一種基于懸掛鏈輸送機(jī)的農(nóng)田智能噴藥機(jī)器人的制作方法
【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)一種基于懸掛鏈輸送機(jī)的農(nóng)田智能噴藥機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]懸掛鏈?zhǔn)菍ｉT用于懸掛輸送機(jī)或懸掛輸送線的輸送鏈條。由懸掛鏈組成的輸送機(jī)稱為懸掛鏈輸送機(jī)。懸掛鏈輸送機(jī)主要由軌道、滾輪、滑架、懸掛鏈、吊具、牽引動(dòng)力裝置組成。
[0003]目前，給農(nóng)田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)用在農(nóng)田噴藥方面，但這些噴藥裝置存在以下弊端:1、需要人為控制，不能夠自主完成噴藥全過程。2、噴藥量不合理，藥物浪費(fèi)嚴(yán)重，藥物利用率不夠高。3、工作方式不符合現(xiàn)在農(nóng)田的建園標(biāo)準(zhǔn)。4、操作方式復(fù)雜。
[0004]因此，目前農(nóng)田噴藥方式存在許多弊端，發(fā)明一種基于懸掛鏈輸送機(jī)的農(nóng)田智能噴藥機(jī)器人可以用來解決農(nóng)田噴藥的問題，幫助農(nóng)田種植戶輕松的完成對(duì)農(nóng)田農(nóng)作物的噴藥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)無法滿足上述農(nóng)田噴藥方面的問題，提供了一種基于懸掛鏈輸送機(jī)的農(nóng)田智能噴藥機(jī)器人，能夠代替人完成對(duì)農(nóng)田農(nóng)作物智能噴藥的機(jī)器人。該農(nóng)田智能噴藥機(jī)器人通過懸掛鏈輸送機(jī)技術(shù)按照農(nóng)田建園路徑自主移動(dòng)，通過圖像處理識(shí)別農(nóng)作物，根據(jù)不同農(nóng)作物及所處的不同生長(zhǎng)時(shí)期合理控制噴藥量，能夠利用戶外太陽(yáng)能發(fā)電，智能完成對(duì)農(nóng)田農(nóng)作物的整個(gè)噴藥過程。
[0006]為了完成上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0007]一種基于懸掛鏈輸送機(jī)的農(nóng)田智能噴藥機(jī)器人，其特征在于，所述農(nóng)田智能噴藥機(jī)器人包括:中央控制器、懸掛鏈輸送機(jī)模塊、檢測(cè)標(biāo)識(shí)模塊、太陽(yáng)能跟蹤模塊、太陽(yáng)能發(fā)電模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測(cè)模塊、無線通信模塊、人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊、供電模塊。所述的中央控制器分別與懸掛鏈輸送機(jī)模塊、檢測(cè)標(biāo)識(shí)模塊、太陽(yáng)能跟蹤模塊、太陽(yáng)能發(fā)電模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測(cè)模塊、無線通信模塊、人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊、供電模塊連接，所述的供電模塊分別與中央控制器、懸掛鏈輸送機(jī)模塊、檢測(cè)標(biāo)識(shí)模塊、太陽(yáng)能跟蹤模塊、太陽(yáng)能發(fā)電模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測(cè)模塊、無線通信模塊、人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊連接。通過以上各個(gè)模塊的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的工作，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能，完成農(nóng)田智能噴藥機(jī)器人對(duì)農(nóng)田農(nóng)作物的智能噴藥工作。
[0008]所述的中央控制器分別與懸掛鏈輸送機(jī)模塊、檢測(cè)標(biāo)識(shí)模塊、太陽(yáng)能跟蹤模塊、太陽(yáng)能發(fā)電模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測(cè)模塊、無線通信模塊、人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊、供電模塊連接，接收和處理各模塊的采集信息和數(shù)據(jù)，快速控制各個(gè)模塊完成具體功能。
[0009]所述的懸掛鏈輸送機(jī)模塊采用懸掛鏈輸送機(jī)技術(shù)。懸掛鏈輸送機(jī)模塊包括軌道、滾輪、滑架、懸掛鏈、吊具、牽引動(dòng)力裝置；牽引動(dòng)力裝置由電機(jī)、減速器、皮帶傳動(dòng)或鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)實(shí)際農(nóng)田尺寸所需要的懸掛鏈輸送線長(zhǎng)度確定牽引動(dòng)力裝置的個(gè)數(shù)，輸送線每隔500米長(zhǎng)度設(shè)置一個(gè)牽引動(dòng)力裝置，牽引動(dòng)力裝置提供輸送動(dòng)力；軌道拐點(diǎn)處設(shè)置檢測(cè)標(biāo)識(shí)物由檢測(cè)標(biāo)識(shí)模塊檢測(cè)識(shí)別軌道的拐點(diǎn)。在農(nóng)田區(qū)內(nèi)部農(nóng)作物種植區(qū)外的空地過道上方架設(shè)軌道，在軌道內(nèi)設(shè)置懸掛鏈、滾輪和滑架，吊具鉸接在滑架下方，機(jī)器人安裝在吊具上，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在農(nóng)田區(qū)內(nèi)部農(nóng)作物種植區(qū)外的空地過道上移動(dòng)。
