田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人的制作方法

本发明田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人涉及一种喷头角度可调、喷洒量可调、植株接近探测器信号控制、一控多高效自动作业的农用喷药系统。

背景技术：

田间病虫害消除情况直接影响农作物的品质和产量。目前在田间消除病虫害作业中，无论是人工喷洒，还是机械设备空中喷洒，都无法解决药液靠自由落体从高处飘落，洒落在植物叶面的上表面，而不能有效杀死寄生在植物叶面的下表面寄生虫的问题。由于生存习性的原因，许多寄生虫是习惯寄生在植物叶面的下表面的，这部分寄生虫不能被有效的消除使得农作物品质、产量的保证受到一定限制；又由于不同生长期的农作物植株高度不同，故对喷洒高度、喷头角度和药液喷洒量的可调性有一定要求；同时在药液喷洒过程中，不能识别植株的位置致使药液过度喷洒，对环境造成过多且不必要的污染。目前的喷洒设备暂不能很好的全部满足以上要求解决以上问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明设计了田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人，该喷药机器人不仅可在田间垄沟中爬行，针对性地有效杀死寄生在植物叶面的下表面寄生虫；喷头位于背靠式喷管的中部和顶部满足对农作物喷洒高度的要求；喷头角度和药液喷洒量可调的设计可以合理地对不同生长期农作物需求进行消除病虫害作业；同时通过植株接近探测器的检测，进而控制喷头开关作业，对位植物叶面或根部喷洒液体肥料，精准有效杀死寄生在植物叶面下表面的寄生虫，减少了对环境的污染。

本发明的目的是这样实现的：田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人由履带式牵引车、植株接近探测器、控制单元、能量供给单元、第二节轮式车厢、药液（液体肥料）输送单元以及喷头等部分构成。

所述履带牵引车位于蛇形机器人的最前端，从上到下依次设置为摄像机部分、控制单元部分、能量供给单元部分。所述摄像机部分固定在牵引车的外部前端顶部，植株接近探测器分别固定在牵引车的外部前端顶部的左右两侧；所述控制单元部分与能量供给单元部分依次固定在履带牵引车的车厢内。

所述第二节轮式车厢从上到下依次设置喷头部分、背靠式喷管部分、吸液泵部分。所述喷头部分固定在喷管的两侧，背靠式喷管对称放置的4个喷头。所述背靠式喷管连接在吸液泵上。所述吸液泵部分固定于车厢外侧顶部。

所述药液（液体肥料）输送单元即为药液（液体肥料）车厢1、药液（液体肥料）车厢2和药液（液体肥料）车厢3。

所述田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人的履带牵引车与第二节轮式车厢、第二节轮式车厢与药液（液体肥料）车厢1、药液（液体肥料）车厢1与药液（液体肥料）车厢2之间、药液（液体肥料）车厢2与药液（液体肥料）车厢3之间通过牵引销连接。吸液泵与药液（液体肥料）车厢1之间、药液（液体肥料）车厢1与药液（液体肥料）车厢2之间、药液（液体肥料）车厢2与药液（液体肥料）车厢3之间再通过软管连接。

上述田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人，所述喷头外腔与喷管为一体化设计，球形空腔与喷头为一体化设计，喷头的外腔为2/3对称式球形空腔，与球形内腔球面相切配合，喷头角度可调范围大。

上述田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人，所述植株接近探测器通过检测结果控制喷头作业，调整喷头高度和角度对位植株叶面或根部喷洒液体肥料，减少了对环境的污染。

有益效果：

第一、蛇形机器人采用履带驱动结构，轴向截面小，越野性能好，适于田间作业，特别适合垄沟中爬行。

第二、通过植株接近探测器信号控制喷头作业的开关，以脉冲形式、不同方向喷洒液体肥料，对位植物叶面或根部喷洒液体肥料，精准有效杀死寄生在植物叶面下表面的寄生虫，药液喷洒更合理有效，减少对环境的不必要污染。

