用于温室大棚的多功能空中智能机器人、系统及工作方法与流程

本公开涉及机器人技术领域，特别涉及一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人、系统及工作方法。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

农业机械的自动化，信息化和智能化代表了当今发达国家的农业机械现代化的水平，也是农业现代化的重要标志之一。随着全球现代化科学技术的进步以及计算机技术、传感与检测技术、信息处理技术、控制技术和全球定位技术的发展，促进了农机产品性能的提高。在农业自动化方面，智能机器人广为普及，近年来，随着现代化温室大棚在我国的推广和普及，我国温室大棚的面积也在逐年增加。

本公开发明人发现，目前我国温室大棚机器人系统性能比较单一，且均采用有线电源及控制方式，系统存在布线困难、安装成本高和机器人智商低下、造价高等问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人、系统及工作方法，根据采集的温室大棚内的传感信息和种植植物的种类，模拟基本的生态环境因子以适应不同植物生长繁育的需要，满足了普通温室大棚监控的智能化需求。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人。

一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人，包括设置在温室大棚内空中的机器人本体，所述机器人本体上设有主控模块、电池模块、液体箱、臭氧发生器、二氧化碳气罐、风机和压力水泵；

所述电池模块用于给各个用电模块供电，所述压力水泵分别与液体箱和风机通过管路连接，用于根据主控模块的指令从液体箱抽取液体并通过风机喷洒，所述风机朝向温室大棚下方，并通过角度调节器与机器人本体上的风机摇摆机连接，所述风机摇摆机和角度调节器用于根据主控模块的指令控制风机的摇摆和角度；

所述二氧化碳气罐设有二氧化碳电磁阀，所述二氧化碳电磁阀和臭氧发生器根据主控模块的指令释放二氧化碳和/或臭氧；

所述主控模块根据采集的温室大棚内的传感信息和种植植物的种类或者根据外置设备的指令，模拟基本的生态环境因子以适应不同植物生长繁育的需要。

作为可能的一些实现方式，所述主控模块通过无线方式与服务器终端和移动智能终端通信连接。

作为可能的一些实现方式，所述机器人本体上还设有与电池模块电连的集电器，用于实现电池模块的充电或者放电。

作为可能的一些实现方式，所述机器人本体上还设有摄像头，用于实现对温室大棚内的环境监控。

本公开第二方面提供了一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制系统。

一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制系统，包括吊轨、补给站和本公开第一方面所述的用于温室大棚的多功能空中智能机器人；所述机器人设置在吊轨上，所述吊轨固定在大棚钢骨架上，机器人能够沿吊轨滑动；当机器人缺电或者缺液时，根据主控模块的指令，移动到补给站的位置进行充电和/或补液。

作为可能的一些实现方式，所述吊轨包括吊杆、吊钩、横杆和轨道，所述吊杆分列在吊轨两侧，用于将吊轨与大棚钢骨架固定连接，吊轨两侧的吊杆下端分别连接有吊钩，两侧的吊钩的上部通过横杆连接，两侧的吊钩的下部设有轨道，所述机器人上设有驱动轮和从动轮，用于在在主控模块的控制下沿轨道滑动。

作为可能的一些实现方式，所述补给站包括设置在轨道上的充电桩以及接线端子，所述集电器通过与充电桩连通实现与220v交流电的连接，用于给电池模块充电；

所述补给站还包括液体容器和提升水泵，所述提升水泵用于从液体容器抽水，通过延伸到吊轨上方的上液管给机器人本体上的液体箱补液，所述集电器通过与接线端子连接导通24v直流线路给提升水泵供电。

作为可能的一些实现方式，温室大棚内设有路由器，路由器与主控模块无线通信连接，用于收集地上和地下多种传感信息，所述传感信息至少包括：空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照度、二氧化碳浓度和氧气浓度，摄像头采集的视频和/或图像数据实时传输到外置移动终端或者外置监控平台。

本公开第三方面提供了一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制方法。

一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制方法，利用本公开第二方面所述的用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制系统，当系统进入喷雾工作模式时，主控模块根据预设方式控制风机水泵压力及风叶转速，具体为：当喷嘴一定时，风机水泵压力大小决定水滴大小，当水滴达到雾标准指标后，利用风机风叶产生风力及左右摇摆功能把雾散发到温室大棚各个角落。

本公开第四方面提供了一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制方法。

一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制方法，利用本公开第二方面所述的用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制系统，所述主控模块根据实时接收到的空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照度、二氧化碳浓度和氧气浓度监控信息，结合温室大棚内种植植物的种类，实时的进行送风调节、喷雾调节、喷水调节、喷药调节和空气组分调节，模拟基本的生态环境因子以适应不同植物生长繁育的需要；

