一种用于农林果园叶面喷灌的自适应智能引导机器人的制作方法

1.本发明涉及农业机械相关技术领域，具体为一种用于农林果园叶面喷灌的自适应智能引导机器人。


背景技术：

2.在农林果园果树种植生长的过程中，需要定期对果树进行喷灌作业，包括叶面肥等都需要通过相应的喷灌设备辅助喷灌施药，通过增压水泵和管道输送等结构对水体的加压引导将药液喷洒到空中，散成小水滴或形成雾状落到叶面和地表进行均匀的喷灌处理。
3.现有的喷灌辅助设备有如中国专利公开号为cn108684504a的一种中置自动化果树喷灌设备，通过移动小车的方式配合倾角可调的喷头结构增大喷灌范围以进行均匀喷灌，也有如中国专利公开号为cn109006755b的一种果树苗种植用喷力可调节的升降式喷灌浇水设备，通过人工背负的方式配合直接进行升降的喷灌头结构进行灵活浇灌，但是这些喷灌设备都需要大量的人工操作，喷灌时受人工操作和喷头活动限制，不便于环绕树冠进行均匀而全面的喷灌作业，尤其不便于根据树龄大小对较大的树冠进行充分的喷灌作业，现有智能设备中也有如扫地机器人一类利用智能识别导航辅助自行移动的设备，但是其对工作环境的要求相对较高，对于果园这一类复杂的地面工况很容易受杂草等杂物影响造成误判，绕树行驶环绕喷灌时也容易发生线路偏斜，单纯利用红外雷达监测等方式缺少导向结构，不利于智能导向设备在果园的复杂工况下进行准确高效的稳定工作。
4.针对上述问题，在原有用于农林果园叶面喷灌装置的基础上进行创新设计。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于农林果园叶面喷灌的自适应智能引导机器人，以解决上述背景技术中提出农林果树喷淋人工操作费时费力，普通智能驱动设备容易受杂草等环境杂物影响造成误判，不能很好地适应不同果树大小和果园环境进行均匀喷灌的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于农林果园叶面喷灌的自适应智能引导机器人，包括安装底座、储水箱、增压水泵和用于延展至叶面高度的喷灌胶管；
7.所述储水箱和增压水泵均安装于安装底座上方，且安装底座的上表面垂直焊接有固定立柱，并且喷灌胶管在固定立柱的内侧构成伸缩结构；
8.所述安装底座的底部安装有履带式底盘，且安装底座的外侧均匀分布有导航传感器；
9.所述安装底座的侧边设置有贴合树干进行驱动引导的贴合导向架，且贴合导向架和安装底座之间设置有伸缩支架。
10.优选的，所述喷灌胶管整体贯穿固定立柱设置，且固定立柱的侧边开设有侧通槽；
11.所述喷灌胶管的侧边均匀分布有雾化喷头，且雾化喷头穿过侧通槽，并且雾化喷头和贴合导向架朝向相同。
12.采用上述技术方案，雾化喷头可在侧通槽处随喷灌胶管的伸缩进行活动调整，保持雾化喷头朝向树冠叶面部位进行均匀喷灌。
13.优选的，所述喷灌胶管的整体长度大于固定立柱的高度，且固定立柱的顶部一体化设置有侧导向板；
14.其中侧导向板为弧形结构，且侧导向板和喷灌胶管上端延伸部分贴合引导朝向树冠部位。
15.采用上述技术方案，使得喷灌胶管的顶部方便呈弧形延伸至树冠顶部，方便适应更大的树冠面积，便于树冠顶部的充分喷淋。
16.优选的，所述贴合导向架包括活动连杆、弧形支架、活动贴合件、贴合导向轮、活动轴和扭簧，且活动连杆和弧形支架整体构成长柄勺状结构，并且弧形支架贴合树干为导向支点。
17.采用上述技术方案，可在装置进行驱动导向时，辅助以弧形支架为轴心支点，活动连杆为活动半径进行稳定的绕树活动喷淋。
