定座(33)、絲杠滑臺(19)、連接件(14)、42絲桿直線步進(jìn)電機(jī)(36)、滾珠絲桿螺母(40)、電機(jī)座(22)、軸承座(32)、滑臺(18)以及滑道(16)組成。y方向上通過絲杠滑臺(19)實(shí)現(xiàn)箱體的左右移動，絲杠滑臺(19)的滑塊與連接件(14)相連并與滾珠絲桿螺母(40)固定，連接件(14)與絲杠滑臺(19)之間采用螺栓連接，并與滑塊i(18a)、滑塊ii(18b)螺栓連接，滑塊i(18a)、滑塊ii(18b)分別沿滑道i(16a)、滑道ii(16b)做直線運(yùn)動，滑道i(16a)、滑道ii(16b)分別固定在機(jī)器外殼ii(29)、和外殼iii(31)上；絲桿直線步進(jìn)電機(jī)(36)通過電機(jī)座固定于外殼ii(29)、外殼iii(31)，絲桿下端由軸承座(32)固定于外殼vi(15)上，實(shí)現(xiàn)滾珠絲桿螺母(40)帶動箱體的升降；固定座(33)與絲杠滑臺(19)間螺栓連接，固定座(33)打有螺紋孔，緊固螺栓插入可以使整個機(jī)器固定在其他移動設(shè)備上；箱體內(nèi)右側(cè)為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器(5)和直流電機(jī)驅(qū)動器(3)。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中：

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)局剖示意圖；

圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為噴頭轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為攝像頭與測距模塊安裝示意圖；

圖5為水管與電磁閥布置示意圖；

圖6為控制系統(tǒng)示意圖；

圖7為z軸升降結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為噴頭轉(zhuǎn)向整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號為：1.顯示屏；2.上蓋；3a.直流電機(jī)驅(qū)動板i；3b.直流電機(jī)驅(qū)動板ii；3c.直流電機(jī)驅(qū)動板iii；4.外殼i；5a.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器i；5b.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器ii；5c.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器iii；5d.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器iv；5e.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器v；6.中間擋板；7a.電磁閥i；7b.電磁閥ii；7c.電磁閥iii；8a.電機(jī)座i；8a.電機(jī)座ii；8a.電機(jī)座iii；9.擋板；10.航空接頭；11.下蓋；12a.皮帶i；12b.皮帶ii；12c.皮帶iii；13a.42步進(jìn)電機(jī)i；13b.42步進(jìn)電機(jī)ii；13c.42步進(jìn)電機(jī)iii；14.連接件；15.外殼vi；16a.滑道i；16b.滑道ii；17.絲桿；18a.滑塊i；18b.滑塊ii；19.絲杠滑臺；20.外殼v；21.散熱風(fēng)扇；22.電機(jī)座iv；23a.小帶輪i；23b.小帶輪ii；23c.小帶輪iii；24a.軸承座i；24b.軸承座ii；24c.軸承座iii；25a.水管i；25b.水管ii；25c.水管iii；26a.噴頭i；26b.噴頭ii；26c.噴頭iii；27a.大帶輪i；27b.大帶輪ii；27c.大帶輪iii；28a.旋轉(zhuǎn)水管接頭i；28b.旋轉(zhuǎn)水管接頭ii；28c.旋轉(zhuǎn)水管接頭iii；29.外殼ii；30a.輸水管i；30b.輸水管ii；30b.輸水管iii；31.外殼iii；32.軸承座iv；33.固定座；34.外殼iv；35.處理系統(tǒng)；36.絲桿直線步進(jìn)電機(jī)；37.控制系統(tǒng)；38.高速攝像頭；39.距離傳感模塊；40.絲桿螺母。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)新點(diǎn)、達(dá)成的功效易于明白了解，下面對本發(fā)明進(jìn)一步闡述。

本發(fā)明所述的一種具有對靶施藥與苗帶追蹤功能的智能滅草單元，主要由噴頭轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，變量噴灑系統(tǒng)，yz平移苗帶系統(tǒng)，人機(jī)交互系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)五大系統(tǒng)組成。

