一种喷洒机械臂

1.本实用新型属于机械臂技术领域，更具体地，涉及一种喷洒机械臂。


背景技术：

2.目前，大多数的机械臂为无刷伺服电机或步进电机驱动，无刷伺服电机虽然在动态响应、力矩保持以及精度方面具有较大的优势，但其缺点在于驱动系统复杂，价格昂贵且维修成本高，因此其不适用于小型农业喷洒机械臂。而对于步进电机，其与同类型等功率的电机相比，在高速下输出的扭矩较小，因此需要在步进电机的输出端连接减速器，以降低速度，提高扭矩，因此，其不利于农业喷洒机械臂的小型化、紧凑化。
3.另外，现有的农药喷洒机械臂虽然可以实现角度的调节，如现有技术中的一种二自由度喷头角度调节装置，通过两个舵机分别驱动两个舵盘实现喷头在垂直方向和水平方向上的喷雾角度改变，从而实现喷头可根据喷施对象及喷施要求，灵活调整喷雾角度。但是对于一些果类农作物，结果后有时需要对果实进行针对性喷洒农药，而果实一般较为分散，若机械臂的角度没有调整好，则会造成农药的浪费，进而造成生产成本过高，同时可能也会有一些果实没有及时喷洒农药而造成亩产率的降低。