18.优选的，所述弧形支架内侧的左右两端对称设置有活动贴合件，且活动贴合件的侧边安装有贴合导向轮；
19.同时活动贴合件和弧形支架的侧边之间设置有活动轴，且活动贴合件在活动轴处设置有扭簧保持偏转弹性支撑。
20.采用上述技术方案，便于贴合导向架在不同大小直径的果树树干处，通过弹性支撑的活动贴合件和贴合导向轮保持稳定的活动贴合。
21.优选的，所述伸缩支架的内部开设有伸缩活动槽，且贴合导向架在伸缩活动槽的侧端构成伸缩结构，并且喷灌胶管和贴合导向架的伸缩活动面位于同一平面。
22.采用上述技术方案，贴合导向架的伸缩结构可以方便绕行半径的调整，适应不同大小果树的树冠喷灌半径。
23.优选的，所述伸缩活动槽的内部贯穿设置有驱动螺杆，且驱动螺杆的侧端安装有调节电机，并且驱动螺杆的外端和贴合导向架为螺纹连接。
24.采用上述技术方案，通过驱动螺杆的螺纹传动驱动贴合导向架的伸缩调整，方便配合装置的智能驱动调整。
25.优选的，所述固定立柱的侧边并列设置有传动螺杆，且传动螺杆和驱动螺杆的侧端均连接有锥形传动齿轮，并且传动螺杆和驱动螺杆构成同步啮合传动结构；
26.其中传动螺杆的上端螺纹连接有活动安装座，且活动安装座在固定立柱的侧表面构成滑动结构，并且活动安装座和喷灌胶管之间嵌套固定。
27.采用上述技术方案，通过锥形传动齿轮的啮合传动保持驱动螺杆和传动螺杆的同步驱动，从而同步带动贴合导向架和喷灌胶管的伸缩调整，适应树冠大小同步调整喷灌高度和活动半径。
28.优选的，所述导航传感器包括激光雷达和红外传感器，且导航传感器连接控制器构成信号输入电路，并且控制器对履带式底盘的驱动和差速器转速调整构成控制电路。
29.采用上述技术方案，便于装置构成基础的智能机器视觉以便于控制进行自走式移动喷灌。
30.优选的，所述贴合导向架和树干的接触受力部位安装有压力传感器，且压力传感
器连接控制器构成信号输入电路，并且压力传感器配合导航传感器构成串联的二重逻辑判断线路辅助导航传感器对地面杂草杂物的检测判断。
31.采用上述技术方案，可在通过贴合导向架起到绕树辅助导向作用时，通过压力传感器辅助判断是否贴合树干位置，避免导航传感器将杂草丛等障碍物误判为树干位置，提高装置的工作正确率和喷灌效率。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该用于农林果园叶面喷灌的自适应智能引导机器人，
33.1、设置有配合导航传感器识别导航进行进一步物理识别引导驱动的压力传感器，在装置的使用过程中，装置通过智能识别进行绕树环形行驶以便于进行均匀浇灌，同时侧边设置有凸出结构的贴合导向架结构直接贴合树干，贴合导向架处的压力传感器通过与树干的物理接触二次判断是否正确接触树干，有效排除杂草丛等杂物造成导航传感器的误判，提高装置的准确率和喷灌效率；
34.2、可通过贴合导向架辅助引导稳定的绕树均匀喷灌，在装置的使用过程中，以贴合导向架的弧形支架贴合树干作为支点，活动连杆作为环树半径，配合智能控制履带式底盘的差速驱动，方便装置整体均匀绕树环绕喷灌，确保树冠的均匀喷灌，同时贴合导向架在伸缩支架处的伸缩结构也可以灵活适应不同的树冠直径；
35.3、设置有方便贴合树冠支撑的喷灌胶管，在装置的使用过程中，喷灌胶管配合固定立柱的中段垂直支撑和侧导向板引导顶部侧向弧形延伸，可以便于对应不同大小的树冠高度和直径尽可能全方位地贴近树冠叶面进行均匀喷淋，避免树冠顶部的喷淋死区，方便进行均匀灵活的全方位喷灌；
