專利名稱：一種抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種噴灌裝置，尤其是一種抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人。
背景技術(shù)：
目前，用于植物尤其是城市綠化帶園林灌溉用的常見(jiàn)的國(guó)產(chǎn)噴灌噴頭(典型的有 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N99222685的“旋轉(zhuǎn)噴頭”)，以及各種公知的進(jìn)口噴灌噴頭，在植物噴 灌時(shí)受風(fēng)力干擾影響很大，導(dǎo)致于噴灑不能準(zhǔn)確到位，結(jié)果導(dǎo)致應(yīng)該噴灌的種植地沒(méi)噴灌 到位，不應(yīng)該噴的地面或路面卻流水四溢，從而產(chǎn)生以下情形1)部分植物沒(méi)澆灌上水；2) 水噴灑到人行道或機(jī)動(dòng)車道上出了 ；幻浪費(fèi)水資源；4)非種植地面受水浸濕破壞；4)沒(méi)澆 灌的地方還需要人工補(bǔ)灑水。正是因?yàn)檫@樣，給植物的噴灌尤其園林、花草綠化地的管理帶 來(lái)很大的麻煩，為此需付出更多的水費(fèi)和人工費(fèi)，甚至導(dǎo)致地面受損，不僅影響地面的質(zhì)量 和路人的行走，而且由于地面的打滑和水流的噴射影響車輛的安全行駛。到迄今為止，還是 沒(méi)有簡(jiǎn)單而有效的解決方法。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有噴灌噴頭噴灌存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有噴頭在噴灌 時(shí)受風(fēng)力干擾影響大、噴灑不到位的缺點(diǎn)，提供一種能夠根據(jù)風(fēng)力的變化智能調(diào)整噴射角 度準(zhǔn)確噴灑到位的抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人，該噴頭能夠識(shí)別風(fēng)力的大小和方向，具有一 定的學(xué)習(xí)功能，并作出相應(yīng)的決策和執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)反饋進(jìn)行自我調(diào)節(jié)噴射的角度 和方向，以適應(yīng)環(huán)境風(fēng)力的變化，自適應(yīng)控制噴頭機(jī)器人進(jìn)行智能化噴灌，從而達(dá)到節(jié)約用 水、節(jié)省人工且不影響地面行人與車輛的行走，達(dá)到抗風(fēng)節(jié)水噴灌的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人包括一個(gè)噴頭本體， 一個(gè)噴頭座，一段柔性進(jìn)水管，一個(gè)連接噴頭本體和噴頭座的活動(dòng)連接裝置，它還包括感風(fēng) 板、傳感器、擺幅控制機(jī)械手裝置。該感風(fēng)板是一塊正面設(shè)置的固定于噴頭本體之上的面 板，以感應(yīng)風(fēng)力的大小和方向；所述的傳感器安裝在感風(fēng)板的下方的位置，用于測(cè)得風(fēng)力的 大小并將其轉(zhuǎn)化成控制信號(hào)；所述的擺幅控制機(jī)械手裝置與噴頭本體連接，它根據(jù)傳感器 的信號(hào)調(diào)節(jié)噴射角。上述所述的連接噴頭本體和噴頭座的活動(dòng)連接裝置( 采用彈性連接裝置。上述所述的擺幅控制機(jī)械手裝置(7)為一六軸機(jī)械手。采用了上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型的抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人實(shí)質(zhì)上就包括了以下 部分1)機(jī)械支撐部分，即噴頭座，是一通過(guò)活動(dòng)連接裝置連接噴頭本體并帶有能與水管 相連的進(jìn)水接口的座體。2、執(zhí)行部分，是由噴頭本體和擺幅控制機(jī)械手裝置組成，噴頭本 體是一帶噴嘴或噴口實(shí)現(xiàn)噴灌噴射的噴頭基體，擺幅控制機(jī)械手裝置是一使噴頭本體相對(duì) 噴頭座能夠?qū)崿F(xiàn)高低方向的擺動(dòng)的同時(shí)又不溢漏水的裝置?；酶兄糠?