一种小拱棚智能高效管理机及其控制方法与流程

本申请涉及农业设备技术领域，具体涉及一种小拱棚智能高效管理机及其控制方法。

背景技术：

现代农业生产中，小拱棚在蔬菜栽培、育苗等方面的应用越来越广泛。传统的小拱棚一般是利用竹木、钢材等材料作为棚架，并覆盖塑料薄膜，搭成拱形棚，能够提早或延迟蔬菜供应，特别是北方地区能在早春和晚秋淡季供应鲜嫩蔬菜，从而提高蔬菜供应量和新鲜度，同时有利于减少病虫害，防御自然灾害，增加经济效益。拱棚覆膜技术使田间土壤中有限积温增加，农作物生育期相对延长，解决了冷害、旱地的增产问题。

随着机械设备制造业的发展，现有技术中对于大规模的小拱棚搭建利用机械作业完成。由于与人工搭建不同的是，机械设备搭建可能会存在对薄膜的剐蹭，因此选取的薄膜为相对厚度较厚的薄膜。如果露天拱棚附着较多尘土后透光性较差，则增温保温效果变差，并且在搭建过程中对薄膜的损坏也影响了薄膜的回收再利用。

技术实现要素：

本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种小拱棚智能高效管理机，包括行走机构、薄膜清洗装置、压膜装置、图像采集装置和控制器，其中：所述行走机构包括一车架，所述车架为包括一半圆形架构的车架，所述薄膜清洗装置包括第一半圆环薄壁、第二半圆环薄壁、滚轮毛刷、驱动电机和双输出反向减速器，所述第一半圆环薄壁和所述第二半圆环薄壁分别平行设置在所述车架的半圆形架下端，且所述第一半圆环薄壁和所述第二半圆环薄壁的两端分别与所述车架固定连接，所述滚轮毛刷通过转轴设置在所述第一半圆环薄壁和所述第二半圆环薄壁之间，所述驱动电机设置在所述第二半圆环薄壁上，所述驱动电机的输出轴套接所述双输出反向减速器，所述转轴对应所述第二半圆环薄壁一端设置有挠性联轴器，所述双输出反向减速器两端的转轴通过所述挠性联轴器与所述转轴滑动连接；所述压膜装置包括第一压膜支架和第二压膜支架，所述第一压膜支架和第二压膜支架分别设置在所述车架对应所述第一半圆环薄壁的两侧，每个压膜支架上均设置有覆土盘和压膜轮，所述覆土盘和所述压膜轮均与压膜支架活动连接；所述图像采集装置固定设置在所述车架的上端，且当所述管理机作业时，所述图像采集装置的镜头朝向拱棚薄膜；所述控制器固定设置在所述车架上，所述驱动电机和所述图像采集装置均与所述控制器电连接。

采用上述实现方式，行走机构控制管理机沿着小拱棚行走，在行走过程中通过薄膜清洗装置和压膜装置完成薄膜的清洗和压膜操作，并且图像采集装置可以在作业过程中获取薄膜的破损信息，方便后期修复。通过上述装置，可以使得薄膜的透光性得到提高，并且也可以为后期薄膜的修复提供准确的薄膜破损信息。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述滚轮毛刷设置有多个，多个所述滚轮毛刷均匀设置在所述第一半圆环薄壁和所述第二半圆环薄壁之间，多个所述滚轮毛刷的转轴通过所述挠性联轴器滑动连接。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述行走机构还包括转向装置和驱动装置，所述驱动装置设置在所述车架对应半圆形架构上端的一侧，所述转向装置包括转向横拉杆、第一转向节臂、第二转向节臂、第一连接杆、第二连接杆、第一转向轮和第二转向轮所述第一连接杆和所述第二连接杆，分别设置在所述车架对应所述第一半圆环薄壁的两侧，所述第一连接杆的一端与所述第一转向轮固定连接，所述第二连接杆的一端与所述第二转向轮固定连接，所述第一连接杆的另一端通过所述第一转向节臂与所述转向横拉杆的一端活动连接，所述第二连接杆的另一端通过所述第二转向节臂与所述转向横拉杆的另一端活动连接，所述第二转向节臂通过一直拉杆与一转向液压缸活动连接，所述转向液压缸通过一三位四通电磁阀与所述控制器电连接。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述驱动装置包括发动机、变速箱和齿轮泵，所述发动机固定设置在所述车架靠近所述薄膜清洗装置上端的位置，所述变速箱设置在所述车架顶端，所述齿轮泵固定设置在靠近所述第二半圆环薄壁的车架上，所述齿轮泵的转轴通过一联轴器与所述发动机的输出转轴滑动连接，所述发动机的输出转轴与所述变速箱滑动连接，所述变速箱上设置有张紧轮，所述张紧轮通过拉线与连一拉线液压缸，所述拉线液压缸通过一二位五通电磁阀与所述控制器电连接。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述第一半圆环薄壁和所述第二半圆环薄壁的两端与所述车架之间设置锁紧销，所述锁紧销两端分别与所述车架和半圆环薄壁固定连接。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述第一半圆环薄壁和所述第二半圆环薄壁的两端均设置有多个限位孔，根据销功能的大小，所述锁紧销连接不同的所述限位孔，以使得所述管理机适应不同尺寸的小拱棚。

