适于温室大棚的喷药执行装置的制作方法

本发明属于机器人技术领域，具体地说，本发明涉及一种适于温室大棚的喷药执行装置。

背景技术

温室大棚种植技术是一种比较常见的技术，主要运用于蔬菜和水果的种植。因为大棚种植具有较好的保温性能，可以充分利用其对蔬菜和水果生长发育有利的一面，克服其不利因素，掌握调控方法，能使环境条件与作物生长发育规律的统一，获得高产、优质的作物产品，所以大棚种植深受人们喜爱。

为了保证大棚内种植的蔬菜或水果的正常生长，避免病虫害的对于蔬菜或水果的危害，需要经常喷洒相关药物。

现有的大棚喷药作业一般采用人工喷药的方式，但人工喷药不仅劳动强度大，而且喷洒不均匀，人工成本高，效率低下。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种适于温室大棚的喷药执行装置，目的是提高喷药工作效率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：适于温室大棚的喷药执行装置，包括喷头架、设置于喷头架上的喷洒头、用于存储药液的储药箱和用于将储药箱中的药液输送至喷头架中的喷洒泵，喷洒头设置多个且所有喷洒头在喷头架上为沿喷头架的长度方向依次布置，喷头架与喷洒机械手连接。

所述喷洒机械手呈悬挂式安装在行走装置上，行走装置设置于运行轨道上。

所述运行轨道位于大棚内种植区的上方，运行轨道包括s形的轨道单元，轨道单元至少设有两个。

所述所有喷洒头在所述喷头架上为等距分布。

所述喷洒泵的进水口与进水管连接，进水管插入所述储药箱中，喷洒泵的出水口通过出水管与所述喷头架连接。

所述喷头架与所述喷洒机械手为可拆卸式连接。

所述的适于温室大棚的喷药执行装置还包括长度可调节的承载架，所述储药箱设置于承载架上，承载架用于控制储药箱沿竖直方向进行移动。

所述承载架包括导向座、可移动的设置于导向座上的第一升降板和第二升降板、与第一升降板连接的第一丝杠螺母机构、与第一升降板和第二升降板连接的第二丝杠螺母机构、与第二升降板连接的连接杆、与第一丝杠螺母机构连接的蜗轮、与蜗轮啮合的蜗杆、与蜗杆连接的第一升降电机以及与第二丝杠螺母机构连接的第二升降电机，第二升降板位于第一升降板的下方且第二升降板与第一升降板相平行，所述储药箱设置于连接杆上且储药箱位于导向座的下方。

所述第一丝杠螺母机构包括可旋转的设置于所述导向座上的第一升降杆和设置于所述第一升降板上且与第一升降杆相配合的第一升降螺母座，第一升降杆与第一升降螺母座构成螺旋传动，所述蜗轮与第一升降杆的上端固定连接，所述第二丝杠螺母机构包括可旋转的设置于第一升降板上的第二升降杆和设置于所述第二升降板上且与第二升降杆相配合的第二升降螺母座，第二升降杆与第二升降螺母座构成螺旋传动。

所述第二丝杠螺母机构设置两个，所述储药箱中设有让所述第一升降杆插入的第一套管。

本发明适于温室大棚的喷药执行装置，可以替代人工完成对大棚内种植区药液的喷洒，降低了劳动强度，提高了喷药工作效率。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是温室大棚的主视图；

