一種基于懸掛鏈輸送機的農(nóng)田智能噴藥機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能機器人，特別是針對一種基于懸掛鏈輸送機的農(nóng)田智能噴藥機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]懸掛鏈?zhǔn)菍ｉT用于懸掛輸送機或懸掛輸送線的輸送鏈條。由懸掛鏈組成的輸送機稱為懸掛鏈輸送機。懸掛鏈輸送機主要由軌道、滾輪、滑架、懸掛鏈、吊具、牽引動力裝置組成。
[0003]目前，給農(nóng)田噴藥的工作主要由人工完成。人工噴藥存在以下不利因素:1、藥物對人體有害，會引起人體的潛在的病變危害。2、噴藥效率低下，人工噴藥不僅消耗體力，更耽誤時間。3、藥物利用率低，人工噴藥會造成噴藥不均勻，藥物滴漏等問題，導(dǎo)致藥物的浪費。有一些機械噴藥裝置應(yīng)用在農(nóng)田噴藥方面，但這些噴藥裝置存在以下弊端:1、需要人為控制，不能夠自主完成噴藥全過程。2、噴藥量不合理，藥物浪費嚴(yán)重，藥物利用率不夠高。3、工作方式不符合現(xiàn)在農(nóng)田的建園標(biāo)準(zhǔn)。4、操作方式復(fù)雜。
[0004]因此，目前農(nóng)田噴藥方式存在許多弊端，發(fā)明一種基于懸掛鏈輸送機的農(nóng)田智能噴藥機器人可以用來解決農(nóng)田噴藥的問題，幫助農(nóng)田種植戶輕松的完成對農(nóng)田農(nóng)作物的噴藥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)無法滿足上述農(nóng)田噴藥方面的問題，提供了一種基于懸掛鏈輸送機的農(nóng)田智能噴藥機器人，能夠代替人完成對農(nóng)田農(nóng)作物智能噴藥的機器人。該農(nóng)田智能噴藥機器人通過懸掛鏈輸送機技術(shù)按照農(nóng)田建園路徑自主移動，通過圖像處理識別農(nóng)作物，根據(jù)不同農(nóng)作物及所處的不同生長時期合理控制噴藥量，能夠利用戶外太陽能發(fā)電，智能完成對農(nóng)田農(nóng)作物的整個噴藥過程。
[0006]為了完成上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0007]一種基于懸掛鏈輸送機的農(nóng)田智能噴藥機器人，其特征在于，所述農(nóng)田智能噴藥機器人包括:中央控制器、懸掛鏈輸送機模塊、檢測標(biāo)識模塊、太陽能跟蹤模塊、太陽能發(fā)電模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、報警模塊、存儲模塊、供電模塊。所述的中央控制器分別與懸掛鏈輸送機模塊、檢測標(biāo)識模塊、太陽能跟蹤模塊、太陽能發(fā)電模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、報警模塊、存儲模塊、供電模塊連接，所述的供電模塊分別與中央控制器、懸掛鏈輸送機模塊、檢測標(biāo)識模塊、太陽能跟蹤模塊、太陽能發(fā)電模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、報警模塊、存儲模塊連接。通過以上各個模塊的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的工作，實現(xiàn)各個模塊的功能，完成農(nóng)田智能噴藥機器人對農(nóng)田農(nóng)作物的智能噴藥工作。
[0008]所述的中央控制器分別與懸掛鏈輸送機模塊、檢測標(biāo)識模塊、太陽能跟蹤模塊、太陽能發(fā)電模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、報警模塊、存儲模塊、供電模塊連接，接收和處理各模塊的采集信息和數(shù)據(jù)，快速控制各個模塊完成具體功能。