36.4、设置有直接对贴合导向架和喷灌胶管的伸缩结构进行同步驱动的驱动螺杆和传动螺杆传动结构，在装置的使用过程中，配合锥形传动齿轮的啮合传动，可通过驱动螺杆和传动螺杆对贴合导向架和喷灌胶管进行同步的丝杆驱动调整活动，可根据智能判断树冠大小，通过电控驱动贴合导向架和喷灌胶管的伸缩活动，适应树冠的高度和直径，直接进行灵活的同步调整喷淋，提高装置的适应灵活性。
附图说明
37.图1为本发明正面结构示意图；
38.图2为本发明图1中a处放大结构示意图；
39.图3为本发明固定立柱俯剖结构示意图；
40.图4为本发明驱动螺杆和传动螺杆结构示意图；
41.图5为本发明贴合导向架结构示意图；
42.图6为本发明俯视结构示意图；
43.图7为本发明控制器控制系统示意图；
44.图8为本发明智能引导流程示意图。
45.图中：1、安装底座；2、储水箱；3、增压水泵；4、喷灌胶管；5、固定立柱；6、履带式底盘；7、导航传感器；71、激光雷达；72、红外传感器；8、贴合导向架；81、活动连杆；82、弧形支架；83、活动贴合件；84、贴合导向轮；85、活动轴；86、扭簧；9、伸缩支架；10、侧通槽；11、雾化喷头；12、侧导向板；13、伸缩活动槽；14、驱动螺杆；15、调节电机；16、传动螺杆；17、锥形传
动齿轮；18、活动安装座；19、控制器；20、压力传感器。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.请参阅图1
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8，本发明提供一种技术方案：一种用于农林果园叶面喷灌的自适应智能引导机器人，包括安装底座1、储水箱2、增压水泵3和用于延展至叶面高度的喷灌胶管4，安装底座1的底部安装有履带式底盘6，且安装底座1的外侧均匀分布有导航传感器7，导航传感器7包括激光雷达71和红外传感器72，且导航传感器7连接控制器19构成信号输入电路，并且控制器19对履带式底盘6的驱动和差速器转速调整构成控制电路，便于装置构成基础的智能机器视觉以便于控制进行自走式移动喷灌，贴合导向架8和树干的接触受力部位安装有压力传感器20，且压力传感器20连接控制器19构成信号输入电路，并且压力传感器20配合导航传感器7构成串联的二重逻辑判断线路辅助导航传感器7对地面杂草杂物的检测判断，可在通过贴合导向架8起到绕树辅助导向作用时，通过压力传感器20辅助判断是否贴合树干位置，避免导航传感器7将杂草丛等障碍物误判为树干位置，提高装置的工作正确率和喷灌效率；
48.结合图1
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3所示，储水箱2和增压水泵3均安装于安装底座1上方，且安装底座1的上表面垂直焊接有固定立柱5，并且喷灌胶管4在固定立柱5的内侧构成伸缩结构，喷灌胶管4整体贯穿固定立柱5设置，且固定立柱5的侧边开设有侧通槽10，喷灌胶管4的侧边均匀分布有雾化喷头11，且雾化喷头11穿过侧通槽10，并且雾化喷头11和贴合导向架8朝向相同，雾化喷头11可在侧通槽10处随喷灌胶管4的伸缩进行活动调整，保持雾化喷头11朝向树冠叶面部位进行均匀喷灌，喷灌胶管4的整体长度大于固定立柱5的高度，且固定立柱5的顶部一体化设置有侧导向板12，其中侧导向板12为弧形结构，且侧导向板12和喷灌胶管4上端延伸部分贴合引导朝向树冠部位，使得喷灌胶管4的顶部方便呈弧形延伸至树冠顶部，方便适应更大的树冠面积，便于树冠顶部的充分喷淋；