图2是运行轨道的俯视图；

图3是喷头架与喷洒头的装配示意图；

图4是承载架的结构示意图；

图5是行走装置的结构示意图；

图中标记为：1、喷洒机械手；2、运行轨道；201、第一轨道段；202、第二轨道段；203、第三轨道段；204、第四轨道段；3、行走装置；301、行走底座；302、驱动电机；303、减速器；304、驱动轮；305、轴承座；4、承载架；401、导向座；402、第一升降电机；403、第二升降电机；404、第一升降板；405、第二升降板；406、第一升降杆；407、第二升降杆；408、第一升降螺母座；409、第二升降螺母座；410、连接杆；411、蜗轮；412、蜗杆；5、储药箱；6、喷头架；7、喷洒头；8、喷洒泵；9、进水管；10、出水管；11、机架；12、第一套管；13、第二套管；14、大棚本体。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图5所示，本发明提供了一种适于温室大棚的喷药执行装置，应用于机器人喷洒系统，该机器人喷洒系统包括机架11、运行轨道2、设置于运行轨道2上的行走装置3、设置于行走装置3上的喷洒机械手1和本发明的喷药执行装置，喷药执行装置设置于喷洒机械手1上，喷洒机械手1呈悬挂式安装在行走装置3上。本发明的喷药执行装置包括喷头架6、设置于喷头架6上的喷洒头7、用于存储药液的储药箱5和用于将储药箱5中的药液输送至喷头架中的喷洒泵8，喷洒头7设置多个且所有喷洒头7在喷头架6上为沿喷头架6的长度方向依次布置，喷头架6与喷洒机械手7连接。

具体地说，如图1和图2所示，机器人喷洒系统设置在大棚本体的内部，大棚本体结构如同本领域技术人员所公知的那样，其主要是由大棚支架和覆盖在大棚支架上的薄膜组成，大棚支架是由多根钢制拱架组成的拱圆形结构。大棚本体的内部中空，作物种植在大棚本体内部地面上。机架11在大棚本体内部为竖直设置，机架11对运行轨道2提供支撑作用，机架11设置两个，两个机架11处于与第一方向相平行的同一直线上，第一方向为水平方向且第一方向与大棚本体的长度方向相平行，机架11为龙门架，运行轨道2的两端分别安装在一个机架11上。运行轨道2用于引导行走装置3，行走装置3沿着运行轨道2进行行驶，运行轨道2位于大棚本体内种植区的上方，运行轨道2呈水平状态设置，喷洒机械手1位于运行轨道2的下方，喷洒机械手1用于调节喷药执行装置的喷头架6的位置和姿态，喷洒机械手1可以携带喷药执行装置的喷头架6进行上升、下降、摇摆和旋转等动作。

如图1和图2所示，作为优选的，喷洒机械手1为六自由度机器人且为悬挂式机器人(也称为吊挂式机器人)，结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。喷头架6安装在喷洒机械手1的末端执行器，在喷洒药液时，喷头架6与喷洒机械手1同步沿运行轨道2进行运动。采用六自由度机器人，作业范围广，灵活性好，喷洒工作效率高。采用悬挂式机器人，喷洒机械手1悬挂在种植区上方进行作业，不需占用大棚地面空间，方便机器人喷洒系统的布置，充分利用了大棚顶部空间。

如图1和图2所示，运行轨道2包括轨道单元，轨道单元为s形，轨道单元至少设有两个，所有轨道单元为沿第二方向依次布置，第二方向为水平方向且第二方向与第一方向相垂直，第二方向与大棚本体的宽度方向相平行，相邻两个轨道单元相连接，形成完整的运行轨道2。轨道单元包括依次连接的第一轨道段201、第二轨道段202、第三轨道段203和第四轨道段204，第一轨道段201、第二轨道段202、第三轨道段203和第四轨道段204均为横截面呈倒置t形的结构，第一轨道段201和第三轨道段203为笔直形状的轨道，第一轨道段201和第三轨道段203具有一定的长度且第一轨道段201和第三轨道段203的长度方向与第一方向相平行，第一轨道段201和第三轨道段203的长度大小相同且第一轨道段201和第三轨道段203的长度方向上的两端分别对齐，在第二方向上，第一轨道段201和第三轨道段203之间具有一定的距离。第二轨道段202和第四轨道段204均为圆弧形的轨道，第二轨道段202和第四轨道段204的弧度大小相同，第二轨道段202和第四轨道段204的弧度为180度，第二轨道段202和第四轨道段204的轴线位于竖直面内，第二轨道段202的轴线位于同一个轨道单元的第一轨道段201和第三轨道段203的中间位置处且第二轨道段202沿第一方向朝向第一轨道段201和第三轨道段203的外侧凸出，第四轨道段204与第二轨道段202朝向相反的方向凸出，第四轨道段204的轴线位于第三轨道段203和相邻的轨道单元的第一轨道段201的中间位置处。对于同一个轨道单元，第二轨道段202的一端与第一轨道段201的长度方向上的一端连接，第二轨道段202的另一端与第三轨道段203的长度方向上的一端连接，第四轨道段204的一端与第三轨道段203的长度方向上的另一端连接，第四轨道段204的另一端与相邻的轨道单元的第一轨道段201的长度方向上的一端连接。因此，对于相邻的两个轨道单元，是通过第四轨道段204实现连接。所有的第二轨道段202处于与第二方向相平行的同一直线上，所有的第四轨道段204也处于与第二方向相平行的同一直线上。这种结构的运行轨道2，能够使得行走装置3和喷洒机械手1及其上的喷药执行装置沿第一方向和第二方向移动至种植区的各个位置处，实现大范围的喷洒。