，即感風(fēng)板和傳感 器，感風(fēng)板可分為單塊式感風(fēng)板和雙塊正交式感風(fēng)板，單塊式感風(fēng)板是一塊片狀或板狀的 輕薄面板；雙塊正交式感風(fēng)板是一件兩塊輕薄面板相互垂直正交而成的連體件，它是前者的改進(jìn)型，是為了更好地識(shí)別與控制任意方向的風(fēng)。整個(gè)感風(fēng)板固定在噴頭本體的上方，傳 感器在感風(fēng)板的下面，把感風(fēng)板受到的風(fēng)力轉(zhuǎn)化成信號(hào)來(lái)控制擺幅控制機(jī)械手裝置的轉(zhuǎn)動(dòng) 角度，調(diào)節(jié)噴頭本體噴射角，達(dá)到抗風(fēng)噴灌的目的。當(dāng)任意風(fēng)吹動(dòng)時(shí)，總能把該風(fēng)的風(fēng)力分 解成兩個(gè)垂直正交的X、Y方向的風(fēng)力，單塊式感風(fēng)板則只對(duì)一個(gè)方向的風(fēng)響應(yīng)，雙塊正交 式感風(fēng)板則對(duì)兩個(gè)方向的風(fēng)響應(yīng)，這樣固定在噴頭本體的上方的感風(fēng)板接受風(fēng)的吹動(dòng)并傳 遞給傳感器，風(fēng)力大小決定傳感器信號(hào)的大小，傳感器信號(hào)的大小和方向則控制擺幅控制 機(jī)械手裝置擺幅的大小和方向，風(fēng)往哪邊吹，感風(fēng)板則往那邊擺，以此來(lái)感知和識(shí)別風(fēng)的大 小和方向。4)控制部分，即控制電路板?？刂齐娐钒迨钦麄€(gè)裝置的控制核心，實(shí)現(xiàn)精確智能 抗風(fēng)噴灌。所述的連接噴頭本體和噴頭座的活動(dòng)連接裝置是一上端帶有螺紋下端帶有鎖口 的圓筒，在進(jìn)水接口的座體上部是兩端帶孔直連通的空心球臺(tái)體，并在進(jìn)水接口的座體上 部的空心球臺(tái)體與噴頭本體之間設(shè)置一環(huán)形密封圈以防漏水。為了限制噴頭的水平方向的 轉(zhuǎn)動(dòng)，該空心球臺(tái)體也可設(shè)置成被兩個(gè)平行的鉛垂平面所挖切形成兩平行的平面，剛好與 鎖口的圓筒的內(nèi)表面形成配合，這樣就限止了噴頭本體就只能在高低方向擺動(dòng)，而不能在 水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，為了使噴頭本體相對(duì)噴頭座能夠?qū)崿F(xiàn)高低方向的擺動(dòng)的同時(shí)不溢漏 水，該活動(dòng)連接裝置也可通過(guò)上緊套和軟管構(gòu)成，使噴頭本體與噴頭座活動(dòng)連接，還可在軟 管中間安放一細(xì)彈簧，也可以在軟管的管壁內(nèi)填埋彈性體如彈性鋼絲、彈性鋼片等，以便使 軟管能夠擺動(dòng)又不容易折斷，使之成為帶有彈性的活動(dòng)連接裝置。所述的感風(fēng)板，分為一片狀或板狀的輕薄面板，為了能更好的識(shí)別任意的風(fēng)大小 和方向，感風(fēng)板也可以設(shè)置成一件兩個(gè)輕薄面板相互正交而成的連體件，它固定在噴頭本 體的上方可以直接固定于噴頭本體之上，也可以通過(guò)帶有一支承架固定于噴頭本體之上。所述的擺幅控制裝置是一個(gè)機(jī)械手裝置，與噴頭本體固定連接，安裝在噴頭本體 的外側(cè)，該擺幅控制裝置為一個(gè)六軸機(jī)械手。在無(wú)風(fēng)噴灑時(shí)該擺幅控制裝置，使噴頭水平噴 灑，而在有風(fēng)噴灑時(shí)，由于感風(fēng)板在受風(fēng)吹動(dòng)時(shí)所受力的大小與風(fēng)力的大小成正比，擺幅大 小在一定的范圍內(nèi)也基本上與噴灑距離的遠(yuǎn)近成正比，噴射的距離是噴頭本體擺動(dòng)的幅度 與風(fēng)力本身對(duì)噴射的水粒吹動(dòng)的影響共同作用的結(jié)果。換言之，當(dāng)逆風(fēng)噴灑噴射水粒時(shí)，一 方面風(fēng)的阻力使水粒噴射的距離變近；另一方面由于感風(fēng)板在感應(yīng)風(fēng)力，傳感器轉(zhuǎn)化為電 信號(hào)進(jìn)而使電路板控制擺幅控制機(jī)械手裝置帶動(dòng)噴頭本體擺動(dòng)成一定的仰角而使水噴射 變遠(yuǎn)而正好彌補(bǔ)風(fēng)力的影響，就實(shí)現(xiàn)了噴灑準(zhǔn)確到位；反之當(dāng)逆風(fēng)噴灑噴射水粒時(shí)，一方面 順風(fēng)的力量使水粒噴射的距離變遠(yuǎn)，另一方面由于感風(fēng)板在感應(yīng)風(fēng)力，傳感器轉(zhuǎn)化為電信 號(hào)進(jìn)而使電路板控制擺幅控制機(jī)械手裝置帶動(dòng)噴頭本體擺動(dòng)成一定的俯角而使水噴射變 近而正好彌補(bǔ)風(fēng)力的影響，同樣也達(dá)到準(zhǔn)確噴灑的效果。