一种自动喷药行走装置的制作方法

本发明涉及一种自动喷药行走装置，属于植保技术领域。

背景技术：

现在农业生产过程中，喷药这一环节是不可缺少的操作。现阶段主要运用的是人工小面积喷洒或者是运用无人机进行大面积的喷洒。两种喷药的模式都有较大的弊端：首先，人工进行喷洒很难保证喷药者自身的安全，而且喷洒操作受天气的影响较大，起风的天气不能作业。如果使用人工进行大面积地喷洒，需耗费大量的人力资源，这是对人力资源的浪费。其次，使用无人机进行喷洒不能进行精准作业，不具有针对性。在对药品浪费的同时也是对生态环境造成了巨大的破坏；因此现有的喷洒方式还存在着不足。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种大棚内部作业，能够对大棚植物病虫害部位识别，并自动进行喷药，解决现有原始喷药模式耗费人力资源问题的自动喷药行走装置。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种自动喷药行走装置，包括车体、箱体、药液箱、软管、喷头和控制模块，以及分别与控制模块相连接的电源、电动泵、机械臂、两个云台摄像头；电源经控制模块分别为电动泵、机械臂、两个云台摄像头进行供电；

其中，车体包括两根连杆、两根伸缩杆、四根套管、两个前驱轮、两个从动轮、两块平板、两组电驱装置；两根连杆的长度相等，两根伸缩杆的规格彼此相同，两根连杆彼此平行、两根伸缩杆彼此平行，且两根连杆、两根伸缩杆共面，构成矩形框架；四根套管位于矩形框架的同一侧，四根套管分别与矩形框架的四个顶点一一对应，各根套管上的其中一端分别固定对接矩形框架的顶点，且各根套管均垂直于矩形框架所在面；连杆两端套管的长度彼此相等；两根伸缩杆的结构彼此相同，伸缩杆均为多节套管结构；两块平板的长度均与连杆的长度相适应，以及各块平板表面均为长方形，其中一块平板的两端分别固定设置于两根伸缩杆上、其中一同方向的末端套管外壁顶部，该平板表面长边与连杆相平行；另一块平板的两端分别固定设置于两根伸缩杆上、另外一同方向的末端套管外壁顶部，该平板表面长边与连杆相平行；其中一根伸缩杆两端所连套管上、远离伸缩杆的端部分别活动对接从动轮，且从动轮为万向轮；另一根伸缩杆两端所连套管上、远离伸缩杆的端部分别活动对接前驱轮，且前驱轮并非万向轮，以及前驱轮所在面与连杆所在的竖直面相平行；

两组电驱装置分别与两个前驱轮一一对应，两组电驱装置分别均包括电机驱动模块、滚轮驱动电机、传动杆、两组锥形齿轮；各组电驱装置中，电机驱动模块与滚轮驱动电机彼此相连，并固定设置于对应前驱轮旁的平板上表面上，传动杆活动置于对应前驱轮所连的套管中，传动杆的两端均分别位于所设套管两端的外侧，滚轮驱动电机的驱动杆所在直线与传动杆所在直线相垂直，滚轮驱动电机的驱动杆端部与传动杆上面向其一侧的端部、通过其中一组锥形齿轮相对接，传动杆在所连锥形齿轮的联动下、随滚轮驱动电机驱动杆的转动而转动，基于传动杆所在直线与对应前驱轮中轴线所在直线彼此相垂直，传动杆上另一侧的端部与对应前驱轮其中一侧面、通过另一组锥形齿轮相对接，前驱轮在所连锥形齿轮的联动下、随传动杆的转动而转动；

两组电驱装置中分别位于对应平板上表面的部分之间的连线与伸缩杆所在直线相平行；各组电驱装置中的电机驱动模块分别与控制模块相连接；

箱体的固定设置于两块平板的上表面上，且箱体下表面对应两组电驱装置中位于平板上表面部分连线的整体区域设置凹槽，凹槽盖设于两组电驱装置中位于对应平板上表面部分连线的整体区域；伴随两根伸缩杆的同步伸长或同步缩短，两平板彼此之间远离或靠近，同时，两组电驱装置中位于对应平板上表面的部分在箱体下表面的凹槽中彼此远离或靠近；箱体顶部敞开，且箱体顶部敞开口可分离式盖设、与顶部敞开口尺寸相对应的箱体盖，药液箱固定设置于箱体内部，药液箱顶部设置注液口，且基于箱体盖盖设于箱体顶部敞开口，箱体盖表面在竖直方向上与药液箱顶部注液口相对应的位置、设置贯穿其上下面的通孔，药液箱顶部注液口对接一管路的其中一端，该管路的另一端竖直穿过箱体盖表面的通孔，该管路的另一端可分离式盖设药液箱盖；