如图1和图3所示，喷头架6与喷洒机械手1连接，喷洒泵8安装在行走装置3上，喷头架6用于分配药液，将药液引导至各个喷洒头7，喷洒头7用于将药液喷向大棚本体内种植区种植的作物。大棚本体内的作物布置多行，各行的所有作物为沿第一方向依次布置，喷头架6的长度方向与第二方向相平行，所有喷洒头7为沿第二方向依次布置且所有喷洒头7在喷头架6上为等距分布。喷头架6内部具有容纳药液的引流腔，喷头架6为内部中空的结构，喷洒头7与喷头架6固定连接且喷洒头7朝向喷头架6的外侧伸出，进入引流腔中的药液流向各个喷洒头7，喷洒头7用于将药液呈雾状向外喷出。喷洒泵8的进水口与进水管9连接，进水管9插入储药箱5中，喷洒泵8的出水口通过出水管10与喷头架6连接。进水管9为硬管，和出水管10为软管，进水管9的一端与喷洒泵8的进水口连接，进水管9的另一端伸入储药箱5内部且可伸入储药箱5的底部，出水管10的一端与喷洒泵8的出水口连接，出水管10的另一端与下方的喷头架6连接，喷洒泵8运转后，储药箱5中的药液经进水管9进入喷洒泵8中，进入喷洒泵8中的药液经出水管10流向喷头架6，最终经喷洒头7向外喷出。

作为优选的，喷头架6与喷洒机械手1为可拆卸式连接，方便喷头架6与喷洒机械手1之间的拆装。喷头架6可以采用螺纹连接的方式安装在喷洒机械手1的末端执行器上，喷头架6与喷洒机械手1的末端执行器为螺纹连接，相应的，喷洒机械手1的末端执行器具有内螺纹孔，喷头架6具有插入内螺纹孔中的螺柱，该螺柱的轴线与喷头架6的长度方向相垂直且螺柱位于喷头架6的长度方向上的中间位置处，螺柱的轴线并与喷洒头7的轴线相垂直。喷头架6也可以通过螺栓安装在喷洒机械手1的末端执行器上，同样可以实现喷头架6的拆卸。当不需要机器人喷洒系统进行喷洒作业时，如需要采用喷洒机械手1进行作物的采摘，可将喷头架6从喷洒机械手1上拆卸下来，然后在喷洒机械手1的末端执行器上安装采摘执行装置，然后由机械手携带采摘执行装置沿着运行轨道2移动，进行采摘作业，这样可以充分利用机械手，避免闲置。喷洒机械手1具有多自由度，喷洒机械手1可用于调节喷洒头7的喷射方向和喷射角度，以用于在作物的多个不同位置处向作物喷洒药液，提高适应性和作业范围。

