一种基于网络的温室施药机器人远程控制系统的制作方法

本发明涉及一种农业机械，尤其涉及一种温室内自动施药设施。

背景技术：

温室是一种透光、保温的植物栽培设施，在温室室内能够在不适宜作物生长的季节、不受时间和空间的限制栽种作物，可以在高原、深山、沙漠等特殊环境下进行农业生产，是设施农业的重要组成部分。由于温室作业环境密闭、作物种植种类单一、轮作少等因素，致使温室环境中作物病害的危害远远多于大田环境。

针对作物病害，化学防治是一种重要手段，通过农药的喷施来达到病害防治目的，在温室内，由于密闭性高、空气流动性差，传统的人工农药喷施对作业人员而言具有较高的危害性，极易造成作业人员农药中毒等人身伤害，同时人工进行农药喷施效率低，喷药均匀性差，不仅农药利用率低且流失严重，而且会造成作物农药残余量过大等危害，也会对作物的生长产生不良影响。

技术实现要素：

针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于网络的温室施药机器人远程控制系统，它不仅能在温室内完成农药喷施作业，而且施药精准。

为了解决上述技术问题，本发明的一种基于网络的温室施药机器人远程控制系统，包括系统控制装置，所述系统控制装置与设置于温室内的环境信息监测单元通过网络电性连接，所述系统控制装置还与施药机器人通过网络电性连接，在施药机器人上设置有施药量测量单元，该施药量测量单元与系统控制装置通过网络电性连接；所述环境信息监测单元包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照传感器以及二氧化碳传感器和监控相机；所述的施药量测量单元包括施药行程速度传感器和施药流量传感器；所述施药机器人包括施药机本体，在施药机本体上设有视觉传感器，在施药机本体下方设有施药横杆，施药横杆通过横杆升降装置与施药机本体相连，在施药横杆上安装有若干施药喷头，各施药喷头沿施药横杆周向排列成二至四排，在施药机本体内设有药液箱，各排施药喷头分别通过施药控制装置与药液箱通连；在施药机本体上设有行走轮，行走轮与行走电机传动连接，所述行走轮支承在导轨上，该导轨吊挂在温室内。

在上述结构中，由于所述系统控制装置与设置于温室内的环境信息监测单元通过网络电性连接，所述系统控制装置还与施药机器人通过网络电性连接，在施药机器人上设置有施药量测量单元，该施药量测量单元与系统控制装置通过网络电性连接，则温室内的病害防治通过施药机器人来实施，无需人工进行施药作业，避免了作业人员农药中毒情况的发生；设置于温室内的环境信息监测单元可以将温室内的作物生长环境信息加以检测，该信息通过网络传递给系统控制装置后，系统控制装置将综合温室中的作物信息及所接收到的环境信息根据预先设存在系统控制装置中的程序自动生成作物病害防控预警信息，适时对施药机器人发出控制指令，控制施药机器人进行农药喷施作业，在施药机器人上设置的施药量测量单元能够准确提供施药机器人的农药喷施量并反馈至系统控制装置，系统控制装置再根据所接收到的施药量信息控制施药机器人的作业参数，从而保证施药精准，提高了农药利用率，避免了农药喷施不匀对作物造成的农药残余量大的危害，保证了作物的茁壮成长。

又由于所述环境信息监测单元包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照传感器以及二氧化碳传感器和监控相机，则通过空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照传感器以及二氧化碳传感器所监测到的温室内空气温湿度、土壤温湿度、光照以及温室空气中的二氧化碳含量等信息可以供系统控制装置准确分析出温室内作物的生长环境、产生病害的可能性，结合监控相机所拍摄到的作物实际生长情况，为作物病害的防控分析提供可靠的数据。

还由于所述的施药量测量单元包括施药行程速度传感器和施药流量传感器，则施药流量传感器可以测量出单位时间内所喷施的农药量，施药行程速度传感器可以测量出单位时间内农药喷施所行走的路程，从而可以得出对单位面积农作物所喷施的农药量的多少，反馈到系统控制装置后可供系统控制装置实时分析出施药效果并及时进行调控，保证对作物喷施农药的精准控制。