當(dāng)然，本實(shí)用新型的抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人，并不限于固定某一方向噴灑的噴 頭，也很適應(yīng)于轉(zhuǎn)動(dòng)類噴頭。換言之，如果噴頭本體相對(duì)于噴頭座作完全圓周的來(lái)回旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)噴射灑水時(shí)，顯然也是同樣適應(yīng)的，因?yàn)轱L(fēng)力總能分解成兩個(gè)方向，一個(gè)是噴 射的徑向，另一個(gè)是切向，顯然切向方向的影響可以忽略不計(jì)，而只有徑向方向的風(fēng)才對(duì)噴 灑時(shí)有影響；但如果噴頭本體相對(duì)于噴頭座作非完全圓周的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)噴射灑水時(shí) (定角度旋轉(zhuǎn)噴灑)，則需考慮切向方向風(fēng)的影響，則感風(fēng)板宜采用雙塊正交式感風(fēng)板，而 擺幅控制裝置相應(yīng)地采用雙向擺幅控制裝置。因此，所有的噴頭一旦只要帶上本實(shí)用新型所具有的“感風(fēng)板、擺幅控制裝置、活動(dòng)連接裝置”結(jié)構(gòu)特征，就會(huì)具備反饋式自適應(yīng)抗風(fēng)噴 灌的能力。本實(shí)用新型的抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是智能化程度較高，并且結(jié) 構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，本實(shí)用新型的抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人同已有技術(shù)的噴頭相比具有如下優(yōu) 點(diǎn)能夠抗風(fēng)噴灌并準(zhǔn)確噴灑到位，由此可使植物有效地澆灌上水，避免了水噴灑到行人 或車輛上，節(jié)約了水資源，阻止了非種植地面受水浸濕破壞，防止了沒(méi)澆灌到的地方人工補(bǔ) 灑，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人工。此外，本實(shí)用新型的抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人，如果和中 國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?12669482植物澆水用太陽(yáng)能全自動(dòng)控制器或中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?12667633植 物澆水全自動(dòng)控制器一起聯(lián)合使用，則整個(gè)園林綠化或植物的種植，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)地智能 化噴灌。

圖1是本實(shí)用新型抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人的無(wú)風(fēng)噴灌原理圖；圖2是本實(shí)用新型抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人的抗風(fēng)噴灌原理圖；圖3是本實(shí)用新型抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人的具體實(shí)施方式
