[發(fā)明專利]對靶噴霧機械臂

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910092290.6
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN101642736A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設計）人: 李偉;曹崢勇;張俊雄;耿長興
• 申請（專利權）人: 中國農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: B05B12/00
• 分類號: B05B12/00;B05B12/02;B05B12/12;B05B15/00;B05B15/08
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 胡小永

技術領域

本發(fā)明屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備技術領域，涉及一種溫室環(huán)境下對植株病害進行對靶噴霧的智能化機械臂。

背景技術

目前，我國在蔬菜植株病蟲害防治上施藥設備以中小型機具為主，手動植保機械占絕對主導地位。但這些植保機械絕大部分都是上世紀50-60年代定型的產(chǎn)品，無論是技術性能還是結構都相當落后，這些機具的施藥方式容量大，往往將蔬菜噴灑至“藥液滴淌”，大部分都流失到土壤、水源和空氣中去，造成農(nóng)藥浪費和環(huán)境污染，使人畜中毒事件增加，對人們的健康造成嚴重的威脅。同時，在溫室等設施農(nóng)業(yè)環(huán)境下，因施藥中毒人數(shù)每年都在遞增。

對靶噴霧是目前農(nóng)業(yè)信息技術領域的一個研究熱點。根據(jù)靶標的尺度不同，對靶噴霧有不同的層次。對作物植株單體甚至是單個葉片內(nèi)病害區(qū)域進行對靶噴霧是當前的一個難點。研制精準對靶施藥裝備，實現(xiàn)根據(jù)病害植株的位置以及單個葉片的病害區(qū)域進行定位施藥處理，有利于提高農(nóng)藥應用的效率，減少農(nóng)藥在蔬菜作物上的農(nóng)藥殘留，降低工作人員的勞動強度和直接接觸農(nóng)藥的機會。因此針對植株和病害部位進行對靶變量施藥的精準農(nóng)業(yè)器械的研究成為熱點。

對靶施藥器械一直是精準農(nóng)業(yè)方面研究的重點之一，目前國內(nèi)外對于精準對靶施藥器械的研制主要根據(jù)植株的形狀或葉片大小決定施藥的數(shù)量，對靶的硬件主要通過車載或拖拉機懸掛噴桿的方式實現(xiàn)，其使用具有一定的局限性，在提高噴霧精度和農(nóng)藥利用率方面仍存在較多問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于提供一種其使用不受限制的對靶噴霧機械臂，以解決噴霧精度和農(nóng)藥利用率低的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是采用一種對靶噴霧機械臂，包括：Y向移動導軌20，朝與地面平行的Y向設置；承載臺10，設在所述Y向移動導軌20上；Z向移動機構11，一端與行走于高架導軌的移動平臺1的下方連接，另一端與所述Y向移動導軌20連接，用于朝與地面垂直的Z向移動所述Y向移動導軌20；兩個圖像采集攝像頭21，分別設在所述Y向移動導軌20的上方、所述Z向移動機構11的兩側；X向旋轉(zhuǎn)機構，包括旋轉(zhuǎn)支架31和相對該旋轉(zhuǎn)支架31旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸30，所述旋轉(zhuǎn)支架31固接在所述承載臺10的前側，所述旋轉(zhuǎn)軸30的軸線與同時垂直于所述Z向和Y向的X向一致；噴桿32，設在所述旋轉(zhuǎn)軸30的一端，與所述旋轉(zhuǎn)軸30垂直，其桿體上設有噴嘴33。

其中，所述Z向移動機構11為交剪式吊架，通過電動機拉動鋼絲繩實現(xiàn)所述Y向移動導軌20的升降動作。

其中，所述Y向移動導軌20為同步帶式直線導軌。

其中，所述噴桿32上還設有電磁閥34，所述電磁閥34用于控制所述噴嘴33的通斷時間。

其中，所述噴嘴33設有若干個，沿著所述噴桿32的桿體方向均勻分布，每個噴嘴33對應一個所述電磁閥34。

還提供一種對靶噴霧方法，該方法包括：

S1、通過設在Y向移動導軌20上的圖像采集攝像頭21，掃描植被場景圖像，確定植被病害區(qū)域的位置信息和檢測植被病害程度信息；

S2、根據(jù)所述位置信息，控制Z向移動機構11朝與地面垂直的Z向Y向移動導軌20，之后控制X向旋轉(zhuǎn)機構旋轉(zhuǎn)設在所述承載臺10前側的噴桿32至與地面垂直；

S3、控制承載臺10沿著Y向移動導軌20朝與地面平行的Y向移動，以使設在所述承載臺10前側的噴桿32到達植被病害區(qū)域；

S4、在承載臺10移動的同時，根據(jù)所述病害程度信息與位置信息，當承載臺10帶動設在噴桿32上與電磁閥34固連的噴嘴33指向需要噴霧的區(qū)域時，控制設在所述噴桿32上的電磁閥34的通斷時間，使與電磁閥34對應的噴嘴33對病害植被進行變量噴霧。

其中，所述步驟S2中的X向旋轉(zhuǎn)機構包括旋轉(zhuǎn)支架31和相對該旋轉(zhuǎn)支架31旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸30，所述旋轉(zhuǎn)軸30的軸線與同時垂直于所述Z向和Y向的X向一致。

其中，步驟S2中的所述噴桿32通過所述旋轉(zhuǎn)軸30旋轉(zhuǎn)至與地面垂直。

其中，步驟S5中的噴嘴33設有若干個，所述噴嘴33均勻分布在所述噴桿32上，每個噴嘴33對應一個所述電磁閥34。

其中，所述步驟S1中的Z向移動機構11為交剪式吊架，通過電動機拉動鋼絲繩實現(xiàn)所述承載臺10的升降動作；所述步驟S4中的Y向移動導軌20為同步帶式直線導軌。

本發(fā)明由于采用交剪式升降吊架，因此其工作范圍大、剛度性能優(yōu)良，當上部移動平臺移動時交剪式升降吊架處于收縮狀態(tài)，較好地解決了機械臂移動時與植株以及導軌的干涉問題，并提高了機器人系統(tǒng)的運動穩(wěn)定性。

Z向交剪式升降吊架與Y向同步帶式直線導軌組成豎直平面上的二維移動平臺，可實現(xiàn)豎直平面內(nèi)任意位置的定位。