一种果园施肥装置及其工作方法与流程

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种果园施肥装置及其工作方法。

背景技术：

我国地大物博，果树品种繁多，果品产量优厚。在改革开放良好政策下，我国的果树种植面积及果品产量增长迅猛。施肥是果园作业中的重要环节，合理适时的施肥对果树的生长和果农的增收具有重要意义。

现阶段我国果园施肥作业的主要方式有人工挖穴施肥、机械开沟施肥、水肥一体节水灌溉技术等。其中贫水旱区果园主要采用开沟施肥技术，存在作业功耗大、效率低、肥料利用率低、施肥深度及位置不满足农艺要求等问题；水肥一体化节水灌溉技术受到应用地域的限制，主要用在有符合滴灌、微灌要求的固定水源的富水区果园。

而且，我国化肥总产量占世界的16.6%,居世界第二位,总施用量居世界第一位。每公顷用量是世界平均用量的4倍，但有效利用率不足30%。长期施用化肥，虽能取得农作物增产的经济效益，但也会产生诸多环境问题，例如土壤污染、酸化、板结、土壤元素失衡。过量的化肥很快被水冲到地下，影响土壤的营养平衡，造成水体富营养化，影响生态平衡。鉴于日渐严重的药、肥使用状况，2015年中国农业部提出了两个零增长方案：《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》。2017年又制定了《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》，以加快推进农业绿色发展，推进资源循环利用，进一步降低农药化肥用量。

为了响应国家政策，降低化肥用量，提高化肥利用率，解决果园施肥中存在的上述问题，设计一种精准易操作的果园施肥装置势在必行。

技术实现要素：

本发明设计了一种果园施肥装置及其工作方法，旨在提供一种操作简单、使用范围广泛，能节省肥料、提高肥料利用率的施肥装置及方法。

为了实现上述目的，本发明一方面公开了：

一种果园施肥装置，包括行走底盘及设置在所述行走底盘上的控制箱、排肥装置、视觉检测系统和惯导系统；

所述惯导系统实时检测所述行走底盘的运动状态并对所述行走底盘进行导航；

所述视觉检测系统获取果树位置信息；

所述控制箱根据所述视觉检测系统和所述惯导系统的信息控制所述行走底盘和所述排肥装置动作。

进一步，所述惯导系统包括惯导传感器。

进一步，所述视觉检测系统包括双目传感器。

进一步，所述排肥装置包括步进电机驱动器、步进电机、外槽轮排肥器和肥料箱，所述步进电机与所述外槽轮排肥器同轴连接，所述肥料箱安装在所述外槽轮排肥器的上方。

进一步，所述控制箱包括主控制器和车轮电机驱动器，所述车轮电机驱动器和所述行走底盘上的车轮电机一一对应。

进一步，所述行走底盘上设置有四个车轮，每个车轮对应一个车轮电机。

进一步，所述行走底盘的本体是由纵横交错的杆件组成的底框；所述底框上设置有若干向上延伸的立柱，相邻立柱间设置有拉杆以形成框架结构；所述控制箱设置在所述底框的前部，所述排肥装置设置在所述框架结构中部的立柱上，所述视觉检测系统的双目传感器设置在所述框架结构前部的拉杆上，所述惯导系统的惯导传感器设置在所述底框的前端。

进一步，所述杆件、立柱和拉杆均是铝型材。

进一步，还包括电池，所述电池设置在所述行走底盘的后部中间。

进一步，还包括开关按键组，所述开关按键组包括总开关按键，行走底盘按键和步进电机按键。

进一步，所述开关按键组设置在所述行走底盘向上延伸的立柱上。

为了实现上述目的，本发明另一方面公开了：

一种果园施肥装置的工作方法，工作时，所述果园施肥装置前行；惯导系统的惯导传感器实时检测行走底盘的偏转情况，并配合控制箱对行走底盘进行角度调节，当角度调节完成时，惯导传感器向主控制器发送角度调节完成信号；当视觉检测系统的双目传感器检测到果树信息时，给主控制器发送果树信息信号；当主控制器同时接收到惯导传感器发送来的角度调节完成信号和双目传感器发送来的果树信息信号时，主控制器发送命令控制施肥装置的步进电机正转，正转时间t1，步进电机与外槽轮排肥器同轴连接从而实现外槽轮排肥器旋转施肥，当正转时间t1到时，主控制器发送命令停止步进电机正转，完成单棵果树的施肥；对果园中的每一棵果树重复上述操作，实现对果园的施肥。

该一种果园施肥装置及其工作方法具有以下有益效果：

（1）本发明中的果园施肥装置，可以实现对果树的定段和定量施肥，有效的减少化肥的用量，提高化肥的有效利用率，减少人工施肥所带来的作业费用；该装置具有节省肥料、操作简单，能提高肥料利用率等特点。

