一种基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人

1.本实用新型涉及农业工程与机器人领域，具体是一种红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人。


背景技术：

2.在我国农业生产的打药与灌溉环节中，存在着劳动力投入大、自动化程度低、精细化程度低以及资源浪费等问题，且现有打药灌溉设备无法根据植株高度自动调节打药和喷灌高度(具体如cn211322396u)，在植株间的空隙位置打药灌溉仍然会进行工作，造成了资源的浪费。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，以解决上述背景技术中提出的无法根据植株高度和空隙位置进行打药的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，包括：车体；喷药装置，设置于所述车体，其中，所述喷药装置包括：
6.第一立板，设置于所述车体；
7.至少2个红外光电传感器，设置于所述第一立板的不同高度位置上；
8.曲柄摇杆机构，设置于所述第一立板；
9.喷头，设置于所述曲柄摇杆机构；
10.药液箱，设置于所述车体，并与所述喷头连通；
11.控制器，设置于所述车体；
12.其中，所述曲柄摇杆机构用于调整所述喷头的高度；
13.所述红外光电传感器用于感应植株；
14.所述红外光电传感器、所述曲柄摇杆机构、所述喷头均与所述控制器连接；
15.当所述红外光电传感器感应到植株时，所述控制器控制所述曲柄摇杆机构以调整所述喷头的高度。
16.所述的基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，其中，所述曲柄摇杆机构包括：
17.第一驱动件，设置于所述第一立板并与所述控制器连接；
18.第一曲柄，所述第一曲柄的第一端固定设置于所述第一驱动件的输出轴；
19.第二曲柄，所述第二曲柄的第一端转动设置于所述第一立板；
20.连杆，两端分别与所述第一曲柄的第二端、所述第二曲柄的中部转动连接；
21.其中，所述喷头设置于所述第二曲柄的第二端。
22.所述的基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，其中，所述喷头有两个，分别位于所述第二曲柄的两侧，两个所述喷头的喷液口分别朝向所述车体的两侧。
23.所述的基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，其中，所述红外光电传感器位于所述喷头朝向所述车体的车头的一侧。
24.所述的基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，其中，所述间歇式喷药灌溉机器人还包括：
25.灌溉装置，设置于所述车体，且位于所述喷头下方。
26.所述的基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，其中，所述灌溉装置包括：
27.第二立板，设置于所述车体；
28.伸出机构，设置于所述第二立板，并与所述控制器连接；
29.灌溉头，设置于所述伸出机构；
30.水箱，设置于所述车体，并与所述灌溉头连通；
31.其中，所述灌溉头与所述控制器连接。
32.所述的基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，其中，所述伸出机构包括：
33.第二驱动件，设置于所述第二立板，并与所述控制器连接；
34.齿轮，设置于所述第二驱动件的输出轴；
35.齿条，与所述齿轮啮合；
36.伸出板，与所述齿条固定连接，且与所述第二立板滑动连接；
37.其中，所述灌溉头设置于所述伸出板。
38.所述的基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，其中，所述齿条有两个，分别位于所述齿轮的两侧；
39.所述伸出板有两个，分别连接于对应的齿条；
40.所述灌溉头有两个，分别设置于对应的伸出板；
41.两个所述灌溉头的出水口分别朝向所述车体的两侧。
42.所述的基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，其中，所述间歇式喷药灌溉机器人还包括：
43.遥控端，与所述控制器通信连接；
44.摄像头模块，设置于所述车体，并与所述遥控端通信连接。
45.所述的基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，其中，所述车体采用履带车车体。