本公开第五方面提供了一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制方法。

一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制方法，利用本公开第二方面所述的用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制系统，通过外置移动终端与主控模块通信连接，实时接收温室大棚内的空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照度、二氧化碳浓度和氧气浓度监控信息，结合温室大棚内种植植物的种类，实时的进行远程送风调节、喷雾调节、喷水调节、喷药调节和空气组分调节，模拟基本的生态环境因子以适应不同植物生长繁育的需要。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1、本公开所述的内容根据采集的温室大棚内的传感信息和种植植物的种类，模拟基本的生态环境因子以适应不同植物生长繁育的需要，本公开所述的机器人及系统具有设计紧凑、运行稳定、采集精度高、易于控制、成本低廉等优点，满足了普通温室大棚监控的智能化需求，极大的节省了人力成本。

2、本公开所述的内容在温室大棚内具备各种液体、气体喷施，具备模拟大自然植物授粉，具备给各种植物提供自然风，空气消毒，同时收集大棚内地上地下各种信息采集，根据采集的传感信息及种植植物种类，智能机器人模拟基本的生态环境因子，如温度、湿度、光照、气压、太阳紫外线、土壤温湿度、二氧化碳浓度等，以适应不同植物生长繁育的需要。

3、本公开所述的内容为了让该机器人系统能够面向广大普通农民，系统设计时充分考虑到机器人操作要简单，通过设置移动智能终端搭载相应的app，只需要会用手机就可以使用；

4、本公开所述的内容考虑到温室大棚布线非常困难将机器人采用无线工作方式，以最先进物联网、自动化控制及软件技术完成温室大棚的智能控制。

5、本公开所述的内容通过设置补给站，能够实现自动或者手动的对机器人进行补液或者充电操作，极大的提高了机器人工作的便捷性。

附图说明

图1为本公开实施例1提供的用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制系统的整体示意图。

图2为本公开实施例1提供的用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制系统的局部示意图。

图3为本公开实施例1提供的主控模块的结构示意图。

图4为本公开实施例1提供的吊轨的结构示意图。

图5为本公开实施例1提供的补给站的结构示意图。

图6为本公开实施例1提供的智能终端的app界面示意图。

1-主控模块；2-锂电池；3-摄像头；4-集电器；5-压力水泵；6-风机；7-角度调节器；8-二氧化碳气罐；9-风机摇摆机；10-液体箱；11-机器人外壳；12-液体容器；13-提升水泵；14-从动轮；15-驱动轮；16-上液管；17-驱动马达；18-轨道；19-吊篮；20-吊钩；21-大棚钢骨架；22-吊杆；23-充电桩及接线端子；24-220v交流电；25-24v直流电；26-横杆；27-臭氧发生器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

如图1-2所示，本公开实施例1提供了一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制系统，包括吊轨、补给站和用于温室大棚的多功能空中智能机器人；所述机器人设置在吊轨上，所述吊轨固定在大棚钢骨架上，机器人能够沿吊轨滑动；当机器人缺电或者缺液时，根据主控模块的指令，移动到补给站的位置进行充电和/或补液。

用于温室大棚的多功能空中智能机器人，具体包括设置在温室大棚内空中的机器人本体，所述机器人本体设置在玻璃钢的机器人外壳11内，所述机器人本体上设有主控模块1、锂电池2、110公斤的液体箱10、臭氧发生器27、二氧化碳气罐8、风机6和压力水泵5；

如图3所示，所述主控模块1为一块中心控制板，是机器人大脑中枢，负责指挥和控制机器人，该板采用stm32f103系列单片机作为核心控制，当大棚周边有网时采用wifi与服务器终端通信(大棚监控中心)，否则采用m35与服务器终端通信，能够实时控制机器人的行走速度和方向；

所述电池模块用于给各个用电模块供电，本实施例中采用可充电的锂电池2，能够使得机器人正常行走至少4小时；

所述压力水泵5分别与液体箱10和风机6通过管路连接，用于根据主控模块1的指令从液体箱10抽取液体并通过风机6喷洒，所述风机6朝向温室大棚下方，并通过角度调节器7与机器人本体上的风机摇摆机9连接，所述风机摇摆机9和角度调节器7用于根据主控模块1的指令控制风机6的摇摆和角度；风机6是机器人系统核心部件，气体及液体喷施、授粉、自然风均由风机完成，本实施例提供两种授粉方式：自然风授粉和液体授粉，均通过风机6的配合完成；

