农药雾滴沉积结构定量模拟装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种农药雾滴沉积结构定量模拟装置及方法，属于农业技术领域。
【背景技术】
[0002]农药是我国农业生产中不可或缺的生产资料，然而由于我国施药器械与使用技术相对落后，绝大多数情况下以一种机型一种喷头“防治各种作物的病虫草害、打遍百药”，农药有效利用率不足30%，导致农药用量大、施药次数多、操作人员易中毒、农产品农药残留超标、环境污染严重等负面问题。农药达到最佳使用效果的理想情况为:将刚好足够剂量的农药有效成分安全有效地输送到靶标生物上获得预想中的防治效果；若剂量不足，则达不到防治效果；若剂量过多，则造成资源浪费、农残超标和环境污染。
[0003]申请人在深入实践研宄后认为:由于单位面积上的农药剂量由雾滴体积、雾滴数量及雾滴中所包含的农药有效成分浓度决定，因此申请人将单位面积上的雾滴粒径、雾滴密度及雾滴中所包含的有效成分浓度定义为“农药雾滴沉积结构”。相同的农药剂量可存在多种不同的农药雾滴沉积结构形式，其对应的生物效果往往存在明显差异；农药雾滴沉积结构通过影响害虫与药剂的接触几率和接触期间获得的农药剂量来影响农药的生物效果；如，用相同剂量不同沉积结构的Bt处理的甘蓝叶片喂养斜纹夜蛾，用氟虫腈相同剂量不同沉积结构处理的甘蓝叶片喂养粉纹夜蛾，叶片的受损失程度及斜纹夜蛾和粉纹夜蛾的死亡率和食叶率均有很大的差异。因此，针对特定的药剂和防治对象，确定最佳的农药雾滴沉积结构形式对农药的高效应用具有重要意义。
[0004]然而，目前仅能通过喷雾塔等设备定性的模拟沉积结构，无法实现设定雾滴粒径、雾滴数量和有效成分浓度的定量模拟，严重制约了本研宄领域相关研宄工作的开展。
【发明内容】
[0005]本发明所要实现的发明目的是:克服现有技术存在的问题，提供一种农药雾滴沉积结构定量模拟装置及定量模拟方法，能够在植株叶片上直接定量模拟农药雾滴沉积结构，并批量制作出农药雾滴沉积结构相同的叶片，之后即可通过后续的药效试验来确证最有效的农药雾滴沉积结构，利于提高农药利用率。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0007]农药雾滴沉积结构定量模拟装置，包括执行单元和控制单元，其特征是，
[0008]所述执行单元包括空压机、储液罐、胶阀、出液针、三轴机械手平台，所述空压机的压力输出口与储液罐的进气口连通，所述储液罐的出液口经胶阀与出液针连通，所述出液针支撑于三轴机械手平台的移动机头，所述三轴机械手平台还具有安置目标试样的承接台，所述出液针朝向承接台；
[0009]所述控制单元包括胶阀控制模块、机械手控制模块；所述胶阀控制模块的控制端与胶阀的受控端连接，所述机械手控制模块的控制端与三轴机械手平台的受控端连接。
[0010]该装置进一步完善的技术方案如下:
[0011]优选地，所述三轴机械手平台还包括机身，所述机身设有由水平X轴传动副、水平Y轴传动副、纵向Z轴传动副构成的传动机构，X轴、Y轴、Z轴三者两两相互垂直，所述移动机头支撑于传动机构的输出端；所述移动机头的运动状态至少包括沿X轴移动的第一状态、沿Y轴移动的第二状态、沿Z轴移动的第三状态之一。
[0012]优选地，所述胶阀控制模块具有通过外部相应输入设备接收胶阀动作指令的第一状态，以及按照胶阀动作指令控制胶阀动作的第二状态；所述机械手控制模块具有通过外部相应输入设备接收机械手动作指令的第一状态，以及按照机械手动作指令通过三轴机械手平台控制移动机头动作的第二状态。
[0013]优选地，所述控制单元还包括中央配置模块，所述中央配置模块分别与胶阀控制模块、机械手控制模块数据连接；所述中央配置模块具有通过相应输入设备接收指令的第一状态，将指令处理分解成胶阀动作指令和机械手动作指令的第二状态，以及将胶阀动作指令发送至胶阀控制模块、将机械手动作指令发送至机械手控制模块的第三状态；所述胶阀控制模块具有接收从中央配置模块发来的胶阀动作指令的第一状态，以及按照胶阀动作指令控制胶阀动作的第二状态；所述机械手控制模块具有接收从中央配置模块发来的机械手动作指令的第一状态，以及按照机械手动作指令通过三轴机械手平台控制移动机头动作的第二状态。