（2）本发明中的果园施肥装置，还能够简单、快捷的对果树施肥位置进行检测和确定，结合农艺资料，对果树施肥，具有一定的灵活性和通用性。

（3）本发明，结构简单，成本低廉，使用方便灵活，简单快捷，易操作，可应用于现有果园，是一种非常方便的果园施肥装置。

附图说明

图1：本发明实施方式中果园施肥装置的结构示意图；

图2：本发明实施方式中行走底盘的结构示意图；

图3：本发明实施方式中控制箱的结构示意图；

图4：本发明实施方式中排肥装置的结构示意图。

附图标记说明：

1—行走底盘；11—车轮；12—车轮电机；2—控制箱；21—主控制器；22—车轮电机驱动器；3—排肥装置；31—步进电机驱动器；32—步进电机；33—外槽轮排肥器；34—肥料箱；4—惯导传感器；5—双目传感器；6—开关按键组；7—电池；8—立柱；9—拉杆。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1至图4示出了本发明一种果园施肥装置及其工作方法的具体实施方式。图1是本实施方式中果园施肥装置的结构示意图；图2是本实施方式中行走底盘的结构示意图；图3是本实施方式中控制箱的结构示意图；图4是本实施方式中排肥装置的结构示意图。

如图1所示，本实施方式中的果园施肥装置，包括行走底盘1及设置在行走底盘1上的控制箱2、排肥装置3、视觉检测系统和惯导系统；

惯导系统实时检测行走底盘1的运动状态并对行走底盘1进行导航；

视觉检测系统获取果树位置信息；

控制箱2根据视觉检测系统和惯导系统的信息控制行走底盘1和排肥装置3动作。

优选地，惯导系统包括惯导传感器4。

优选地，视觉检测系统包括双目传感器5。

优选地，排肥装置3包括步进电机驱动器31、步进电机32、外槽轮排肥器33和肥料箱34，步进电机32与外槽轮排肥器33同轴连接，肥料箱34安装在外槽轮排肥器33的上方，如图1和图4所示。

优选地，控制箱2包括主控制器21和与主控制器21连接的车轮电机驱动器22，车轮电机驱动器22和行走底盘1上的车轮电机12一一对应，如图1、图2和图3所示。

优选地，行走底盘1上设置有四个车轮11，每个车轮11对应一个车轮电机12，如图2所示。

本实施例中，四个车轮11设置在行走底盘1的底部四角，车轮电机12是直流减速电机，车轮电机驱动器22是直流电机驱动器，直流电机驱动器驱动直流减速电机，带动车轮11运动。

优选地，行走底盘1的本体是由纵横交错的杆件组成的底框；所述底框上设置有若干向上延伸的立柱8，相邻立柱8间设置有拉杆9以形成框架结构；控制箱2设置在所述底框的前部，排肥装置3设置在所述框架结构中部的立柱8上，视觉检测系统的双目传感器5设置在所述框架结构前部的拉杆9中部，惯导系统的惯导传感器4设置在所述底框的前端中央，如图1所示。

本实施例中，所述杆件、立柱8和拉杆9均是铝型材。

优选地，该果园施肥装置还包括电池7，电池7设置在行走底盘1的后部中间。电池7为车轮电机12、步进电机32、控制箱2等供电。

优选地，该果园施肥装置还包括开关按键组6，开关按键组6包括总开关按键，行走底盘按键和步进电机按键。

本实施例中，开关按键组6设置在行走底盘1向上延伸的立柱8上。

工作时，该果园施肥装置以一定的速度前进，惯导系统的惯导传感器4检测当前位置的行走底盘1的偏转情况，并配合控制箱2对行走底盘1进行角度调节，当角度调节完成时，惯导传感器4向主控制器21发送角度调节完成信号；当双目传感器5检测到果树时，给主控制器21发送果树信息信号；当主控制器21同时接收到惯导传感器4发送来的角度调节完成和双目传感器5发送来的果树信息信号时，主控制器21发送命令控制步进电机32正转，正转时间t1，步进电机32与外槽轮排肥器33同轴连接实现外槽轮排肥器33旋转施肥，当正转时间t1到时，主控制器21发送命令停止步进电机32正转，完成单棵果树的施肥；对果园中的每一棵果树重复上述操作，实现对果园的施肥。

本发明中的果园施肥装置，可以实现对果树的定段和定量施肥，有效的减少化肥的用量，提高化肥的有效利用率，减少人工施肥所带来的作业费用；该装置具有节省肥料、操作简单，能提高肥料利用率等特点。

本发明中的果园施肥装置，还能够简单、快捷的对果树施肥位置进行检测和确定，结合农艺资料，对果树施肥，具有一定的灵活性和通用性。

按照本发明所提供的设计方案，农户能使用本发明的果园施肥装置对果树进行施肥作业，方便快捷，易操作。通过该装置，方便、快捷的获得果树的位置信息，实现果树的施肥，本发明提供了一种节省化肥，易操作的施肥装置。

本发明，结构简单，成本低廉，使用方便灵活，简单快捷，可应用于现有果园，是一种非常方便的果园施肥装置。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的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内。