第三、喷头的外腔2/3对称式球形空腔，与球形内腔球面相切配合，使得喷头角度可调范围大，更加适合不同需求的喷洒角度要求。

第四、一台控制器同时控制多台蛇形机器人，并且一台控制器只需一名工作人员控制，提高自动作业程度，节约资源，更加高效。

附图说明

图1是本发明田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人的结构示意图。

图2是本发明田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人的主视图。

图3是本发明田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人的左视图。

图4是第二节轮式车厢的结构示意图。

图5是喷头的主视图。

图6是一控多工作模式示意图。

田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人包括摄像机(1)、植株接近探测器(2)、控制器(3)、能量供给单元(4)、履带牵引车(5)、牵引销(6)、背靠式喷管(7)、吸液泵(8)、第二节轮式车厢(9)、药液（液体肥料）车厢1(10)、药液（液体肥料）车厢2(11)、药液（液体肥料）车厢3(12)、喷头的2/3对称式球形空腔(13)、履带(14)、喷头(15)、2/3对称式球形外腔(16)、球形内腔(17)、控制台(18)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。

具体实施例一

本实施例的田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人的结构示意图、正视图和左视图如图1、图2和图3所示。它由履带式牵引车(5)、植株接近探测器(2)、控制单元(3)、能量供给单元(4)、第二节轮式车厢(9)、药液（液体肥料）输送单元(10)、(11)、(12)以及喷头(15)等部分构成。

所述履带牵引车(5)位于蛇形机器人的最前端，从上到下依次设置摄像机(1)、植物植株接近探测器(2)、控制单元(3)、能量供给单元(4)。所述摄像机(1)固定在牵引车的外部前端顶部，实时获得当前的路面情况；所述植株接近探测器(2)分别固定在牵引车的外部前端顶部的左右两侧，通过传感器感知目标植物的位置，传递感知信号给控制单元，打开喷头作业开关。所述控制单元(3)位于履带牵引车的车厢内，接收摄像机(1)、植物接近探测器(2)、控制台(18)信号，控制吸液泵(8)工作；能量供给单元(4)部分位于履带牵引车(5)的车厢内，为整个系统提供工作的能量。

所述田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人，所述履带牵引车(5)与第二节轮式车厢(9)、第二节轮式车厢(9)与药液（液体肥料）车厢1(10)、药液（液体肥料）车厢1(10)与药液（液体肥料）车厢2(11)之间、药液（液体肥料）车厢2(11)与药液（液体肥料）车厢3(12)之间通过牵引销连接。吸液泵(8)与药液（液体肥料）车厢1(10)之间、药液（液体肥料）车厢1(10)与药液（液体肥料）车厢2(11)之间、药液（液体肥料）车厢2(11)与药液（液体肥料）车厢3(12)之间再通过软管连接。

所述第二节轮式车厢的结构示意图如图4所示。第二节轮式车厢从上到下依次设置喷头(15)、背靠式喷管(7)、吸液泵(8)。所述喷头(15)固定在背靠式喷管的两侧，对称放置4个喷头，并通过喷管连接到吸液泵(8)上；所述吸液泵(8)位于车厢外，避免由于液体药液的腐蚀性造成的损失。

所述喷头的主视图如图5所示。所述喷头的球形外腔与喷管为一体化设计，球形空腔与喷头为一体化设计，减少药液浪费。

所述一台控制器同时控制多台蛇形机器人的示意图如图6所示。一台控制器(18)通过无线接收信号同时控制多台蛇形机器人，并且一台控制器只需一名工作人员控制，提高自动作业程度，节约资源，更加高效。

具体实施例二

本实施例的田间施肥喷药作业履带驱动蛇形机器人，在具体实施例一的基础上，进一步限定所述喷头的外腔为2/3对称式球形空腔(16)，与球形内腔(17)球面相切配合，更加适合不同需求的喷洒角度要求。

这种结构限定，给出了实现喷头喷洒角度可调范围大的具体实施方式。