46.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过不同高度位置上的红外光电传感器感应到，并通过控制器控制曲柄摇杆机构调整喷头的高度，实现喷药高度可调，且该喷药灌溉机器人只在有植株的位置进行喷药间歇式作业，在植株间行进时(即不存在植株时)暂停作业，以此节约能源与水、药资源。
附图说明
47.图1为本实用新型实施例中机器人的结构示意图。
48.图2为本实用新型实施例中机器人的主体结构立体图。
49.图3为本实用新型实施例中机器人的喷药装置结构示意图。
50.图4为本实用新型实施例中机器人的灌溉装置结构示意图。
51.图5为本实用新型实施例中机器人的电路系统图。
52.图6为本实用新型实施例中机器人的程序设计流程图。
53.附图标记说明：1-车体，2-行动履带，3-车轮，4-曲柄摇杆机构，5-喷药装置，6-伸出机构，7-灌溉装置，8-药液箱，9-进液口，10-红外光电传感器，11-喷头，12-第一驱动件，13-直线导轨，14-齿条，15-伸出板，16-齿轮，17-水箱，18-进水口。
具体实施方式
54.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
55.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本实用新型的限制。
56.如图1和图2所示，本实用新型提供了一种基于红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，包括：
57.车体1；
58.喷药装置5，设置于所述车体1，所述喷药装置5包括：
59.第一立板，设置于所述车体1；
60.至少2个红外光电传感器10，设置于所述第一立板的不同高度位置上；
61.曲柄摇杆机构4，设置于所述第一立板；
62.喷头11，设置于所述曲柄摇杆机构4；
63.药液箱8，设置于所述车体1，并与所述喷头11连通；
64.控制器，设置于所述车体1；
65.其中，所述曲柄摇杆机构4用于调整所述喷头11的高度；
66.所述红外光电传感器10用于感应植株；
67.所述红外光电传感器10、所述曲柄摇杆机构4、所述喷头11均与所述控制器连接；
68.当所述红外光电传感器10感应到植株时，所述控制器控制所述曲柄摇杆机构4以调整所述喷头11的高度。
69.具体地，药液箱8用于存储药液，药液从药液箱8中流动至喷头11，经喷头11喷出。喷头11具有开启/闭合功能，喷头11与控制器连接，通过控制喷头11开启进行喷药，或者控制喷头11闭合停止喷药。为了进一步控制药液的喷出的速度，药液箱8上可以设置水泵，水泵与控制器连接，通过水泵控制流动至喷头11的药液量和速度。当然，还可以利用药液箱8内药液的重力，流动至喷头11进行喷药。曲柄摇杆机构4用于调整碰头的高度，红外光电传感器10用于感应待喷药植株，当不存在待喷药植株时，红外光电传感器发出的红外线无法经过植株反射回来，则不需要喷药。当存在待喷药植株时，红外光电传感器发出的红外线会经过植株反射回来被红外光电传感器接收到，则需要喷药。由于红外光电传感器有至少2个，且分布在第一立板的不同高度位置上，对于不同高度的植株，可以通过不同高度位置上的红外光电传感器感应到，并通过控制器控制曲柄摇杆机构4调整喷头11的高度，以便对植
株进行充分喷药。
70.需要说明的是，若植株较高，则较高位置的红外光电传感器和较低位置的红外光电传感器都会感应到植株；若植株较低，则较高位置的红外光电传感器感应不到植株，而较低位置的红外光电传感器感应到植株。在喷药的过程中，曲柄摇杆机构4可以是不断调整喷头11的高度，以便对植株不同高度位置进行充分喷药。
71.本技术公开一种红外光电传感器的间歇式喷药灌溉机器人，实现喷药高度可调，且该喷药灌溉机器人只在有植株的位置进行喷药间歇式作业，在植株间行进时(即不存在植株时)暂停作业，以此节约能源与水、药资源。这对促进我国喷药灌溉设备的性能、提高我国农业机械水平具有重要意义。
72.如图3所示，在一个较佳实现方式中，所述曲柄摇杆机构4包括：
73.第一驱动件12，设置于所述第一立板并与所述控制器连接；
74.第一曲柄，所述第一曲柄的第一端固定设置于所述第一驱动件12的输出轴；
75.第二曲柄，所述第二曲柄的第一端转动设置于所述第一立板；
76.连杆，两端分别与所述第一曲柄的第二端、所述第二曲柄的中部转动连接；
77.其中，所述喷头11设置于所述第二曲柄的第二端。
78.具体地，通过控制器控制第一驱动件12的输出轴转动，从而带动第一曲柄以第一曲柄的第一端为圆心转动，在连杆的带动下，第二曲柄也以第二曲柄的第一端为圆心转动，从而调整第二曲柄的第二端的喷头11的高度。第一驱动件12可以采用舵机。
79.为了增加喷头11的高度的调整范围，第一曲柄的长度小于第二曲柄的长度，第二曲柄转动形成的圆更大，高度的改变量也就更大。
80.如图2所示，在一个较佳实现方式中，所述喷头11有两个，分别位于所述第二曲柄的两侧，两个所述喷头11的喷液口分别朝向所述车体1的两侧。