再由于所述施药机器人包括施药机本体，在施药机本体上设有视觉传感器，在施药机本体下方设有施药横杆，施药横杆通过横杆升降装置与施药机本体相连，在施药横杆上安装有若干施药喷头，各施药喷头沿施药横杆周向排列成二至四排，在施药机本体内设有药液箱，各排施药喷头分别通过施药控制装置与药液箱通连，则施药机器人通过施药喷头进行农药的喷施，施药喷头沿施药横杆周向排列成二至四排再配以施药喷头随横杆升降装置上下运动，可以使农药对上、下、左、右、前、后各方位的作物进行空间立体化喷施，农药喷施均匀，效率高，各排施药喷头分别通过施药控制装置与药液箱通连可使各排施药喷头在施药控制装置的控制下分别进行农药喷施作业，满足各种作物、各种作物间距的农药喷施要求；设置于施药机本体上的视觉传感器一方面可以将待施药区域内的作物生长情况及病害状态反馈到系统控制装置，同时还反馈作物间距等信息，以确定是否需要升降施药横杆进行农药喷施；另一方面可以将各施药喷头的工作状况及药液喷施效果反馈到系统控制装置，保证病害防控效果。

更由于在施药机本体上设有行走轮，行走轮与行走电机传动连接，所述行走轮支承在导轨上，该导轨吊挂在温室内，则施药机器人可在导轨上行走，从作物上方进行移动与农药喷施作业，配合施药喷头随升降机构的升降喷施，保证实现对温室内全部作物的全方位农药喷施。

本发明的一种优选实施方式，所述系统控制装置与环境信息监测单元、施药机器人、施药量测量单元通过无线通信网络电性连接。采用该实施方式，系统控制装置与环境信息监测单元、施药机器人、施药量测量单元之间的电性连接结构简洁，对于在温室内处于移动状态的施药机器人尤其适用。

本发明的另一种优选实施方式，所述横杆升降装置包括安装于施药机本体下方的升降支架，在升降支架上转动支承有升降螺杆，升降螺杆与升降电机相连，在升降螺杆上旋接有升降座，所述施药横杆通过连接杆与升降座固连。采用该实施方式，横杆升降装置结构简洁、升降运行平稳、位置控制精准方便。

本发明的又一种优选实施方式，在所述施药机本体与连接杆之间设有拖链，各排施药喷头与药液箱通连的药液管穿接于拖链中。采用该实施方式，所设置的拖链可以对各排施药喷头与药液箱通连的药液管提供良好的保护，且便于施药喷头的上下运动。

本发明进一步的优选实施方式，所述施药控制装置包括药液泵与电磁阀，所述施药流量传感器安装于药液泵与电磁阀之间的连接管路中。采用该实施方式，包括药液泵与电磁阀的施药控制装置可根据指令随时提供药液喷施。

本发明另一进一步的优选实施方式，所述控制单元与远程终端通过网络电性连接。采用该实施方式，通过远程终端可以便于病害防控人员、专家进行远程病害诊断，生成病害防控指令、实施农药喷施作业。

本发明又一进一步的优选实施方式，所述环境信息监测单元通过数据采集卡与控制单元电性连接。采用该实施方式，可以将环境信息监测单元采集的环境数据由模拟信号转化为数字信号，便于向控制系统传输。

本发明更进一步的优选实施方式，所述施药量测量单元通过数据采集卡与控制单元电性连接。采用该实施方式，可以将施药量测量单元采集的施药量数据由模拟信号转化为数字信号，便于向控制系统传输。

本发明另一更进一步的优选实施方式，所述施药行程速度传感器为测速编码器，测速编码器与升降螺杆及行走轮的安装轴相连。采用该实施方式，测速编码器根据所连接的轴的转速发出相应脉冲量信息，可以准确检测、计算出相关物体的移动速度，测速编码器与升降螺杆及行走轮的安装轴相连可以准确确定施药喷头在水平移动喷药与垂直移动喷药时的运行速度，保证对施药量的精准控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明一种基于网络的温室施药机器人远程控制系统作进一步的详细说明。

