[發明專利]一種基于懸掛鏈輸送機的大棚智能噴藥機器人及方法

有效

• 申請號: 201510246904.7
• 申請日: 2015-05-15
• 公開（公告）號: CN104834311B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 董永波;張慧芬
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05B19/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于懸掛鏈輸送機的大棚智能噴藥機器人，其特征在于，所述大棚智能噴藥機器人包括：中央控制器、懸掛鏈輸送機模塊、檢測標識模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、報警模塊、存儲模塊、供電模塊；所述的中央控制器分別與懸掛鏈輸送機模塊、檢測標識模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、報警模塊、存儲模塊、供電模塊連接，所述的供電模塊分別與中央控制器、懸掛鏈輸送機模塊、檢測標識模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、報警模塊、存儲模塊連接；

所述的懸掛鏈輸送機模塊采用懸掛鏈輸送機技術；懸掛鏈輸送機模塊包括軌道、滾輪、滑架、懸掛鏈、吊具、牽引動力裝置；牽引動力裝置由電機、減速器、皮帶傳動或鏈傳動機構組成；根據實際大棚尺寸所需要的懸掛鏈輸送線長度確定牽引動力裝置的個數，輸送線每隔500米長度設置一個牽引動力裝置，牽引動力裝置提供輸送動力；軌道拐點處設置檢測標識物由檢測標識模塊檢測識別軌道的拐點；在大棚區內部果蔬植物種植區外的空地過道上方架設軌道，在軌道內設置懸掛鏈、滾輪和滑架，吊具鉸接在滑架下方，實現機器人在大棚區內部果蔬植物種植區外的空地過道上移動；

所述的檢測標識模塊用于識別檢測機器人到達軌道拐點處的檢測標識物，反饋軌道拐點信息控制機器人進行開始和停止噴藥工作；中央控制器對檢測標識模塊檢測到的軌道拐點處的檢測標識物進行個數統計，確定區分噴藥起始位置、結束位置和噴藥具體情況的位置；檢測標識模塊包括紅外對管傳感器；

所述的圖像處理模塊完成對果蔬植物識別和實時攝像監控周圍情況，圖像處理模塊包括云臺高清攝像頭、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別技術，通過云臺高清攝像頭拍攝果蔬植物的圖像，通過圖像采集卡和圖像處理軟件處理果蔬植物的圖像，提取到果蔬植物的重要外觀特征與存儲模塊中的果蔬植物圖像特征信息數據庫核對比較后對果蔬植物分類并判斷出果蔬植物的種類名稱；

所述的噴藥模塊完成機器人對果蔬植物的噴藥工作，通過2個可伸縮的機械臂、6個藥物噴頭同時對2列果蔬植物的頂部、中部和底部噴藥；6個藥物噴頭分別安裝在2個可伸縮的機械臂的頂部、中部和底部與噴藥導管連接，每一個可伸縮的機械臂在頂部、中部和底部各安裝一個藥物噴頭，通過可伸縮的機械臂改變藥物噴頭的高度；藥物噴頭開關由電動調節閥控制開關，通過控制電動調節閥的開度控制藥物噴藥速度；噴藥液壓由安裝在機器人上的農用噴藥壓力泵提供；每個藥物噴頭通過噴藥導管與農用噴藥壓力泵連接；噴藥模塊包括2個可伸縮的機械臂、6個藥物噴頭、6個電動調節閥、1臺農用噴藥壓力泵、噴藥導管；

所述的配藥模塊完成對藥物的攪拌調配，配藥時，通過內置式攪拌器對藥物攪勻，使藥物充分溶合；在噴藥過程中，攪拌器電機按用戶設置好的時間間隔帶動內置式攪拌器對藥物攪拌，使藥物不會沉淀，保證噴藥過程藥物的均勻溶合；配藥模塊包括內置式攪拌器、攪拌器電機、藥物桶；藥物桶可拆卸，在配藥的時候可卸下，配完藥后安裝在機器人身上卡住固定；

所述的藥物檢測模塊實現對藥物剩余量、噴藥流速的檢測，藥物檢測模塊包括液位傳感器、渦輪流量計，通過液位傳感器、渦輪流量計分別檢測藥物剩余量、噴藥流速，能夠避免無藥工作和對藥物噴頭堵塞及時發現；當噴藥流速過慢不正常時，說明藥物噴頭發生堵塞或其他故障；

所述的無線通信模塊用于機器人與上位機進行無線通信連接，無線通信模塊包括WiFi無線單元和GPRS通信單元，WiFi無線單元用于機器人與上位機進行WiFi無線通信連接方式，GPRS通信單元用于機器人與上位機進行GPRS無線通信連接方式；

所述的人機交互模塊實現人與機器人之間的信息通信；人機交互模塊通過無線通信模塊將機器人與用戶手持移動通信設備進行連接通信；用戶可以通過與機器人通信連接后的手持移動通信設備端上位機軟件對機器人進行功能參數設置和實時控制，接收機器人采集的圖像信息和報警信息，實現對機器人的遠距離控制和監視；

所述的報警模塊實現了當藥物余量不足、藥物噴頭堵塞、電池組電量不足時，通過語音播放器播放報警語音，通過無線通信向用戶手持移動通信設備上位機報警，以便用戶及時發現處理，報警模塊包括語音播放器和用戶手持移動通信設備上位機報警提示；

所述的存儲模塊實現對圖像采集數據、果蔬植物圖像特征信息數據庫和其他模塊數據的記錄和存儲，存儲模塊包括存儲器；

所述的供電模塊完成對機器人整個系統的供電、電壓轉換、剩余電量檢測，保證機器人供電的安全、高效；供電模塊包括高能效電池組、電壓轉換器、電量檢測器。

2.一種基于懸掛鏈輸送機的大棚智能噴藥方法，其特征在于，基于懸掛鏈輸送機的大棚智能噴藥方法包括以下步驟：根據實際大棚尺寸所需要的懸掛鏈輸送線長度確定牽引動力裝置的個數，輸送線每隔500米長度設置一個牽引動力裝置，軌道拐點處設置檢測標識物由檢測標識模塊檢測識別軌道的拐點；在大棚區內部果蔬植物種植區外的空地過道上方架設軌道，在軌道內設置懸掛鏈、滾輪和滑架，吊具鉸接在滑架下方，實現機器人在大棚區內部果蔬植物種植區外的空地過道上方軌道移動，機器人到達軌道拐點處，檢測標識模塊的紅外對管傳感器識別檢測軌道拐點處的檢測標識物反饋信息控制機器人在剛進入果蔬植物種植區間處進行開始噴藥工作，在剛離開果蔬植物種植區間處進行停止噴藥；中央控制器對檢測標識模塊檢測到的軌道拐點處的檢測標識物進行個數統計，確定區分噴藥起始位置、結束位置和噴藥具體情況的位置。