[0014]更优选地，所述胶阀动作指令包括胶阀开启持续时间、胶阀关闭持续时间；所述机械手动作指令包括移动机头运动轨迹和各停留位置、移动机头的运动速度、移动机头在各停留位置的停留时间。
[0015]本发明还提供:
[0016]农药雾滴沉积结构定量模拟方法，其特征是，采用前述的农药雾滴沉积结构定量模拟装置；所述方法包括以下步骤:
[0017]第一步、将农药药液装入储液罐中，所述农药药液含有预设浓度的预设有效成分；将空压机的压力输出口经管路与储液罐的进气口连通，将储液罐的出液口经管路与胶阀进口连通，将预设孔径的出液针进口与胶阀出口连通，并将出液针支撑于移动机头，并使出液针出口朝向承接台；在承接台上安置用以承接农药雾滴的目标试样；
[0018]第二步、将空压机的输出压力调整至预设值；通过输入设备输入指令，使胶阀控制模块收到胶阀动作指令、并使机械手控制模块收到机械手动作指令；
[0019]第三步、定量模拟开始，胶阀控制模块按胶阀动作指令控制胶阀动作，同时机械手控制模块按机械手动作指令通过三轴机械手平台控制移动机头动作，使出液针移动并向目标试样表面喷液，最终在目标试样表面形成与预设喷雾图样相符的液滴群；定量模拟结束。
[0020]该方法进一步完善的技术方案如下:
[0021]优选地，第二步中，通过相应输入设备输入指令使胶阀控制模块收到胶阀动作指令，通过相应输入设备输入指令使机械手控制模块收到机械手动作指令；
[0022]或者，所述农药雾滴沉积结构定量模拟装置的控制单元还包括中央配置模块，所述中央配置模块分别与胶阀控制模块、机械手控制模块数据连接；中央配置模块通过相应输入设备接收指令，之后中央配置模块将指令处理分解成胶阀动作指令和机械手动作指令，并将胶阀动作指令发送至胶阀控制模块、将机械手动作指令发送至机械手控制模块。
[0023]优选地，第二步中，所述胶阀动作指令包括胶阀开启持续时间、胶阀关闭持续时间；所述机械手动作指令包括移动机头运动轨迹和各停留位置、移动机头的运动速度、移动机头在各停留位置的停留时间。
[0024]优选地，第三步中，所述预设喷雾图样包括一组预设粒径、预设密度、预设排布位置的液滴点。
[0025]采用本发明的装置及方法，即能批量制作出农药雾滴沉积结构相同的叶片，之后即可通过后续的药效试验来确证最有效的农药雾滴沉积结构，利于提高农药利用率。
【附图说明】
[0026]图1为本发明装置的结构示意图。
[0027]图2、图3为本发明装置控制单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]实施例1农药雾滴沉积结构定量模拟装置
[0029]如图1所示，本实施例的农药雾滴沉积结构定量模拟装置，包括执行单元和控制单元，执行单元包括空压机1、储液罐2、胶阀3、出液针4、三轴机械手平台5，空压机I的压力输出口与储液罐2的进气口连通，储液罐2的出液口经胶阀3与出液针4连通，出液针4支撑于三轴机械手平台5的移动机头6，三轴机械手平台5还具有安置目标试样10的承接台7，出液针4朝向承接台7。
[0030]三轴机械手平台5还包括机身8，机身8设有由水平X轴传动副、水平Y轴传动副、纵向Z轴传动副构成的传动机构9，X轴、Y轴、Z轴三者两两相互垂直，移动机头6支撑于传动机构9的输出端；移动机头6的运动状态至少包括沿X轴移动的第一状态、沿Y轴移动的第二状态、沿Z轴移动的第三状态之一。
[0031]控制单元有两种结构:
[0032]第一种结构为:如图2所示，控制单元包括胶阀控制模块、机械手控制模块；胶阀控制模块的控制端a与胶阀3的受控端连接，机械手控制模块的控制端b与三轴机械手平台5的受控端连接。
[0033]胶阀控制模块具有通过外部相应输入设备接收胶阀动作指令的第一状态，以及按照胶阀动作指令控制胶阀3动作的第二状态；机械手控制模块具有通过外部相应输入设备接收机械手动作指令的第一状态，以及按照机械手动作指令通过三轴机械手平台控制移动机头动作的第二状态。
[0034]第二种结构为:如图3所示，控制单元包括中央配置模块、胶阀控制模块、机械手控制模块；中央配置模块分别与胶阀控制模块、机械手控制模块数据连接；胶阀控制模块的控制端a与胶阀3的受控端连接，机械手控制模块的控制端b与三轴机械手平台5