[0010]所述的檢測(cè)標(biāo)識(shí)模塊用于識(shí)別檢測(cè)機(jī)器人到達(dá)軌道拐點(diǎn)處的檢測(cè)標(biāo)識(shí)物，反饋軌道拐點(diǎn)信息控制機(jī)器人進(jìn)行開始和停止噴藥工作；中央控制器對(duì)檢測(cè)標(biāo)識(shí)模塊檢測(cè)到的軌道拐點(diǎn)處的檢測(cè)標(biāo)識(shí)物進(jìn)行個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)，確定區(qū)分噴藥起始位置、結(jié)束位置和噴藥具體情況的位置。檢測(cè)標(biāo)識(shí)模塊包括紅外對(duì)管傳感器。
[0011]所述的太陽(yáng)能跟蹤模塊完成對(duì)太陽(yáng)能電池板進(jìn)行移動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光能，使太陽(yáng)能電池板接收最大光照，使用光電跟蹤、視日運(yùn)動(dòng)跟蹤方法跟蹤太陽(yáng)能的方法。太陽(yáng)能跟蹤模塊包括:減速電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、光照度傳感器、光敏傳感器、三自由度機(jī)械臂；減速電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片組成電機(jī)動(dòng)力結(jié)構(gòu)，完成太陽(yáng)能電池板的移動(dòng)；光照度傳感器和光敏傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能最大光照的檢測(cè)和跟蹤；采用三自由度機(jī)械臂支撐太陽(yáng)能電池板。
[0012]所述的太陽(yáng)能發(fā)電模塊實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，采用太陽(yáng)能電池板采集陽(yáng)光光照對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，通過DC/DC變換器轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電流儲(chǔ)存在高能效電池組中，太陽(yáng)能發(fā)電模塊包括:太陽(yáng)能電池板、DC/DC變換器。
[0013]所述的圖像處理模塊完成對(duì)農(nóng)作物識(shí)別和實(shí)時(shí)攝像監(jiān)控周圍情況，圖像處理模塊包括云臺(tái)高清攝像頭、圖像采集卡、圖像處理軟件；圖像處理模塊采用圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)，通過云臺(tái)高清攝像頭拍攝農(nóng)作物的圖像，通過圖像采集卡和圖像處理軟件處理農(nóng)作物的圖像，提取到農(nóng)作物的重要外觀特征與存儲(chǔ)模塊中的農(nóng)作物圖像特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)核對(duì)比較后對(duì)農(nóng)作物分類并判斷出農(nóng)作物的種類名稱。
[0014]所述的噴藥模塊完成機(jī)器人對(duì)農(nóng)作物的噴藥工作，通過2個(gè)可伸縮的機(jī)械臂、6個(gè)藥物噴頭同時(shí)對(duì)2列農(nóng)作物的頂部、中部和底部噴藥；6個(gè)藥物噴頭分別安裝在2個(gè)可伸縮的機(jī)械臂的頂部、中部和底部與噴藥導(dǎo)管連接，每一個(gè)可伸縮的機(jī)械臂在頂部、中部和底部各安裝一個(gè)藥物噴頭，通過可伸縮的機(jī)械臂改變藥物噴頭的高度；藥物噴頭開關(guān)由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制開關(guān)，通過控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度控制藥物噴藥速度；噴藥液壓由安裝在機(jī)器人上的農(nóng)用噴藥壓力泵提供；每個(gè)藥物噴頭通過噴藥導(dǎo)管與農(nóng)用噴藥壓力泵連接；噴藥模塊包括2個(gè)可伸縮的機(jī)械臂、6個(gè)藥物噴頭、6個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、I臺(tái)農(nóng)用噴藥壓力泵、噴藥導(dǎo)管。
[0015]所述的配藥模塊完成對(duì)藥物的攪拌調(diào)配，配藥時(shí)，通過內(nèi)置式攪拌器對(duì)藥物攪勻，使藥物充分溶合；在噴藥過程中，攪拌器電機(jī)按用戶設(shè)置好的時(shí)間間隔帶動(dòng)內(nèi)置式攪拌器對(duì)藥物攪拌，使藥物不會(huì)沉淀，保證噴藥過程藥物的均勻溶合。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。