如图1和图4所示，本发明的喷药执行装置还包括承载架4，储药箱5设置于承载架4上，承载架4的长度可调节且承载架4设置于行走装置3上。储药箱5为内部中空的箱体结构，药液存储在储药箱5的内腔体中，储药箱5的顶部具有向储药箱5中补充药液的补充口。储药箱5安装在承载架4上，承载架4和喷洒泵8均安装在行走装置3上，储药箱5、承载架4、喷洒泵8和喷洒机械手1能够随同行走装置3同步移动。作为优选的，承载架4的长度可调节，承载架4用于控制储药箱5沿竖直方向进行移动，以实现储药箱5的高度位置的调节。在需要向储药箱5中补充药液时，承载架4长度变长，储药箱5下降到最低位置处，以便于操作人员向储药箱5中补充药液；在进行喷洒作业时，承载架4长度变短，以向上提升储药箱5，最终储药箱5处于最高位置处，此时储药箱5大致与喷洒机械手1的顶部处于同一高度，以避免影响喷洒机械手1的运动部分的运动，不会产生阻碍。

如图1和图4所示，承载架4包括导向座401、可移动的设置于导向座401上的第一升降板404和第二升降板405、与第一升降板404连接的第一丝杠螺母机构、与第一升降板404和第二升降板405连接的第二丝杠螺母机构、与第二升降板405连接的连接杆410、与第一丝杠螺母机构连接的蜗轮411、与蜗轮411啮合的蜗杆412、与蜗杆412连接的第一升降电机402以及与第二丝杠螺母机构连接的第二升降电机403，第二升降板405位于第一升降板404的下方且第二升降板405与第一升降板404相平行，储药箱5设置于连接杆410上且储药箱5位于导向座401的下方。第一升降板404和第二升降板405相对于导向座401仅能沿竖直方向进行移动，第一升降板404和第二升降板405可沿竖直方向进行移动。

第一丝杠螺母机构包括可旋转的设置于导向座401上的第一升降杆406和设置于第一升降板404上且与第一升降杆406相配合的第一升降螺母座408，第一升降杆406与第一升降螺母座408为螺纹连接，第一升降螺母座408与第一升降板404固定连接，第一升降螺母座408具有内螺纹孔，第一升降杆406具有外螺纹，第一升降螺母座408套设于第一升降杆406上且第一升降杆406与第一升降螺母座408构成螺旋传动。第二丝杠螺母机构包括可旋转的设置于第一升降板404上的第二升降杆407和设置于第二升降板405上且与第二升降杆407相配合的第二升降螺母座409，第二升降杆407与第二升降螺母座409为螺纹连接，第二升降螺母座409与第二升降板405固定连接，第二升降螺母座409具有内螺纹孔，第二升降杆407具有外螺纹，第二升降螺母座409套设于第二升降杆407上且第二升降杆407与第二升降螺母座409构成螺旋传动，第二升降杆407与第一升降杆406相平行且两者为竖直设置，第二升降电机403与第二升降杆407连接且用于控制第二升降杆407旋转，第二升降电机403设置于第一升降板404上。第一升降电机402固定设置于导向座401上，第一升降电机402运转后，第一升降杆406旋转，进而带动第一升降板404及第二丝杠螺母机构、第二升降板405和储药箱5同步进行上升或下降。第二升降电机403运转后，第二升降杆407旋转，进而带动第二升降板405和储药箱5同步进行上升或下降。第一升降杆406的长度大于第二升降杆407的长度，第一丝杠螺母机构运转时，可以使储药箱5进行快速升降。第一丝杠螺母机构和第二丝杠螺母机构同时运转，能够使储药箱5以更快的速度进行升降，实现高度位置的调节，效率更高。