图1是本发明一种基于网络的温室施药机器人远程控制系统一种具体实施方式的控制系统示意图；

图2是图1中施药机器人及导轨的结构示意图；

图3是图2所示结构中的a向视图；

图4是图3的左侧视图。

图中：1-远程终端、2-系统控制装置、3-施药机器人、31-施药机本体、32-行走电机、33-行走轮、34-视觉传感器、35-施药横杆、36-施药喷头、37-施药控制装置、38-升降电机、39-拖链、310-升降支架、311-升降螺杆、312-升降座、313-连接杆、314-药液管、4-施药量测量单元、5-数据采集卡、6-环境信息监测单元、7-导轨。

具体实施方式

在图1所示的一种基于网络的温室施药机器人远程控制系统中，系统控制装置2与设置于温室内的环境信息监测单元6通过网络电性连接，环境信息监测单元6包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照传感器以及二氧化碳传感器和监控相机，监控相机优选为网络相机；系统控制装置2还与施药机器人3通过网络电性连接，在施药机器人3上设置有施药量测量单元4，施药量测量单元4包括施药行程速度传感器和施药流量传感器，该施药量测量单元4与系统控制装置2通过网络电性连接，作为优选实施方式，系统控制装置2与环境信息监测单元6、施药机器人3、施药量测量单元4通过无线通信网络电性连接，系统控制装置2与远程终端1通过网络电性连接，且环境信息监测单元6通过数据采集卡5与系统控制装置2电性连接，施药量测量单元4通过数据采集卡5与系统控制装置2电性连接。

如图2、图3和图4所示，施药机器人3包括施药机本体31，施药机本体31呈箱体结构，在施药机本体31内设有药液箱，在施药机本体31上设有施药控制装置37，施药控制装置37包括药液泵与电磁阀，药液泵的进液口与药液箱通连，药液泵的出液口与电磁阀通连，施药流量传感器安装于药液泵与电磁阀之间的连接管路中。

在施药机本体31上设有视觉传感器34，图中示出的有三个视觉传感器34，以对应整个施药作业宽度，视觉传感器为市场采购品，可选为如基恩士公司出产的超小型图像识别传感器类产品。

在施药机本体31下方设有施药横杆35，施药横杆35通过横杆升降装置与施药机本体31相连；参见图3，横杆升降装置包括安装于施药机本体31下方的升降支架310，在升降支架310上转动支承有升降螺杆311，升降螺杆311与升降电机38相连，在升降螺杆311上旋接有升降座312，施药横杆35通过连接杆313与升降座312固连。

在施药横杆35上安装有若干施药喷头36，各施药喷头36沿施药横杆35周向排列成二至四排，图中所示为三排，各排施药喷头36分别通过施药控制装置37与药液箱通连，作为优选方式，每排施药喷头36对应通过施药控制装置37中的一电磁阀和一药液泵与药液箱通连；在施药机本体31与连接杆313之间设有拖链39，各排施药喷头36与药液箱通连的药液管314穿接于拖链39中。

在施药机本体31上方两侧设有四只行走轮33，四只行走轮33安装在两行走轮安装轴上，行走轮33与行走电机32传动连接，行走轮33支承在导轨7上，通过行走电机32驱动行走轮33带动整个施药机器人在导轨7上行走，导轨7吊挂在温室内，导轨7呈蛇形布置以覆盖温室内的所有种植面积。

安装在施药横杆35上的施药喷头36可在行走电机32的驱动下沿导轨7的路径进行药液喷施作业，也可随横杆升降装置上升下降进行药液喷施作业，其喷施作业的运行速度由施药行程速度传感器监测，

施药行程速度传感器优选为测速编码器，测速编码器与升降螺杆311及行走轮33的行走轮安装轴相连。

施药机器人的运行动力优选为锂电池，锂电池安装在施药机本体31内。

以上仅列举了本发明的一些优选实施方式，但本发明并不局限于此，还可以作出许多的改进和变换。只要是在本发明基本原理基础上所作出的改进与变换，均应视为落入本发明的保护范围内。