机械臂的基座固定吊装于箱体下表面、对应两个前驱轮一侧的边缘位置，两个云台摄像头的云台座固定吊装于箱体下表面、机械臂基座的两侧位置；喷头设置于机械臂的前端上；控制模块、电源、电动泵分别固定设置于箱体内部，药液箱的底部输出口经管路对接电动泵的输入端，电动泵的输出端经软管对接喷头的输入端。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括驱动电机、齿轮、齿轮条和菱形框架结构；菱形框架结构的四边彼此活动对接，且菱形框架结构的四边共面，菱形框架结构的其中一个顶点与两个前驱轮之间伸缩杆的中点位置相对接，菱形框架结构上过该顶点的对角线与两个前驱轮之间伸缩杆所在直线相垂直，齿轮条固定设置于该对角线上另顶点上表面，且齿轮条的齿纹向上，以及齿轮条所在直线与该对角线相共线，同时菱形框架结构上位于该对角线两侧的顶点分别与其所面向的连杆侧壁相对接；

所述箱体的俯视结构为n形，箱体内部区域沿n形各边设置，沿竖直向下方向的投影，齿轮条位于箱体n形两侧边之间的区域，驱动电机与所述控制模块相连接，且驱动电机固定设置于箱体内部对应n形其中一侧边的区域，且驱动电机的转动轴端部穿过其所在箱体内部n形侧边的内侧面，并位于箱体n形两侧边之间，驱动电机的转动轴端部对接齿轮，且齿轮的齿纹与齿轮条表面的齿纹相咬合，齿轮条随驱动电机对齿轮的驱动、沿与两前驱轮之间伸缩杆相垂直的水平直线方向来回移动，且由齿轮条带动其所设菱形框架结构的顶点移动，基于车体的两根伸缩杆，实现车体两根连杆之间的靠近或远离。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括微型变压器和电针，微型变压器固定设置于所述箱体内部，电针固定设置于所述喷头上，且电针的前端与喷头的碰嘴同向，微型变压器的输出端经导线与电针的末端相对接。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括固定设置于所述药液箱中的液位传感器，并且液位传感器的输出端经导线对接所述控制模块。

作为本发明的一种优选技术方案：所述各云台摄像头均为云台红外摄像头。

本发明所述一种自动喷药行走装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)本发明所设计自动喷药行走装置，针对大棚内部作物喷药作业，基于云台摄像头实时获取车体行走前方的影响，并据此针对车体中的两个前驱轮进行同步转动控制、以及差速转动控制，实现车体各个方向的行进，同时通过云台摄像头获取待喷药作物的位置，并结合针对机械臂的控制，通过电动泵经软管，应用喷头实现对作物的喷药，如此实现自动行走、以及自动喷药操作，解决了现有原始喷药模式耗费人力资源问题，大大提高了喷药的工作效率；

(2)本发明所设计自动喷药行走装置中，基于车体中伸缩杆设计，针对车体结构进一步引入活动变形式的菱形框架结构，并齿轮驱动机构，在驱动电机的控制下，能够灵活实现车体宽度的调整；

(3)本发明所设计自动喷药行走装置中，进一步引入微型变压器和电针，基于云台摄像头的图像捕获，以及机械臂控制应用，在获取作物位置的基础上，通过微型变压器为电针输送电能，并通过电针前端的放电，实现物理除虫，进一步提高作物养护的工作效率；

(4)本发明所设计自动喷药行走装置中，针对药液箱内部，设置应用液位传感器，能够实时获取药液箱内部药液的液位，并及时上传至控制模块，由控制模块据此协调整体的作物喷药操作；以及针对各云台摄像头，均进一步应用云台红外摄像头，能够有效适用于较低亮度光照环境下的图像捕获，能够有效提高图像获取的工作效率。

附图说明

图1是本发明所设计自动喷药行走装置的侧视图；

图2是本发明所设计自动喷药行走装置的俯视图；

图3是本发明设计中车体的俯视示意图；

图4是本发明设计中车体宽度控制侧视图。

其中，1.箱体，2.药液箱，3.软管,4.喷头,5.控制模块,6.电源,7.电动泵,8.机械臂,9.云台摄像头,10.连杆,11.伸缩杆,12.套管,13.前驱轮,14.从动轮,15.平板,16.电机驱动模块，17.滚轮驱动电机，18.药液箱盖，19.驱动电机，20.齿轮，21.齿轮条，22.菱形框架结构，23.液位传感器，24.凹槽。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明设计了一种自动喷药行走装置，实际应用中，如图1所示，具体包括车体、箱体1、药液箱2、软管3、喷头4、齿轮20、齿轮条21、菱形框架结构22、电针和控制模块5，以及分别与控制模块5相连接的电源6、电动泵7、机械臂8、驱动电机19、微型变压器、液位传感器23、两个云台红外摄像头；电源6经控制模块5分别为电动泵7、机械臂8、驱动电机19、微型变压器、液位传感器23、两个云台红外摄像头进行供电。