所述二氧化碳气罐8上设有二氧化碳电磁阀，所述二氧化碳电磁阀和臭氧发生器27根据主控模块1的指令释放二氧化碳和/或臭氧，臭氧用于对空气进行消毒；

所述主控模块1根据采集的温室大棚内的传感信息和种植植物的种类或者根据外置设备的指令，模拟基本的生态环境因子以适应不同植物生长繁育的需要。

所述机器人本体上还设有与电池模块电连的集电器4，用于实现电池模块的充电或者放电。

所述机器人本体上还设有摄像头3，用于实现对温室大棚内的环境监控。

如图4所示，所述吊轨包括吊杆22、吊钩20、横杆26和轨道18，所述吊杆分列在吊轨两侧，用于将吊轨与大棚钢骨架固定连接，吊轨两侧的吊杆下端分别连接有吊钩，两侧的吊钩的上部通过横杆连接，两侧的吊钩的下部设有轨道，机器人通过吊篮19、驱动轮15和从动轮14与吊轨连接，用于在在主控模块的控制下沿轨道18滑动；轨道18通过吊钩20托起，横杆26确定轨道18宽度，吊杆22确定机器人安装高度，轨道18用圆管制作轨道18，强度高、成本低、安装方便，轨道18与吊杆22安装在一条垂直线上，保证机器人重量由若干个吊杆22承担；

所述驱动轮15通过驱动马达17驱动，驱动马达17是机器人空中行走关键部件，气体及液体喷施、授粉、自然风等所有功能实现均离不开驱动马达17，机器人行走速度直接影响气体及液体喷施、授粉、自然风等功能效果，如当系统进入雾工作模式后，风机已将雾均匀由左到右撒开，每次前后撒开宽度与机器人空中行走速度直接相关；撒开宽度：机器人停止行走状态下，一次喷雾的覆盖宽度(直径大于2米且小于等于3米)，风机旋转速度(左右来回扫描1)：2秒/周期，可调节；行走速度：3米/2秒，可以实现无盲区覆盖，如果行走速度过快，就会有漏喷雾的扫描带。

如图5所示，所述补给站包括设置在轨道上的充电桩及接线端子23，空中机器人的锂电池及通讯信息均采用无线工作方式，锂电池具备两种充电方式，(1)机器人停机后自动回到补给站充电，(2)工作时电量小于5％机器人会自动回到补给站充电，所述集电器4通过与充电桩连通实现与220v交流电的连接，实现给电池模块的充电；

液体补充是通过主控模块1指令完成的，主控模块1实时监控液体箱中的水位，加注液体有两种方式，(1)人工通过手机app在补给站加注，(2)在运行过程中水箱水位低时回到补给站加注，无论人工还是自动均需在补给站加注；

所述补给站还包括液体容器12和提升水泵13，所述提升水泵13用于从液体容器12抽水，通过延伸到吊轨上方的上液管16给机器人本体上的液体箱补液，所述集电器4通过与接线端子连接导通24v直流线路给提升水泵13供电。

温室大棚内设有路由器，路由器与主控模块1无线通信连接，用于收集地上和地下多种传感信息，所述传感信息至少包括：空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照度、二氧化碳浓度和氧气浓度，摄像头采集的视频和/或图像数据实时传输到外置移动终端或者外置监控平台。

实施例2：

本公开实施例2提供了一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制方法，利用实施例1所述的用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制系统。

所述主控模块1根据实时接收到的空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照度、二氧化碳浓度和氧气浓度监控信息，结合温室大棚内种植植物的种类，实时的进行送风调节、喷雾调节、喷水调节、喷药调节和空气组分调节，模拟基本的生态环境因子以适应不同植物生长繁育的需要；

如：当二氧化碳浓度低了，主控模块开启二氧化碳电磁阀，按照喷施二氧化碳气体模式指挥机器人行走，补充二氧化碳，当二氧化碳浓度达到标准时，机器人会自动回到补给站，停机。

实施例3：

本公开实施例3提供了一种用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制方法，利用实施例1所述的用于温室大棚的多功能空中智能机器人控制系统。

通过外置移动终端与主控模块通信连接，实时接收温室大棚内的空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照度、二氧化碳浓度和氧气浓度监控信息，结合温室大棚内种植植物的种类，实时的进行远程送风调节、喷雾调节、喷水调节、喷药调节和空气组分调节，模拟基本的生态环境因子以适应不同植物生长繁育的需要；

如：系统通过手机app下达指令，对多功能智能机器人实施操作控制，参见图6手机app界面，当选择半自动模式后，机器人的全自动模式关闭，系统进入半自动工作方式界面，该方式下人工选择功能键操作机器人，如当空气湿度低了，按雾键给大棚加湿；当系统进入喷雾工作模式时，主控模块根据预设方式控制风机水泵压力及风叶转速，具体为：当喷嘴一定时，风机水泵压力大小决定水滴大小，当水滴达到雾标准指标后，利用风机风叶产生风力及左右摇摆功能把雾散发到温室大棚各个角落。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。