81.具体地，植株通常是成多排栽植的，相邻两排之间有一定的间距，机器人可以在该间距内移动并进行喷药，在喷药时可以对相邻两排植株进行喷药。因此，可以设置两个喷头11，分别对相邻两排植株进行喷药。两个喷头11相背离设置，朝向机器人的两侧。当然，喷头11的数量还可以根据需要进行设置，例如，设置2个以上的喷头11，每一侧有2个及以上的喷头11。
82.如图1所示，在一个较佳实现方式中，所述红外光电传感器位于所述喷头11朝向所述车体1的车头的一侧。具体地，红外光电传感器位于靠近车头的位置，而喷头11位于靠近车尾的位置，当车体1向前行进时，如果遇到植株，被红外光电传感器检测到，则可以采用喷头11进行喷药。由于从检测到植株到控制喷药之间会有短时间延迟，这段时间内，车体1是不断前进的，通过将红外光电传感器前置，且喷头11后置，有利于对植株进行充分喷药。
83.如图1和图2所示，在一个较佳实现方式中，所述间歇式喷药灌溉机器人还包括：
84.灌溉装置7，设置于所述车体1，且位于所述喷头11下方。
85.具体地，灌溉装置7用于对植株进行浇水灌溉，灌溉装置7设置于喷头11下方，主要对植株的下部树干进行灌溉，不容易洗去树叶上刚喷的药。
86.如图2和图4所示，在一个较佳实现方式中，所述灌溉装置7包括：
87.第二立板，设置于所述车体1；
88.伸出机构6，设置于所述第二立板，并与所述控制器连接；
89.灌溉头，设置于所述伸出机构6；
90.水箱17，设置于所述车体1，并与所述灌溉头连通；
91.其中，所述灌溉头与所述控制器连接。
92.具体地，由于灌溉装置7主要是对植株的树干进行灌溉，树干距离车体1的距离较远，需要设置伸出机构6调整灌溉头与植株的距离。灌溉头具有开启/闭合功能，灌溉头与控制器连接，通过控制灌溉头开启进行灌溉，或者控制灌溉头闭合停止灌溉。为了进一步控制水的浇灌的速度，水箱17上可以设置水泵，水泵与控制器连接，通过水泵控制流动至灌溉头的水流量和速度。当然，还可以利用水箱17内水的重力，流动至灌溉头进行灌溉。
93.如图4所示，在一个较佳实现方式中，所述伸出机构6包括：
94.第二驱动件，设置于所述第二立板，并与所述控制器连接；
95.齿轮，设置于所述第二驱动件的输出轴；
96.齿条14，与所述齿轮啮合；
97.伸出板15，与所述齿条14固定连接，且与所述第二立板滑动连接；
98.其中，所述灌溉头设置于所述伸出板15。
99.具体地，第二驱动件驱动齿轮转动，并带动齿条14移动，则伸出板15伸出第二立板外，灌溉头可以靠近植株的树干进行灌溉。第二立板上设置直线导轨13，直线导轨13上设置有滑块，滑块与伸出板15连接，滑块可在直线导轨13上滑动，从而带动伸出板15滑动。
100.在一个较佳实现方式中，所述齿条14有两个，分别位于所述齿轮的两侧；
101.所述伸出板15有两个，分别连接于对应的齿条14；
102.所述灌溉头有两个，分别设置于对应的伸出板15；
103.两个所述灌溉头的出水口分别朝向所述车体1的两侧。
104.具体地，在灌溉时，也可以对相邻两排植株进行灌溉，两个伸出板15的伸出方向相背离设置，两个齿条14分别位于齿轮的上下两侧，当齿轮转动时，两个齿条14分别朝向车体1左右两侧移动，从而带动两个伸出板15朝车体1左右两侧伸出。
105.在一个较佳实现方式中，所述间歇式喷药灌溉机器人还包括：
106.遥控端，与所述控制器通信连接；
107.摄像头模块，设置于所述车体1，并与所述遥控端通信连接。
108.具体地，为了实现远程控制机器人进行喷药和灌溉，采用遥控端向控制器发送控制指令。为了进一步可视化显示机器人所处场景，在车体1上设置摄像头模块，拍摄车体1前的图像，并发送至遥控端，在遥控端可以配置显示器对该图像进行显示。
109.如图6所示，遥控端可以采用手机，在手机上安装app，对机器人进行控制。例如，控制车体前进、后退、左转、右转等。还可以控制曲柄摇杆机构4升降喷头11，还可以控制水泵的开关。
110.在一个较佳实现方式中，所述车体1采用履带车车体。
111.具体地，履带车车体两侧分别设有多个车轮3，在履带车车体两侧分别设有一个行动履带2，车轮3与行动履带2内侧相啮合，通过车轮3转动带动行动履带2运行进而驱使履带车车体移动。
112.如图1和图2所示，药液箱8和水箱17内可以设置水位传感器，以便从进液口9为药液箱8补充药液，从进水口18为水箱17补充水。如图5所示，控制器包括控制主板、芯片以及
电源模块，控制主板采用stm32f103c8t6型号控制主板，芯片采用l298n型号芯片。
113.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
114.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。