其中，如图3所示，车体包括两根连杆10、两根伸缩杆11、四根套管12、两个前驱轮13、两个从动轮14、两块平板15、两组电驱装置；两根连杆10的长度相等，两根伸缩杆11的规格彼此相同，两根连杆10彼此平行、两根伸缩杆11彼此平行，且两根连杆10、两根伸缩杆11共面，构成矩形框架；四根套管12位于矩形框架的同一侧，四根套管12分别与矩形框架的四个顶点一一对应，各根套管12上的其中一端分别固定对接矩形框架的顶点，且各根套管12均垂直于矩形框架所在面；连杆10两端套管12的长度彼此相等；两根伸缩杆11的结构彼此相同，伸缩杆11均为多节套管结构；两块平板15的长度均与连杆10的长度相适应，以及各块平板15表面均为长方形，其中一块平板15的两端分别固定设置于两根伸缩杆11上、其中一同方向的末端套管外壁顶部，该平板15表面长边与连杆10相平行；另一块平板15的两端分别固定设置于两根伸缩杆11上、另外一同方向的末端套管外壁顶部，该平板15表面长边与连杆10相平行；其中一根伸缩杆11两端所连套管12上、远离伸缩杆11的端部分别活动对接从动轮14，且从动轮14为万向轮；另一根伸缩杆11两端所连套管12上、远离伸缩杆11的端部分别活动对接前驱轮13，且前驱轮13并非万向轮，以及前驱轮13所在面与连杆10所在的竖直面相平行。

两组电驱装置分别与两个前驱轮13一一对应，两组电驱装置分别均包括电机驱动模块16、滚轮驱动电机17、传动杆、两组锥形齿轮；各组电驱装置中，电机驱动模块16与滚轮驱动电机17彼此相连，并固定设置于对应前驱轮13旁的平板15上表面上，传动杆活动置于对应前驱轮13所连的套管12中，传动杆的两端均分别位于所设套管12两端的外侧，滚轮驱动电机17的驱动杆所在直线与传动杆所在直线相垂直，滚轮驱动电机17的驱动杆端部与传动杆上面向其一侧的端部、通过其中一组锥形齿轮相对接，传动杆在所连锥形齿轮的联动下、随滚轮驱动电机17驱动杆的转动而转动，基于传动杆所在直线与对应前驱轮13中轴线所在直线彼此相垂直，传动杆上另一侧的端部与对应前驱轮13其中一侧面、通过另一组锥形齿轮相对接，前驱轮13在所连锥形齿轮的联动下、随传动杆的转动而转动。

两组电驱装置中分别位于对应平板15上表面的部分之间的连线与伸缩杆11所在直线相平行；各组电驱装置中的电机驱动模块16分别与控制模块5相连接。

箱体1的固定设置于两块平板15的上表面上，且箱体1下表面对应两组电驱装置中位于平板15上表面部分连线的整体区域设置凹槽24，凹槽24盖设于两组电驱装置中位于对应平板15上表面部分连线的整体区域；伴随两根伸缩杆11的同步伸长或同步缩短，两平板15彼此之间远离或靠近，同时，两组电驱装置中位于对应平板15上表面的部分在箱体1下表面的凹槽24中彼此远离或靠近；箱体1顶部敞开，且箱体1顶部敞开口可分离式盖设、与顶部敞开口尺寸相对应的箱体盖，药液箱2固定设置于箱体1内部，液位传感器23固定设置于药液箱2中，药液箱2顶部设置注液口，且基于箱体盖盖设于箱体1顶部敞开口，箱体盖表面在竖直方向上与药液箱2顶部注液口相对应的位置、设置贯穿其上下面的通孔，药液箱2顶部注液口对接一管路的其中一端，该管路的另一端竖直穿过箱体盖表面的通孔，该管路的另一端可分离式盖设药液箱盖18。

如图3所示，菱形框架结构22的四边彼此活动对接，且菱形框架结构22的四边共面，菱形框架结构22的其中一个顶点与两个前驱轮13之间伸缩杆11的中点位置相对接，菱形框架结构22上过该顶点的对角线与两个前驱轮13之间伸缩杆11所在直线相垂直，齿轮条21固定设置于该对角线上另顶点上表面，且齿轮条21的齿纹向上，以及齿轮条21所在直线与该对角线相共线，同时菱形框架结构22上位于该对角线两侧的顶点分别与其所面向的连杆10侧壁相对接。