[0016]所述的藥物檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物剩余量、噴藥流速的檢測(cè)，藥物檢測(cè)模塊包括液位傳感器、渦輪流量計(jì)，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，能夠避免無藥工作和對(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。
[0017]所述的無線通信模塊用于機(jī)器人與上位機(jī)進(jìn)行無線通信連接，無線通信模塊包括WiFi無線單元和GPRS通信單元，WiFi無線單元用于機(jī)器人與上位機(jī)進(jìn)行WiFi無線通信連接方式，GPRS通信單元用于機(jī)器人與上位機(jī)進(jìn)行GPRS無線通信連接方式。
[0018]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)交互模塊通過無線通信模塊將機(jī)器人與用戶手持移動(dòng)通信設(shè)備進(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移動(dòng)通信設(shè)備端上位機(jī)軟件對(duì)機(jī)器人進(jìn)行功能參數(shù)設(shè)置和實(shí)時(shí)控制，接收機(jī)器人采集的圖像信息和報(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。
[0019]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)，通過語(yǔ)音播放器播放報(bào)警語(yǔ)音，通過無線通信向用戶手持移動(dòng)通信設(shè)備上位機(jī)報(bào)警，以便用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，報(bào)警模塊包括語(yǔ)音播放器和用戶手持移動(dòng)通信設(shè)備上位機(jī)報(bào)警提示。
[0020]所述的存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像采集數(shù)據(jù)、農(nóng)作物圖像特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)和其他模塊數(shù)據(jù)的記錄和存儲(chǔ)，存儲(chǔ)模塊包括存儲(chǔ)器。
[0021]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、電能充電控制、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電池組、電壓轉(zhuǎn)換器、電能充電器、電量檢測(cè)器。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種基于懸掛鏈輸送機(jī)的農(nóng)田智能噴藥機(jī)器人按照懸掛鏈輸送機(jī)架設(shè)的軌道路徑自動(dòng)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人識(shí)別農(nóng)田區(qū)建園路徑自主移動(dòng)，通過圖像處理識(shí)別農(nóng)作物，根據(jù)不同農(nóng)作物及所處的不同生長(zhǎng)時(shí)期合理控制噴藥量，同時(shí)完成對(duì)2列農(nóng)作物頂部、中部和底部噴藥，智能完成對(duì)農(nóng)田農(nóng)作物的整個(gè)噴藥過程。本農(nóng)田智能噴藥機(jī)器人減少了藥物的浪費(fèi)和藥物殘留，大大提高了工作效率和藥物利用率，環(huán)保節(jié)能，減少了人的體力勞動(dòng)，使人不受藥物的危害。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明機(jī)器人工作方法示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明上位機(jī)軟件主操作界面示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明機(jī)器人外部結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖中1、中央控制器，2、懸掛鏈輸送機(jī)模塊，3、檢測(cè)標(biāo)識(shí)模塊，4、太陽(yáng)能跟蹤模塊，
5、太陽(yáng)能發(fā)電模塊，6、圖像處理模塊，7、噴藥模塊，8、配藥模塊，9、藥物檢測(cè)模塊，10、無線通信模塊，11、人機(jī)交互模塊，12、報(bào)警模塊，13、存儲(chǔ)模塊，14、供電模塊，20、農(nóng)田區(qū)，21、軌道，22、檢測(cè)標(biāo)識(shí)物，23、機(jī)器人工作起點(diǎn)和終點(diǎn)，24、農(nóng)作物種植區(qū)，30、太陽(yáng)能電池板，31、三自由度機(jī)械臂，32、無線天線，33、中部藥物噴頭，34、底部藥物噴頭，35、滑架，36、紅外對(duì)管傳感器，37、云臺(tái)高清攝像頭，38、機(jī)器人機(jī)箱，39、頂部藥物噴頭，40、可伸縮機(jī)械臂，41、藥