49.结合图1和图4
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6所示，安装底座1的侧边设置有贴合树干进行驱动引导的贴合导向架8，且贴合导向架8和安装底座1之间设置有伸缩支架9，伸缩支架9的内部开设有伸缩活动槽13，且贴合导向架8在伸缩活动槽13的侧端构成伸缩结构，并且喷灌胶管4和贴合导向架8的伸缩活动面位于同一平面，贴合导向架8的伸缩结构可以方便绕行半径的调整，适应不同大小果树的树冠喷灌半径；
50.结合图4所示，伸缩活动槽13的内部贯穿设置有驱动螺杆14，且驱动螺杆14的侧端安装有调节电机15，并且驱动螺杆14的外端和贴合导向架8为螺纹连接，通过驱动螺杆14的螺纹传动驱动贴合导向架8的伸缩调整，方便配合装置的智能驱动调整。固定立柱5的侧边并列设置有传动螺杆16，且传动螺杆16和驱动螺杆14的侧端均连接有锥形传动齿轮17，并且传动螺杆16和驱动螺杆14构成同步啮合传动结构，其中传动螺杆16的上端螺纹连接有活动安装座18，且活动安装座18在固定立柱5的侧表面构成滑动结构，并且活动安装座18和喷灌胶管4之间嵌套固定，通过锥形传动齿轮17的啮合传动保持驱动螺杆14和传动螺杆16的
同步驱动，从而同步带动贴合导向架8和喷灌胶管4的伸缩调整，适应树冠大小同步调整喷灌高度和活动半径；
51.结合图5
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6所示，贴合导向架8包括活动连杆81、弧形支架82、活动贴合件83、贴合导向轮84、活动轴85和扭簧86，且活动连杆81和弧形支架82整体构成长柄勺状结构，并且弧形支架82贴合树干为导向支点，可在装置进行驱动导向时，辅助以弧形支架82为轴心支点，活动连杆81为活动半径进行稳定的绕树活动喷淋，弧形支架82内侧的左右两端对称设置有活动贴合件83，且活动贴合件83的侧边安装有贴合导向轮84，同时活动贴合件83和弧形支架82的侧边之间设置有活动轴85，且活动贴合件83在活动轴85处设置有扭簧86保持偏转弹性支撑，便于贴合导向架8在不同大小直径的果树树干处，通过弹性支撑的活动贴合件83和贴合导向轮84保持稳定的活动贴合。
52.工作原理：在使用该用于农林果园叶面喷灌的自适应智能引导机器人时，向储水箱2内添加喷灌用药液，履带式底盘6自带蓄电池供电，增压水泵3引导药液通过喷灌胶管4和雾化喷头11进行喷灌，导航传感器7进行初步识别控制履带式底盘6带动装置移动至识别树干的侧边，使侧边的贴合导向架8贴合识别树干，此时正确接触树干压力传感器20检测到信号，装置正常进行绕树引导活动喷灌，如果导航传感器7将杂草误识别为树干，则压力传感器20未能受压识别，装置则收回贴合导向架8继续前进，排除误判；
53.在装置的使用过程中，贴合导向架8的活动连杆81为轴弧形支架82为支点，引导装置整体绕树进行环形移动均匀喷淋，同时根据不同树龄不同树冠的大小，也可以通过导航传感器7辅助智能识别树干直径判断大致树龄，调整喷灌胶管4和贴合导向架8的伸缩对应不同树龄的树冠大小，通过调节电机15配合锥形传动齿轮17同步带动驱动螺杆14和传动螺杆16同步驱动调整喷灌胶管4的伸缩高度和贴合导向架8的伸缩半径，方便装置的灵活均匀喷灌。
54.这就是该用于农林果园叶面喷灌的自适应智能引导机器人的工作原理，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。