的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖中標(biāo)記表示(1)噴頭本體；( 感風(fēng)板；C3)連接噴頭本體和噴頭座的活動(dòng)連 接裝置；(4)噴頭座；(5)傳感器；(6)柔性進(jìn)水管；(7)擺幅控制機(jī)械手裝置。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)的說(shuō)明如圖1所示，為本實(shí)用新型抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人在無(wú)風(fēng)狀態(tài)下噴灑的原理示 意圖，在噴頭本體(1)之上固定設(shè)置一感風(fēng)板0)，傳感器( 設(shè)置在感風(fēng)板( 的底部，而 噴頭本體(1)的右下側(cè)則接上柔性進(jìn)水管(6)以便給噴頭供上一定壓力的水，并將噴頭本 體(1)固定在擺幅控制機(jī)械手裝置(7)的尾端。在無(wú)風(fēng)噴灑時(shí)，通過(guò)擺幅控制機(jī)械手裝置 (7)的調(diào)節(jié)，使噴頭水平噴射，擺幅控制機(jī)械手裝置(7)自身的扭轉(zhuǎn)阻力矩抵消水流噴射反 沖向后產(chǎn)生的力矩，以使噴頭處于正常水平噴灑的平衡位置，此時(shí)噴頭噴出的水的落地點(diǎn) 與噴頭的距離為a。如圖2所示，本實(shí)用新型抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人在抗風(fēng)狀態(tài)下噴灑的原理示意 圖，當(dāng)面向著噴頭正面吹來(lái)時(shí)，即逆風(fēng)噴灑時(shí)，由于感風(fēng)板(2)在風(fēng)力的吹動(dòng)下使感風(fēng)板底 部軸受到逆時(shí)針的扭力，傳感器(5)將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)發(fā)送給控制系統(tǒng)，擺幅控制機(jī)械手 裝置(7)運(yùn)動(dòng)使噴頭成一定仰角噴射，在一定范圍內(nèi)可使水噴射得更遠(yuǎn)，彌補(bǔ)了噴灌時(shí)迎 風(fēng)噴灑距離近的影響。反之，原理相同，在順風(fēng)噴灑時(shí)，擺幅控制機(jī)械手裝置(7)使噴頭本 體擺成一定俯角而使水噴射變近，則正好彌補(bǔ)順風(fēng)噴灑距離遠(yuǎn)的影響，同樣也達(dá)到準(zhǔn)確噴 灑的效果。在圖3所示的一個(gè)實(shí)施例中，是本實(shí)用新型抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人的三維示意 性結(jié)構(gòu)圖?？癸L(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人包括一個(gè)噴頭本體(1)，一個(gè)噴頭座G)，柔性進(jìn)水 管(6)，一個(gè)連接噴頭本體和噴頭座的活動(dòng)連接裝置(3)，其特征還在于它還包括感風(fēng)板 O)、傳感器(5)、擺幅控制機(jī)械手裝置(7)。通過(guò)一個(gè)連接噴頭本體和噴頭座的活動(dòng)連接裝 置(3)將噴頭本體(1)與噴頭座(4)彈性活動(dòng)連接；感風(fēng)板( 是活動(dòng)設(shè)置在噴頭本體(1)之上的輕薄面板，所述的傳感器( 安裝在感風(fēng)板( 的下方；所述的擺幅控制機(jī)械手裝置 (7)為一六軸機(jī)械手與噴頭本體(1)固定連接如圖3所示，在噴頭本體(1)之上固定設(shè)置一感風(fēng)板O)，傳感器( 設(shè)置在感風(fēng) 板(2)的底部，而噴頭本體(1)的右下側(cè)則接上一柔性進(jìn)水管(6)以便給噴頭供上一定壓 力的水，并將噴頭本體(1)固定在擺幅控制機(jī)械手裝置(7)的尾端。在無(wú)風(fēng)噴灑時(shí)，通過(guò)擺 幅控制機(jī)械手裝置(7)的調(diào)節(jié)，使噴頭水平噴射擺幅控制機(jī)械手裝置(7)自身的扭轉(zhuǎn)阻力 矩抵消水流噴射反沖向后產(chǎn)生的力矩，以使噴頭處于正常水平噴灑的平衡位置，此時(shí)噴頭 噴出的水的落地點(diǎn)與噴頭的距離為a ；在有風(fēng)噴灑時(shí)，當(dāng)面向著噴頭正面吹來(lái)時(shí)，即逆風(fēng)噴 灑時(shí)，由于感風(fēng)板( 在風(fēng)力的吹動(dòng)下使感風(fēng)板底部軸受到逆時(shí)針的扭力，傳感器(5)將 其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)發(fā)送給控制系統(tǒng)，擺幅控制機(jī)械手裝置(7)運(yùn)動(dòng)使噴頭成一定仰角噴射， 在一定范圍內(nèi)可使水噴射得更遠(yuǎn)，彌補(bǔ)了噴灌時(shí)迎風(fēng)噴灑距離近的影響。