[0009]所述的懸掛鏈輸送機模塊采用懸掛鏈輸送機技術(shù)。懸掛鏈輸送機模塊包括軌道、滾輪、滑架、懸掛鏈、吊具、牽引動力裝置；牽引動力裝置由電機、減速器、皮帶傳動或鏈傳動機構(gòu)組成。根據(jù)實際農(nóng)田尺寸所需要的懸掛鏈輸送線長度確定牽引動力裝置的個數(shù)，輸送線每隔500米長度設(shè)置一個牽引動力裝置，牽引動力裝置提供輸送動力；軌道拐點處設(shè)置檢測標(biāo)識物由檢測標(biāo)識模塊檢測識別軌道的拐點。在農(nóng)田區(qū)內(nèi)部農(nóng)作物種植區(qū)外的空地過道上方架設(shè)軌道，在軌道內(nèi)設(shè)置懸掛鏈、滾輪和滑架，吊具鉸接在滑架下方，機器人安裝在吊具上，實現(xiàn)機器人在農(nóng)田區(qū)內(nèi)部農(nóng)作物種植區(qū)外的空地過道上移動。
[0010]所述的檢測標(biāo)識模塊用于識別檢測機器人到達軌道拐點處的檢測標(biāo)識物，反饋軌道拐點信息控制機器人進行開始和停止噴藥工作；中央控制器對檢測標(biāo)識模塊檢測到的軌道拐點處的檢測標(biāo)識物進行個數(shù)統(tǒng)計，確定區(qū)分噴藥起始位置、結(jié)束位置和噴藥具體情況的位置。檢測標(biāo)識模塊包括紅外對管傳感器。
[0011]所述的太陽能跟蹤模塊完成對太陽能電池板進行移動跟蹤太陽光能，使太陽能電池板接收最大光照，使用光電跟蹤、視日運動跟蹤方法跟蹤太陽能的方法。太陽能跟蹤模塊包括:減速電機、電機驅(qū)動芯片、光照度傳感器、光敏傳感器、三自由度機械臂；減速電機和電機驅(qū)動芯片組成電機動力結(jié)構(gòu)，完成太陽能電池板的移動；光照度傳感器和光敏傳感器實現(xiàn)對太陽能最大光照的檢測和跟蹤；采用三自由度機械臂支撐太陽能電池板。
[0012]所述的太陽能發(fā)電模塊實現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)化為電能，采用太陽能電池板采集陽光光照對太陽能進行轉(zhuǎn)化，通過DC/DC變換器轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電流儲存在高能效電池組中，太陽能發(fā)電模塊包括:太陽能電池板、DC/DC變換器。
[0013]所述的圖像處理模塊完成對農(nóng)作物識別和實時攝像監(jiān)控周圍情況，圖像處理模塊包括云臺高清攝像頭、圖像采集卡、圖像處理軟件；圖像處理模塊采用圖像處理和模式識別技術(shù)，通過云臺高清攝像頭拍攝農(nóng)作物的圖像，通過圖像采集卡和圖像處理軟件處理農(nóng)作物的圖像，提取到農(nóng)作物的重要外觀特征與存儲模塊中的農(nóng)作物圖像特征信息數(shù)據(jù)庫核對比較后對農(nóng)作物分類并判斷出農(nóng)作物的種類名稱。
[0014]所述的噴藥模塊完成機器人對農(nóng)作物的噴藥工作，通過2個可伸縮的機械臂、6個藥物噴頭同時對2列農(nóng)作物的頂部、中部和底部噴藥；6個藥物噴頭分別安裝在2個可伸縮的機械臂的頂部、中部和底部與噴藥導(dǎo)管連接，每一個可伸縮的機械臂在頂部、中部和底部各安裝一個藥物噴頭，通過可伸縮的機械臂改變藥物噴頭的高度；藥物噴頭開關(guān)由電動調(diào)節(jié)閥控制開關(guān)，通過控制電動調(diào)節(jié)閥的開度控制藥物噴藥速度；噴藥液壓由安裝在機器人上的農(nóng)用噴藥壓力泵提供；每個藥物噴頭通過噴藥導(dǎo)管與農(nóng)用噴藥壓力泵連接；噴藥模塊包括2個可伸縮的機械臂、6個藥物噴頭、6個電動調(diào)節(jié)閥、I臺農(nóng)用噴藥壓力泵、噴藥導(dǎo)管。
[0015]所述的配藥模塊完成對藥物的攪拌調(diào)配，配藥時，通過內(nèi)置式攪拌器對藥物攪勻，使藥物充分溶合；在噴藥過程中，攪拌器電機按用戶設(shè)置好的時間間隔帶動內(nèi)置式攪拌器對藥物攪拌，使藥物不會沉淀，保證噴藥過程藥物的均勻溶合。配藥模塊包括內(nèi)置式攪拌器、攪拌器電機、藥物桶。藥物桶可拆卸，在配藥的時候可卸下，配完藥后安裝在機器人身上卡住固定。