结合第一方面或第一方面第一至五种任一可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述车架对应所述第二半圆环薄壁一侧的地步设置有两个行走轮，所述行走轮分别与所述车架活动连接。

结合第一方面第六种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述图像采集装置为高清摄像机，所述高清摄像机通过摄像机底座与所述车架相连接，摄像机底座一端与所述车架固定连接，另一端与所述高清摄像机活动连接。

结合第一方面第七种可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，还包括一电源，所述电源固定设置在所述车架上，所述电源与所述管理机上的用电器件电连接。

第二方面，本申请实施例提供了一种小拱棚智能高效管理机控制方法，控制如第一方面或第一方面任一所述的小拱棚智能高效管理机，所述方法包括：通过图像采集装置获取需要作业的小拱棚信息，控制器根据所述小拱棚信息确定作业的起始坐标和作业路径；行走机构的驱动装置控制车体行驶，转向装置控制所述车体按照所述作业路径行驶，以使得所述车体不偏离所述作业路径；在行驶过程中完成对小拱棚的薄膜清洗和压膜作业，并且在行驶过程中通过所述图像采集装置获取小拱棚的薄膜破损信息，所述薄膜破损信息用于后期对薄膜进行修复。作为优选，控制器可选用stm32系列单片机控制器。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种小拱棚智能高效管理机的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种薄膜清洗装置的结构示意图

图3为图2中a处局部放大示意图；

图4为本申请实施例提供的一种小拱棚智能高效管理机的正视图；

图5为本申请实施例提供的一种小拱棚智能高效管理机的侧视图；

图6为图5中b处局部放大示意图

图7为本申请实施例提供的一种小拱棚智能高效管理机的后视图；

图8为本申请实施例提供的一种小拱棚智能高效管理机控制方法的流程示意图；

图1-8中，符号表示为：

1-行走机构，2-薄膜清洗装置，3-压膜装置，4-图像采集装置，5-控制器，6-车架，7-第一半圆环薄壁，8-第二半圆环薄壁，9-滚轮毛刷，10-双输出反向减速器，11-挠性联轴器，12-第一压膜支架，13-第二压膜支架，14-覆土盘，15-压膜轮，16-转向装置，17-驱动装置，18-转向横拉杆，19-第一转向节臂，20-第二转向节臂，21-第一连接杆，22-第二连接杆，23-第一转向轮，24-第二转向轮，25-三位四通电磁阀，26-发动机，27-变速箱，28-齿轮泵，29-联轴器，30-张紧轮，31-拉线液压缸，32-锁紧销，33-限位孔，34-行走轮，35-电源，36-直拉杆，37-转向液压缸。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图1为本申请实施例提供的一种小拱棚智能高效管理机的结构示意图，参见图1，小拱棚智能高效管理机包括：行走机构1、薄膜清洗装置2、压膜装置3、图像采集装置4和控制器5。