反之，在順風(fēng)噴灑 時(shí)，擺幅控制機(jī)械手裝置(7)使噴頭本體擺成一定俯角而使水噴射變近，則正好彌補(bǔ)順風(fēng) 噴灑距離遠(yuǎn)的影響，同樣也達(dá)到準(zhǔn)確噴灑的效果。第二個(gè)實(shí)施例中，相比第一個(gè)實(shí)施例只是增加了一個(gè)水壓控制系統(tǒng)，使其在風(fēng)力 較大，改變噴頭的仰角俯角不能較好的精確噴灑的時(shí)候，系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器傳出的風(fēng)力 的大小適當(dāng)增大(逆風(fēng)時(shí))或減小(順風(fēng)時(shí))水壓，使其實(shí)現(xiàn)更加精確的噴灌。應(yīng)該說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用于本實(shí)用新型的技術(shù)方案，其目的在于讓熟悉此 項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍，凡對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行各種變動(dòng)和等效替換，而不背離本實(shí)用新型技術(shù)方案 的原理及范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型權(quán)利要求的范圍之中。
權(quán)利要求1.一種抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人，包括一個(gè)噴頭本體(1)，一個(gè)噴頭座G)，一段柔性 進(jìn)水管(6)，一個(gè)連接噴頭本體和噴頭座的活動(dòng)連接裝置(3)，其特征還在于它還包括感 風(fēng)板O)、傳感器(5)、擺幅控制機(jī)械手裝置(7)，所述的感風(fēng)板( 與噴頭本體(1)固定連 接，所述的傳感器( 安裝在感風(fēng)板( 的下方，所述的擺幅控制機(jī)械手裝置(7)與噴頭本 體⑴固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人，其特征在于所述的感風(fēng)板 (2)為單塊式感風(fēng)板或雙塊正交式感風(fēng)板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人，其特征在于所述的單塊式感 風(fēng)板為片狀或板狀的輕薄面板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人，其特征在于所述的雙塊正交 式感風(fēng)板為兩塊輕薄面板相互垂直正交而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人，其特征在于所述的連接噴頭 本體和噴頭座的活動(dòng)連接裝置( 采用彈性連接裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人，其特征在于所述的擺幅控制 機(jī)械手裝置(7)為一六軸機(jī)械手。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種抗風(fēng)噴灌節(jié)水噴頭機(jī)器人，屬于噴灌裝置技術(shù)領(lǐng)域。包括一個(gè)噴頭本體(1)，一個(gè)噴頭座(4)，柔性進(jìn)水管(6)，一個(gè)連接噴頭本體和噴頭座的活動(dòng)連接裝置(3)，其特征還在于它還包括感風(fēng)板(2)、傳感器(5)、擺幅控制機(jī)械手裝置(7)，所述的感風(fēng)板(2)與噴頭本體(1)固定連接，所述的傳感器(5)安裝在感風(fēng)板(2)的下方，所述的擺幅控制機(jī)械手裝置(7)與噴頭本體(1)固定連接。本實(shí)用新型具備反饋式抗風(fēng)節(jié)水噴灌的能力，使噴灌噴灑的水流精確到位，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)、園林的抗風(fēng)節(jié)水噴灑，從而節(jié)約噴灌用水資源，可用于對(duì)植物的抗風(fēng)噴灌，保護(hù)城市的綠化和生態(tài)環(huán)境。
文檔編號(hào)B05B15/08GK201862519SQ20102058274
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者劉傳劍, 劉曉初, 向建化, 李文雄, 陶建華 申請(qǐng)人:廣州大學(xué)