技术实现要素：

4.本实用新型为克服上述现有技术中的至少一个缺陷，提供一种喷洒机械臂，其结构较为紧凑，且可以实现自动追踪果实进行喷洒角度的调节，以将农药喷洒到作物上，提高农药利用率，降低生产成本。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
6.提供一种喷洒机械臂，包括第一底座、第一舵机、第二舵机、支撑架以及喷头，第一舵机安装于第一底座上，第二舵机连接于第一舵机的输出端，且第一舵机与第二舵机的输出方向相垂直，支撑架与第二舵机的输出端固定连接，喷头安装于支撑架上，支撑架安装有喷头的一侧还设置有用于识别并追踪喷洒目标的追踪模块，还包括与追踪模块、第一舵机以及第二舵机均电连接的控制装置。
7.本方案中的两个舵机输出方向相垂直，这样通过两个舵机的配合，可对喷头进行水平和竖直方向的角度调节，另外，通过在支撑架上设置追踪模块，追踪模块可对喷洒的目标进行识别跟踪，进而向第一舵机、第二舵机发送信号，对喷头角度进行调节，使得喷头对准目标进行喷洒，避免遗漏目标或造成农药等喷洒物的浪费，提高农药的利用率及作物的良品率，降低生产成本。
8.作为进一步改进的结构形式，上述的追踪模块包括驱动电机、连接盘以及摄像装置，摄像装置及驱动电机均与控制装置电连接，驱动电机安装于支撑架，连接盘固定设置于驱动电机的输出轴，摄像装置安装于连接盘且与驱动电机的输出轴偏心设置。
9.作为进一步改进的结构形式，上述的第一底座为u型结构，u型结构包括底板以及固定设置于底板两侧的侧板，第一舵机安装于底板上，侧板上设置有用于与外部移动平台
相连的连接结构。
10.作为进一步改进的结构形式，上述的第二舵机上固定设置有第二底座，第二底座连接于第一舵机的输出端。
11.作为进一步改进的结构形式，上述的连接结构为设置于侧板远离底板一端且外翻的侧裙，侧裙上设置有螺栓孔。
12.作为进一步改进的结构形式，上述的底板设置有沿侧板延伸方向贯穿底板的通孔，第一舵机经通孔插入第一底座中并与底板可拆卸连接。
13.作为进一步改进的结构形式，上述的支撑架为h型结构，h型结构的一端与第二舵机的输出端固定连接，另一端与喷头、追踪装置固定连接。
14.作为进一步改进的结构形式，上述的第一舵机的输出端连接有第一舵盘，第一舵盘所在平面与底板平行，第二底座安装于第一舵盘上。
15.作为进一步改进的结构形式，上述的第二舵机的输出端连接有第二舵盘，第二舵盘所在平面与第一舵盘所在平面相垂直，h型结构的支撑架一端与第二舵盘固定连接。
16.作为进一步改进的结构形式，上述的喷头还连通设置有用于与外部水泵连通的导水管。
17.与现有技术相比，有益效果是：
18.本实用新型一方面利用两个舵机的配合，实现喷头角度水平360
°
、竖直180
°
的调节，其成本较低，且控制精度较好；另一方面，在支撑架设置有喷头的一侧安装追踪模块，通过摄像装置捕捉作物位置信息并传送给控制模块，控制模块根据作物的位置信息控制第一舵机及第二舵机的运动，以将喷头位置调整至向作物喷洒，从而提高农药的利用率以及对作物的喷洒效果，提高整体的作物生产的整体经济效益。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例1喷洒机械臂的整体结构第一角度示意图；
20.图2是本实用新型实施例1喷洒机械臂的整体结构第二角度示意图；
21.图3是本实用新型实施例1喷洒机械臂的整体结构第三角度示意图；
22.图4是本实用新型实施例1喷洒机械臂的第一底座结构示意图；
23.图5是本实用新型实施例1喷洒机械臂的电连接示意框图；
24.其中，1-第一底座，11-底板，111-通孔，12-侧板，13-连接结构，14-螺栓孔，2-第一舵机，21-第一舵盘，3-第二舵机，31-第二舵盘，32-第二底座32，4-支撑架，5-喷头，51-导水管，6-追踪模块，61-驱动电机，62-连接盘，63-摄像装置，7-控制装置。
具体实施方式
25.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。
26.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
27.实施例1：
28.如图1至图5所示为一种喷洒机械臂的第一实施例，包括第一底座1、第一舵机2、第二舵机3、支撑架4以及喷头5，第一舵机2安装于第一底座1上，第二舵机3连接于第一舵机2的输出端，且第一舵机2与第二舵机3的输出方向相垂直，支撑架4与第二舵机3的输出端固定连接，喷头5安装于支撑架4上，支撑架4安装有喷头5的一侧还设置有用于识别并追踪喷洒目标的追踪模块6，还包括与追踪模块6、第一舵机2以及第二舵机3均电连接的控制装置7。
29.本实施例通过第一舵机2与第二舵机3的配合，可实现垂直360
°
及水平180
°
的角度调整，另外，通过追踪模块6可对喷洒目标进行识别，且根据喷洒目标的位置实时改变第一舵机2及第二舵机3的的旋转角度，以将喷头5对准喷洒目标，从而提高喷洒效率，减少农药的浪费。
30.本实施例中的追踪模块6包括驱动电机61、连接盘62以及摄像装置63，摄像装置63及驱动电机61均与控制装置7电连接，驱动电机61的机座安装于支撑架4，连接盘62固定设置于驱动电机61的输出轴，摄像装置63安装于连接盘62且与驱动电机61的输出轴偏心设置。喷洒作业时，控制装置7控制驱动电机61进行转动，由于摄像装置63与驱动电机61的输出轴偏心设置，因此驱动电机61转动时带动摄像装置63在一定范围内进行转动，使得摄像装置63可以对喷头5的方向区域进行扫描，扩大摄像装置63摄像范围，为调整喷头5角度提供更多的照片，这样摄像装置63的摄像范围可以大于喷头5的喷洒范围，进而调整喷头5对另一区域的喷洒目标进行喷洒。