[0016]所述的藥物檢測模塊實現(xiàn)對藥物剩余量、噴藥流速的檢測，藥物檢測模塊包括液位傳感器、渦輪流量計，通過液位傳感器、渦輪流量計分別檢測藥物剩余量、噴藥流速，能夠避免無藥工作和對藥物噴頭堵塞及時發(fā)現(xiàn)。當(dāng)噴藥流速過慢不正常時，說明藥物噴頭發(fā)生堵塞或其他故障。
[0017]所述的無線通信模塊用于機器人與上位機進行無線通信連接，無線通信模塊包括WiFi無線單元和GPRS通信單元，WiFi無線單元用于機器人與上位機進行WiFi無線通信連接方式，GPRS通信單元用于機器人與上位機進行GPRS無線通信連接方式。
[0018]所述的人機交互模塊實現(xiàn)人與機器人之間的信息通信。人機交互模塊通過無線通信模塊將機器人與用戶手持移動通信設(shè)備進行連接通信。用戶可以通過與機器人通信連接后的手持移動通信設(shè)備端上位機軟件對機器人進行功能參數(shù)設(shè)置和實時控制，接收機器人采集的圖像信息和報警信息，實現(xiàn)對機器人的遠(yuǎn)距離控制和監(jiān)視。
[0019]所述的報警模塊實現(xiàn)了當(dāng)藥物余量不足、藥物噴頭堵塞、電池組電量不足時，通過語音播放器播放報警語音，通過無線通信向用戶手持移動通信設(shè)備上位機報警，以便用戶及時發(fā)現(xiàn)處理，報警模塊包括語音播放器和用戶手持移動通信設(shè)備上位機報警提示。
[0020]所述的存儲模塊實現(xiàn)對圖像采集數(shù)據(jù)、農(nóng)作物圖像特征信息數(shù)據(jù)庫和其他模塊數(shù)據(jù)的記錄和存儲，存儲模塊包括存儲器。
[0021]所述的供電模塊完成對機器人整個系統(tǒng)的供電、電壓轉(zhuǎn)換、電能充電控制、剩余電量檢測，保證機器人供電的安全、高效。供電模塊包括高能效電池組、電壓轉(zhuǎn)換器、電能充電器、電量檢測器。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種基于懸掛鏈輸送機的農(nóng)田智能噴藥機器人按照懸掛鏈輸送機架設(shè)的軌道路徑自動移動實現(xiàn)機器人識別農(nóng)田區(qū)建園路徑自主移動，通過圖像處理識別農(nóng)作物，根據(jù)不同農(nóng)作物及所處的不同生長時期合理控制噴藥量，同時完成對2列農(nóng)作物頂部、中部和底部噴藥，智能完成對農(nóng)田農(nóng)作物的整個噴藥過程。本農(nóng)田智能噴藥機器人減少了藥物的浪費和藥物殘留，大大提高了工作效率和藥物利用率，環(huán)保節(jié)能，減少了人的體力勞動，使人不受藥物的危害。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明機器人工作方法示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明上位機軟件主操作界面示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明機器人外部結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖中1、中央控制器，2、懸掛鏈輸送機模塊，3、檢測標(biāo)識模塊，4、太陽能跟蹤模塊，
5、太陽能發(fā)電模塊，6、圖像處理模塊，7、噴藥模塊，8、配藥模塊，9、藥物檢測模塊，10、無線通信模塊，11、人機交互模塊，12、報警模塊，13、存儲模塊，14、供電模塊，20、農(nóng)田區(qū)，21、軌道，22、檢測標(biāo)識物，23、機器人工作起點和終點，24、農(nóng)作物種植區(qū)，30、太陽能電池板，31、三自由度機械臂，32、無線天線，33、中部藥物噴頭，34、底部藥物噴頭，35、滑架，36、紅外對管傳感器，37、云臺高清攝像頭，38、機器人機箱，39、頂部藥物噴頭，40、可伸縮機械臂，41、藥