所述行走机构1包括一车架6，所述车架6为包括一半圆形架构的车架，参见图2和图3，所述薄膜清洗装置2包括第一半圆环薄壁7、第二半圆环薄壁8、滚轮毛刷9、驱动电机和双输出反向减速器10。所述第一半圆环薄壁7和所述第二半圆环薄壁8分别平行设置在所述车架6的半圆形架下端，且所述第一半圆环薄壁7和所述第二半圆环薄壁8的两端分别与所述车架6固定连接，所述滚轮毛刷9通过转轴设置在所述第一半圆环薄壁7和所述第二半圆环薄壁8之间，所述驱动电机设置在所述第二半圆环薄壁8上，所述驱动电机的输出轴套接所述双输出反向减速器10，所述转轴对应所述第二半圆环薄壁8一端设置有挠性联轴器11，所述双输出反向减速器10两端的转轴通过所述挠性联轴器11与所述转轴滑动连接。

所述压膜装置3包括第一压膜支架12和第二压膜支架13，所述第一压膜支架12和第二压膜支架13分别设置在所述车架6对应所述第一半圆环薄壁7的两侧，每个压膜支架上均设置有覆土盘14和压膜轮15，所述覆土盘14和所述压膜轮15均与压膜支架活动连接。所述图像采集装置4固定设置在所述车架6的上端，且当所述管理机作业时，所述图像采集装4的镜头朝向拱棚薄膜。

所述控制器5固定设置在所述车架6上，所述驱动电机和所述图像采集装置4均与所述控制器5电连接。本实施例中，所述图像采集装置4为高清摄像机，所述高清摄像机通过摄像机底座与所述车架6相连接，摄像机底座一端与所述车架6固定连接，另一端与所述高清摄像机活动连接。

进一步地，为了实现将小拱棚薄膜清理干净，所述滚轮毛刷9设置有多个，多个所述滚轮毛刷9均匀设置在所述第一半圆环薄壁7和所述第二半圆环薄壁8之间，多个所述滚轮毛刷9的转轴通过所述挠性联轴器11滑动连接。

本实施例中，所述行走机构1还包括转向装置16和驱动装置17，所述驱动装置17设置在所述车架6对应半圆形架构上端的一侧。参见图4，所述转向装置16包括转向横拉杆18、第一转向节臂,19、第二转向节臂20、第一连接杆21、第二连接杆22、第一转向轮23和第二转向轮24。所述第一连接杆21和所述第二连接杆22分别设置在所述车架6对应所述第一半圆环薄壁7的两侧，所述第一连接杆21的一端与所述第一转向轮23固定连接，所述第二连接杆22的一端与所述第二转向轮24固定连接，所述第一连接杆21的另一端通过所述第一转向节臂19与所述转向横拉杆18的一端活动连接，所述第二连接杆22的另一端通过所述第二转向节臂20与所述转向横拉杆18的另一端活动连接，所述第二转向节臂20通过一直拉杆36与一转向液压缸37活动连接，所述转向液压缸37通过一三位四通电磁阀25与所述控制器5电连接。

参见图5-6，所述驱动装置17包括发动机26、变速箱27和齿轮泵28，所述发动机26固定设置在所述车架6靠近所述薄膜清洗装置2上端的位置，所述变速箱27设置在所述车架6顶端，所述齿轮泵28固定设置在靠近所述第二半圆环薄壁8的车架6上。所述齿轮泵28的转轴通过一联轴器29与所述发动机26的输出转轴滑动连接，所述发动机26的输出转轴与所述变速箱27滑动连接，所述变速箱27上设置有张紧轮30，所述张紧轮30通过拉线与连一拉线液压缸31，所述拉线液压缸31通过一二位五通电磁阀与所述控制器5电连接。

参见图7，所述第一半圆环薄壁,7和所述第二半圆环薄壁8的两端与所述车架6之间设置锁紧销32，所述锁紧销32两端分别与所述车架6和半圆环薄壁固定连接。进一步地，所述第一半圆环薄壁7和所述第二半圆环薄壁8的两端均设置有多个限位孔33，根据销功能的大小，所述锁紧销32连接不同的所述限位孔33，以使得所述管理机适应不同尺寸的小拱棚。

本实施例提供的小拱棚智能高效管理机，所述车架6对应所述第二半圆环薄壁8一侧的地步设置有两个行走轮34，所述行走轮34分别与所述车架6活动连接。行走轮34不仅可以保证管理机的行走，还有辅助缓冲的作用。还包括一电源35，所述电源35固定设置在所述车架6上，所述电源35与所述管理机上的用电器件电连接，保证用电器件的正常运行。