如图4所示，蜗杆412为水平设置，第一升降杆406为竖直设置，蜗杆412与第一升降电机402固定连接，蜗杆412与蜗轮411相啮合，蜗轮411与蜗杆412相配合用于实现动力传递，第一升降电机402运转后，蜗杆412绕其轴线进行旋转，蜗杆412驱动蜗轮411转动，蜗轮411带动第一升降杆406同步转动，第一升降杆406通过螺旋传动驱动第一升降板404沿竖直方向作直线运动，第一升降板404并通过第二丝杠螺母机构带动第二升降板405和储药箱5同步上下移动，最终实现储药箱5高度位置的调节。由于采用了蜗轮411和蜗杆412构成的传动机构，由于蜗轮411和蜗杆412相配合具备自锁功能，因此在驱动第一升降板404和储药箱5等部件向上移动后，可以防止储药箱5下滑，从而无需再单独设置锁止机构，提高可靠性。

如图4所示，导向座401安装在行走装置3上且导向座401与行走装置3为可拆卸式连接，导向座401上设有用于对蜗杆412提供支撑的两个支座，两个支座处于与蜗杆412轴线相平行的同一直线上，两个支座位于第一升降电机402的同一侧，蜗杆412通过轴承安装在两个支座上，支座与导向座401固定连接。蜗轮411位于两个支座之间，蜗轮411与第一升降杆406的上端固定连接且蜗轮411与第一升降杆406同轴，蜗轮411与蜗杆412相啮合。连接杆410朝向第二升降板405的下方延伸且向下伸出至导向座401的外部，连接杆410的上端与第二升降板405固定连接，储药箱5位于导向座401和第二升降板405的下方且储药箱5与连接杆410的下端连接。连接杆410设置相平行的两个，两个连接杆410为对称布置，第一升降杆406位于两个连接杆410的中间位置处，以提高储药箱5的稳定性和连接可靠性。

作为优选的，如图4所示，第二丝杠螺母机构设置两个，第二升降电机403也设置两个，两个第二升降电机403固定设置在第二升降板405上且位于导向座401的内部，各个第二升降电机403分别与一个第二升降杆407的上端连接，连接杆410位于两个第二升降杆407的中间位置处，两个第二升降杆407对称分布，两个连接杆410位于两个第二升降杆407之间且各个连接杆410分别位于一个第二升降杆407和第一升降杆406之间，这样设置提高了储药箱5升降时的稳定性。导向座401上设有用于对第一升降板404起导向作用的导向杆(图中未示出)，导向杆设置相平行的两个，导向杆的长度方向与第一升降杆406的轴线相平行，导向杆为竖直设置且导向杆朝向导向座401的下方延伸，第一升降杆406位于两个导向杆的中间位置处，导向杆的一端与导向座401固定连接，第一升降板404具有让导向杆穿过的上导向孔，第二升降板405具有让导向杆穿过的下导向孔，导向杆的设置，提高了第一升降板404、第二升降板405和储药箱5升降时的稳定性。

为了保证储药箱5的行程，第一升降杆406和第二升降杆407的长度设置的较长，为了确保整体结构的紧凑性，避免对喷洒机械手1的运动部分的运动产生影响，在储药箱5上升到最高位置时，可使第一升降杆406和第二升降杆407的一部分收纳于储液箱的内部，同时为了避免储液箱中的药液沾到第一升降杆406和第二升降杆407，作为优选的，如图4所示，储药箱5中设有让第一升降杆406插入的第一套管12和让第二升降杆407插入的第二套管13，第一套管12和第二套管13为竖直设置且第一套管12和第二套管13为圆管，第一套管12与第一升降杆406为同轴设置，第一套管12为上端开口、下端封闭且内部中空的管体，第一套管12的内直径不小于第一升降杆406的外直径，第一套管12的上端与储药箱5的顶壁连接且第一套管12向下延伸至储药箱5的内腔体中，第一套管12的上端开口朝向第一升降杆406，第一升降杆406能够经第一套管12的上端开口向下插入第一套管12中和从第一套管12中抽出，第一套管12的内腔体与储药箱5的内腔体不连通，储药箱5中的药液不会进入第一套管12的内腔体中，从而第一升降杆406上也不会沾到药液，第一套管12的作用就是用于在储药箱5上升时将第一升降杆406与储药箱5中的药液隔离。同样，第二套管13与第二升降杆407也为同轴设置，第二套管13为上端开口、下端封闭且内部中空的管体，第二套管13的内直径不小于第二升降杆407的外直径，第二套管13的上端与储药箱5的顶壁连接且第二套管13向下延伸至储药箱5的内腔体中，第二套管13的上端开口朝向第二升降杆407，第二升降杆407能够经第二套管13的上端开口向下插入第二套管13中和从第二套管13中抽出，第二套管13的内腔体与储药箱5的内腔体不连通，储药箱5中的药液不会进入第二套管13的内腔体中，从而第二升降杆407上也不会沾到药液，第二套管13的作用就是用于在储药箱5上升时将第二升降杆407与储药箱5中的药液隔离。第二套管13设置两个，各个第二升降杆407分别插入一个第二套管13中，第一套管12设置一个，第一套管12位于两个第二套管13的中间位置处。