該機(jī)器底部裝有激光測距模塊(39)，能夠測出此時機(jī)器到地面的高度并反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)再發(fā)送信號給絲桿直線步進(jìn)電機(jī)(36)，命令其按照某一速度轉(zhuǎn)動一定角度，實(shí)現(xiàn)絲桿螺母(40)的升降，從而調(diào)整整個機(jī)器達(dá)到合適的工作高度；處理系統(tǒng)(37)通過分析底部的高速攝像頭(38)所攝取的圖像信息能夠識別苗帶走向測出苗帶與機(jī)器的水平距離，通過控制系統(tǒng)(35)控制水平絲杠滑臺(19)調(diào)整機(jī)器與苗帶的水平距離，使機(jī)器始終位于苗帶的正上方，實(shí)現(xiàn)苗帶追蹤；當(dāng)處理系統(tǒng)(37)通過圖像處理識別雜草1，會將雜草的形狀和位置信息發(fā)送給控制系統(tǒng)(35)，控制系統(tǒng)經(jīng)過處理給步進(jìn)電機(jī)(13a)一個角度信息，令其轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，使小帶輪(23a)通過皮帶(12a)傳動帶動大帶輪(27a)轉(zhuǎn)動，從而帶動水管(25a)及噴頭(26a)繞旋轉(zhuǎn)接頭(28a)的軸線轉(zhuǎn)動，噴頭帶有氣罩，可以使散射狀噴霧集中噴灑；與此同時控制系統(tǒng)(35)還會根據(jù)雜草的覆蓋面積發(fā)送給直流電機(jī)驅(qū)動板(3a)相應(yīng)的pwm脈沖信號，驅(qū)動板(3a)控制電磁閥(7a)的開閉情況，從而調(diào)節(jié)噴頭(26a)的噴灑藥量，實(shí)現(xiàn)變量噴施；當(dāng)處理系統(tǒng)(37)通過圖像處理識別雜草2，也會將雜草的形狀和位置信息發(fā)送給控制系統(tǒng)(35)，控制系統(tǒng)經(jīng)過處理給步進(jìn)電機(jī)(13b)一個角度信息，令其轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，使小帶輪(23b)通過皮帶(12b)傳動帶動大帶輪(27b)轉(zhuǎn)動，從而帶動水管(25b)及噴頭(26b)繞旋轉(zhuǎn)接頭(28b)的軸線轉(zhuǎn)動，噴頭帶有氣罩，可以使散射狀噴霧集中噴灑；與此同時控制系統(tǒng)(35)還會根據(jù)雜草的覆蓋面積發(fā)送給直流電機(jī)驅(qū)動板(3b)相應(yīng)的pwm脈沖信號，驅(qū)動板(3b)控制電磁閥(7b)的開閉情況，從而調(diào)節(jié)噴頭(26b)的噴灑藥量，實(shí)現(xiàn)變量噴施；當(dāng)處理系統(tǒng)(37)通過圖像處理識別雜草3，同樣會將草的形狀和位置信息發(fā)送給控制系統(tǒng)(35)，控制系統(tǒng)經(jīng)過處理給步進(jìn)電機(jī)(13c)一個角度信息，令其轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，使小帶輪(23c)通過皮帶(12c)傳動帶動大帶輪(27c)轉(zhuǎn)動，從而帶動水管(25c)及噴頭(26c)繞旋轉(zhuǎn)接頭(28c)的軸線轉(zhuǎn)動，噴頭帶有氣罩，可以使散射狀噴霧集中噴灑；與此同時控制系統(tǒng)(35)還會根據(jù)雜草的覆蓋面積發(fā)送給直流電機(jī)驅(qū)動板(3c)相應(yīng)的pwm脈沖信號，驅(qū)動板(3c)控制電磁閥(7c)的開閉情況，從而調(diào)節(jié)噴頭(26c)的噴灑藥量，實(shí)現(xiàn)變量噴施。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含在內(nèi)。