由上述实施例可知，本实施例提供了一种小拱棚智能高效管理机，包括行走机构1、薄膜清洗装置2、压膜装置3、图像采集装置4和控制器5，其中：所述行走机构1包括一车架6，所述车架6为包括一半圆形架构的车架，所述薄膜清洗装置2包括第一半圆环薄壁7、第二半圆环薄壁8、滚轮毛刷9、驱动电机和双输出反向减速器10，所述第一半圆环薄壁7和所述第二半圆环薄壁8分别平行设置在所述车架6的半圆形架下端，且所述第一半圆环薄壁7和所述第二半圆环薄壁8的两端分别与所述车架6固定连接，所述滚轮毛刷9通过转轴设置在所述第一半圆环薄壁7和所述第二半圆环薄壁8之间，所述驱动电机设置在所述第二半圆环薄壁8上，所述驱动电机的输出轴套接所述双输出反向减速器10，所述转轴对应所述第二半圆环薄壁8一端设置有挠性联轴器11，所述双输出反向减速器10两端的转轴通过所述挠性联轴器11与所述转轴滑动连接。所述压膜装置3包括第一压膜支架12和第二压膜支架13，所述第一压膜支架12和第二压膜支架13分别设置在所述车架6对应所述第一半圆环薄壁7的两侧，每个压膜支架上均设置有覆土盘14和压膜轮15，所述覆土盘14和所述压膜轮15均与压膜支架活动连接；所述图像采集装置4固定设置在所述车架6的上端，且当所述管理机作业时，所述图像采集装置4的镜头朝向拱棚薄膜；所述控制器5固定设置在所述车架6上，所述驱动电机和所述图像采集装置4均与所述控制器电连接。行走机构1控制管理机沿着小拱棚行走，在行走过程中通过薄膜清洗装置2和压膜装置3完成薄膜的清洗和压膜操作，并且图像采集装置4可以在作业过程中获取薄膜的破损信息，方便后期修复。通过上述装置，可以使得薄膜的透光性得到提高，并且也可以为后期薄膜的修复提供准确的薄膜破损信息。

与上述实施例提供的一种小拱棚智能高效管理机相对应，本申请还提供了一种小拱棚智能高效管理机控制方法的实施例。参见图8，所述方法包括：

s101，通过图像采集装置4获取需要作业的小拱棚信息，所述控制器5根据所述小拱棚信息确定作业的起始坐标和作业路径。

接通电源35，启动管理机开始运转，通过图像采集装置4获取小拱棚图像信息，图像采集装置4将图像信息传输给控制器5，控制器5计算处理进行作业的小拱棚的起始坐标和作业路径。

s102，行走机构1的驱动装置17控制车体行驶，转向装置16控制所述车体按照所述作业路径行驶，以使得所述车体不偏离所述作业路径。

控制器5通过二位五通电磁阀工作使张紧轮30张紧皮带，车体行进。通过三位四通电磁阀25工作控制转向液压缸37工作，带动车体转向。图像采集装置4实时采集小拱棚形状图像信息传输给控制器5，控制器5的驱动装置17和转向装置16保证车体沿小拱棚搭建的外形行进和工作，以使得所述车体不偏离所述作业路径。

s103，在行驶过程中完成对小拱棚的薄膜清洗和压膜作业，并且在行驶过程中通过所述图像采集装置4获取小拱棚的薄膜破损信息。

在管理机行进过程中，启动薄膜清洗装置2的驱动电机，电机带动滚轮毛刷9旋转，完成薄膜清洗工作。对于薄膜外表面附着较多尘土的区域，通过控制器5调速驱动电机和车体前进速度，提高滚轮毛刷9转速实现对该区域重点清洗，反之则降低滚轮毛刷9的转速。管理机行进中，同时带动覆土盘14转动覆土，压膜轮15完成压膜工作。图像采集装置4拍摄小拱棚薄膜图像传输给控制器5，记录薄膜破损位置及破损情况，完成清洗工作后，控制器5与上位机通信上报薄膜破损信息，所述薄膜破损信息用于后期对薄膜进行修复。

本申请说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于方法实施例而言，由于其中的小拱棚智能高效管理机的结构与小拱棚智能高效管理机实施例的相同，所以描述的比较简单，相关之处参见小拱棚智能高效管理机实施例中的说明即可。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。