31.本实施例中的第一底座1为u型结构，u型结构包括底板11以及固定设置于底板11两侧的侧板12，第一舵机2安装于底板11上，侧板12上设置有用于与外部移动平台相连的连接结构13。u型结构的第一底座1可以为整个装置提供较大的承载重量，同时，底座也可以与其他的移动平台如机器人等进行连接，以提供自动化的喷洒作业。当然，本实施例中的第一底座1为u型结构仅为参考的实施方式，不能理解为对本方案的限定，具体实施过程中，也可以选用其他类型结构以实现良好的支撑。
32.本实施例中的第二舵机3上固定设置有第二底座32，第二底座32连接于第一舵机2的输出端。具体地，第二底座32为一侧面为敞口的中空长方体结构，第一舵机2的输出端与长方体结构的底面固定连接，第二舵机3经敞口插入中空长方体结构中并与长方体结构的侧壁螺纹连接，这样，第一舵机2的输出端与第二舵机3的输出端即为相垂直，即第一舵机2带动第二底座32及第二舵机3整体在水平面上转动，第二舵机3带动支撑架4在竖直面上转动，通过第二底座32连接第一舵机2与第二舵机3，第一舵机2输出端的运动可带动第二底座32与第二舵机3进行转动，再配合第二舵机3的转动，可以实现支撑架4在水平360
°
及竖直180
°
的角度调节。
33.本实施例中的连接结构13为设置于侧板12远离底板11一端且外翻的侧裙，侧裙上设置有螺栓孔14。通过外翻的侧裙增大第一底座1与外部移动平台的接触面积，从而可以减
小第一底座1对外部移动平台的压强，即可以增大第一底座1的整体承载能力，并且，更大的接触面积可以提高装置的整体稳定性，避免装置或舵机在转动过程中出现晃动而影响喷洒的方向。
34.为了使装置整体更为紧凑，同时降低装置的重心，提高其稳定性，本实施例中的底板11设置有沿侧板12延伸方向贯穿底板11的通孔111，第一舵机2经通孔111插入第一底座1中并与底板11可拆卸连接，由于第一底座1为u型结构，第一舵机2经通孔111插入第一底座1的内部，被u型结构包围，即可避免第一舵机2安装在第一底座1上时而造成装置整体高度过高带来的重心过高。
35.本实施例中的支撑架4为h型结构，h型结构的一端与第二舵机3的输出端固定连接，另一端与喷头5、追踪装置固定连接。具体地，h型结构一端的一侧与第二舵机3的输出端固定连接，另一侧与第二底座32相对于其豁口的一侧转动连接；h型结构的另一端一外侧壁与喷头5、驱动电机61固定连接，h型结构的顶部可以装载相应的喷洒液。通过h型结构的支撑架4连接第二舵机3与喷头5、追踪装置，这样支撑架4两侧均有转动连接的关系，两侧的支撑同样可以提高对喷头5的承载能力，并且，两侧的支撑同时也能够提高其支撑的稳定性。值得注意的是，本实施例中的支撑架4为h型结构仅为参考的实施方式，不能理解为对本方案的限定，具体实施过程中，当然也可以将支撑架4设置为其他类型的结构以实现本方案的功能。
36.本实施例中的第一舵机2的输出端连接有第一舵盘21，第一舵盘21所在平面与底板11平行，第二底座32安装于第一舵盘21上。具体地，第一舵盘21应突出于底板11所在平面，这样第一舵盘21与第二底座32相连后，第一舵机2驱动第一舵盘21的转动，从而第一舵盘21带动第二底座32的转动不会受到第一底座1的干涉。
37.本实施例中的第二舵机3的输出端连接有第二舵盘31，第二舵盘31所在平面与第一舵盘21所在平面相垂直，h型结构的支撑架4一端与第二舵盘31固定连接。具体地，第二舵盘31的应当突出于第二底座32的豁口，这样第二舵机3带动第二舵盘31的转动，第二舵盘31带动支撑架4在竖直面上转动，这样第二底座32不会干涉支撑架4的转动，但是由于第一底座1需要对整个装置进行支撑，因此，第一底座1一般较大，第一底座1一般会干涉支撑架4继续向下的转动，因此，第二舵机3只能带动支撑架4在第一底座1的上方转动，也即喷头5在竖直方向仅能实现180
°
的角度改变。
38.需要说明的是，本实施例中通过农药喷洒对喷洒机械臂的功能进行说明仅为参考的实施方式，不能理解为对本方案的限定，本实施例中的喷洒机械臂当然还可以应用于其他的流体喷洒作业中，如消防灭火等。
39.实施例2：
40.本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中侧裙与侧板12相连的位置倒有圆角，这样侧裙与侧板12可以一体成型，并提高相连位置的结构强度，进一步提高第一底座1的承载重量。
41.实施例3：
42.本实施例与实施例1或实施例2的区别仅在于，本实施例中的喷头5还连通设置有用于与外部水泵连通的导水管51，导水管51远离喷头5的一端还设置有快接头，这样可以方便连接外部的水源或其他的流体源，提高整体的作业效率。
43.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
44.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
45.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。