储药箱5中设有让导向杆插入的第三套管(图中未示出)，第三套管为竖直设置且第三套管为圆管，第三套管与导向杆为同轴设置，第三套管为上端开口、下端封闭且内部中空的管体，第三套管的内直径不小于导向杆的外直径，第三套管的上端与储药箱5的顶壁连接且第三套管向下延伸至储药箱5的内腔体中，第三套管的上端开口朝向导向杆，导向杆能够经第三套管的上端开口向下插入第三套管中和从第三套管中抽出，第三套管的内腔体与储药箱5的内腔体不连通，储药箱5中的药液不会进入第三套管的内腔体中，从而导向杆上也不会沾到药液，第三套管的作用就是用于在储药箱5上升时将导向杆与储药箱5中的药液隔离。

如图1和图5所示，行走装置3包括行走底座301、驱动轮304和设置于行走底座301上且用于控制驱动轮304进行旋转的驱动机构，驱动轮304设置两个且驱动轮304为圆柱体，驱动轮304的外圆面与运行轨道2相接触，驱动轮304的轴线位于水平面内，两个驱动轮304为同轴设置且运行轨道2位于两个驱动轮304之间，运行轨道2具有与两个驱动轮304接触的接触面，该接触面为位于驱动轮304下方的水平面，驱动机构用于提供驱动力，驱动轮304沿着运行轨道2滚动，进而实现行走装置3沿着运行轨道2进行移动。行走底座301位于运行轨道2的下方，驱动机构与行走底座301和驱动轮304连接，驱动机构设置两个且各个驱动机构分别与一个驱动轮304连接，两个驱动机构分别用于控制一个驱动轮304进行旋转。行走底座301通过驱动轮304悬挂在运行轨道2上，承载架4安装在行走底座301上，承载架4的导向座401与行走底座301连接，喷洒泵8安装在行走底座301上，喷洒机械手1的顶部与行走底座301的底部固定连接且喷洒机械手1呈悬挂式安装在行走底座301上。

如图5所示，驱动机构主要是由驱动电机302和减速器303组成，驱动电机302和减速器303为固定安装在行走底座301的顶面上，减速器303起到减速增距的作用，减速器303的输入轴与驱动电机302的电机轴固定连接，减速器303的输出轴与驱动轮304固定连接，行走底座301上设有用于对减速器303的输出轴提供支撑作用的轴承座305，轴承座305设置两个，两个驱动轮304位于两个轴承座305之间，驱动电机302运转，产生驱动力，进而使驱动轮304进行旋转，行走装置3带动喷药执行装置和喷洒机械手1同步沿着运行轨道2进行移动，以对各种植区进行喷洒作业。

行走装置3采用了双侧动力驱动，即在运行轨道2两侧均设置有驱动电机302提供驱动力，这样保证了足够的动力，而且保证在直线行驶时的平衡性，在过弯时，如通过运行轨道2的第二轨道段202和第四轨道段204时，由控制器控制两个驱动电机302的转速不同，以使两个驱动轮304产生差速效果，以实现过弯。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。