如图2和图4所示，箱体1的俯视结构为n形，箱体1内部区域沿n形各边设置，沿竖直向下方向的投影，齿轮条21位于箱体1n形两侧边之间的区域，驱动电机19与所述控制模块5相连接，且驱动电机19固定设置于箱体1内部对应n形其中一侧边的区域，且驱动电机19的转动轴端部穿过其所在箱体1内部n形侧边的内侧面，并位于箱体1n形两侧边之间，驱动电机19的转动轴端部对接齿轮20，且齿轮20的齿纹与齿轮条21表面的齿纹相咬合，齿轮条21随驱动电机19对齿轮20的驱动、沿与两前驱轮13之间伸缩杆11相垂直的水平直线方向来回移动，且由齿轮条21带动其所设菱形框架结构22的顶点移动，基于车体的两根伸缩杆11，实现车体两根连杆10之间的靠近或远离。

机械臂8的基座固定吊装于箱体1下表面、对应两个前驱轮13一侧的边缘位置，两个云台红外摄像头的云台座固定吊装于箱体1下表面、机械臂8基座的两侧位置；如图2所示，喷头4设置于机械臂8的前端上；控制模块5、电源6、电动泵7分别固定设置于箱体1内部，药液箱2的底部输出口经管路对接电动泵7的输入端，电动泵7的输出端经软管3对接喷头4的输入端。

微型变压器固定设置于所述箱体1内部，电针固定设置于所述喷头4上，且电针的前端与喷头4的碰嘴同向，微型变压器的输出端经导线与电针的末端相对接。

上述技术方案所设计自动喷药行走装置，针对大棚内部作物喷药作业，基于云台摄像头9实时获取车体行走前方的影响，并据此针对车体中的两个前驱轮13进行同步转动控制、以及差速转动控制，实现车体各个方向的行进，同时通过云台摄像头9获取待喷药作物的位置，并结合针对机械臂8的控制，通过电动泵7经软管3，应用喷头4实现对作物的喷药，如此实现自动行走、以及自动喷药操作，解决了现有原始喷药模式耗费人力资源问题，大大提高了喷药的工作效率。

同时进一步设计了一系列的优选方案，基于车体中伸缩杆11设计，针对车体结构进一步引入活动变形式的菱形框架结构22，并齿轮驱动机构，在驱动电机19的控制下，能够灵活实现车体宽度的调整；进一步引入微型变压器和电针，基于云台摄像头9的图像捕获，以及机械臂8控制应用，在获取作物位置的基础上，通过微型变压器为电针输送电能，并通过电针前端的放电，实现物理除虫，进一步提高作物养护的工作效率；针对药液箱2内部，设置应用液位传感器23，能够实时获取药液箱2内部药液的液位，并及时上传至控制模块5，由控制模块5据此协调整体的作物喷药操作；以及针对各云台摄像头9，均进一步应用云台红外摄像头，能够有效适用于较低亮度光照环境下的图像捕获，能够有效提高图像获取的工作效率。

将上述所设计自动喷药行走装置应用于实际工作当中，经药液箱盖18所盖设的管路，向药液箱2中灌注药液，两个云台红外摄像头在控制模块5的控制下，实时捕获车体前方的影像，并交由控制模块5进行分析，控制模块5基于车体前方的实时影像，判断前方行进路线，并分别经各组电驱装置中的电机驱动模块16，分别向对应滚轮驱动电机17发送控制指令，控制各滚轮驱动电机17工作，实现针对对应前驱轮13的转动控制，其中，通过针对两个前驱轮13进行同步转动控制、以及差速转动控制，实现车体各个方向的行进。

当在车体行进过程中，控制模块5通过云台红外摄像头捕获到待喷药作物时，控制模块5控制机械臂8运动，将喷头4指向待喷药作物，紧接着控制模块5控制电动泵7工作，提取药液箱2中的药液，并经软管3由喷头4喷出，实现对待喷药作物的喷药作业；与此同时，若控制模块5通过云台红外摄像头观测发现作物表面存在虫害时，则控制模块5控制机械臂8工作，带动机械臂8前端所设的电针指向虫害，然后控制模块5经微型变压器控制电针放电，完成虫害的消灭操作。

在整个作物维护过程中，内置于药液箱2内部的液位传感器实时工作，实时获取药液箱2中药液的液位高度，并实时发送给控制模块5，控制模块5根据实时所接收的液位高度，判断是否进行报警。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。