一种可变多角度树冠仿形喷药机及喷药方法与流程

文档序号：19241100发布日期：2019-11-27 19:11阅读：407来源：国知局

本发明涉及农机技术领域，具体涉及一种可变多角度树冠仿形喷药机及喷药方法。

背景技术：

目前，果园喷药大部分依靠人力喷洒，费时费力，易造成果园喷洒不均匀，农药利用率低；且农药对人体存在危害，长期人工作业可能导致身体健康受到损害。

果园内种植着各种各样的果树，要想收获更多的果实，需要不定期的对果树进行喷洒药液。目前，果树喷药已由传统的肩背手动式向机械化方式改进，机械式的果树喷药机是将药液箱安装在车辆上，并将多个喷头安装于车辆两侧，通过车辆的行进配合喷头喷药来完成果树的喷药作业。但由于果树的密度不同，形状不一，树叶将相互遮蔽，车辆行进一次喷头很难对果树完全喷施到位，需要喷药车往返喷药，喷药效率不高，且喷药的均匀度差，在果树之间喷药造成浪费的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种可变多角度树冠仿形喷药机及喷药方法，实现变量喷洒，针对树冠茂密区域可加大喷药量，稀疏树冠降低药量，同时在树间隙不喷药，节约药量，降低对环境污染。

本发明采用如下技术方案：

一种可变多角度树冠仿形喷药机，包括施药机、药箱、外伸缩杆、伸缩支架、悬臂、伺服电机、转动杆、喷杆，所述施药机为小车形状，所述施药机上表面设置有凹槽，所述施药机用于施药时在果树之间移动；所述药箱为长方体形状，所述药箱放置于所述施药机上表面的凹槽内，所述药箱用于容纳药液；所述外伸缩杆为空心形状，所述外伸缩杆的数量为四个，分别固定设置在所述药箱的四角，所述伸缩支架由一个长方体板和四个支脚组成，所述四个支脚固定安装在所述长方体板的四角，所述四个支脚分别伸入到所述四个伸缩支架的内部，用于升降所述长方体板；所述悬臂安装在所述长方体板的下表面，所述悬臂的两端伸出长方体板并设置在施药机的左右两侧，所述悬臂两端的上表面固定设置有伺服电机，所述悬臂两端的下表面设置有转动杆，所述转动杆的一端与所述伺服电机的输出轴连接，所述转动杆以伺服电机的输出轴为圆心作圆周运动，所述转动杆远离所述伺服电机输出轴的一端连接有喷杆，所述喷杆竖直向下并随着转动杆一起作圆周运动，所述喷杆连接所述药箱，所述喷杆上设置有喷头，所述喷头用于给果树喷药；所述施药机前表面还设置有激光雷达，所述激光雷达用于对果树位置和树冠形状进行检测；所述施药机内部包括控制器，所述控制器连接所述伸缩支架、药箱、伺服电机，所述控制器用于控制伸缩支架的伸缩、喷杆喷出的药量、伺服电机的启动。

进一步地，所述悬臂两端伸出所述长方体板的部分长度相等，所述悬臂两端均伸出到所述果树树冠上方，使所述伺服电机与所述果树树冠在同一条轴线上。

进一步地，所述喷头的数量为多个，均匀分布在所述喷杆的一侧。

进一步地，所述喷头的喷射方向正对所述转动杆连接所述伺服电机输出轴的一端。

进一步地，所述激光雷达竖直设置在施药机的前表面。

进一步地，所述喷杆可拆卸的安装在转动杆远离伺服电机的一端。

一种可多变角度树冠仿形喷药机喷药方法，包括：

s1、在施药机开始工作时激光雷达对果树位置和树冠形状进行检测；控制器控制伸缩支架的四个支脚上升，使悬臂两端能够同时处于树冠的上方；

s2、激光雷达检测到果树时，控制器控制悬臂两端的伺服电机启动，带动转动杆转动，转动杆带动喷杆转动；

s3、当伺服电机的输出轴与果树树冠在同一条轴线上时，控制器控制药箱对喷杆进药，喷杆围绕果树喷药，同时对激光雷达检测到的树冠茂密的果树，控制器控制药箱加大对喷杆的进药量，在喷药过程中，喷头始终对准树冠；

s4、在喷完第一对果树后，喷杆转动到两个同侧的果树之间，喷头对准已喷完药的果树，背对下一颗即将喷药的果树，此时，控制器控制药箱停止对喷杆进药，喷头停止喷药；

s5、在施药机继续移动到下一对果树之间的过程中，激光雷达对对下一对果树的位置和树冠形状进行监测，同时伺服电机驱动转动杆反向转动180度，转动杆带动喷杆反向转动180度，在施药机移动到下一对果树之间时，喷杆转动到同侧的上一颗喷药完成的果树与即将喷药的果树之间，且喷头对准即将喷药的果树，背对已经喷完药的果树；

s6、当伺服电机与即将喷药的果树树冠在同一条轴线上时，控制器控制药箱对喷杆进药，喷杆围绕果树喷药，同时对激光雷达检测到的树冠茂密的果树，控制器控制药箱加大对喷杆的进药量；

s7、循环上述步骤，直到喷完所有需要喷药的果树。

本发明的有益效果为：

(1)使用激光雷达与多角度仿形机构，实现树冠仿形喷洒，提高喷洒面积和施药效果。

(2)实现变量喷洒，针对树冠茂密区域可加大喷药量，稀疏树冠降低药量，同时在树间隙不喷药，节约药量，降低对环境污染。

(3)结构简单，加工方便。

附图说明

图1为本发明一种可变多角度树冠仿形喷药机的结构示意图。

图2为本发明中转动杆在树冠上方的转动方向示意图。

图3为本发明中转动杆在树间隙间的转动方向示意图。

图4为本发明中喷药方法的步骤示意图。

附图中，外伸缩杆1、伸缩支架2、悬臂3、喷杆4、转动杆5、伺服电机6、药箱7、果树8、施药机9、激光雷达10、喷头11。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种可变多角度树冠仿形喷药机，包括施药机9、药箱7、外伸缩杆1、伸缩支架2、悬臂3、伺服电机6、转动杆5、喷杆4，施药机9为小车形状，施药机9上表面设置有凹槽，施药机9用于施药时在果树8之间移动；药箱7为长方体形状，药箱7放置于施药机9上表面的凹槽内，药箱7用于容纳药液；外伸缩杆1为空心形状，外伸缩杆1的数量为四个，分别固定设置在药箱7的四角，伸缩支架2由一个长方体板和四个支脚组成，四个支脚固定安装在长方体板的四角，四个支脚分别伸入到四个伸缩支架2的内部，用于升降长方体板；悬臂3安装在长方体板的下表面，悬臂3的两端伸出长方体板并设置在施药机9的左右两侧，悬臂3两端的上表面固定设置有伺服电机6，悬臂3两端伸出长方体板的部分长度相等，悬臂3两端均伸出到果树8树冠上方，使伺服电机6与果树8树冠在同一条轴线上；悬臂3两端的下表面设置有转动杆5，转动杆5的一端与伺服电机6的输出轴连接，转动杆5以伺服电机6的输出轴为圆心作圆周运动，转动杆5远离伺服电机6输出轴的一端连接有喷杆4，喷杆4可拆卸的安装在转动杆5远离伺服电机6的一端，喷杆4竖直向下并随着转动杆5一起作圆周运动，喷杆4上设置有喷头11，喷头11的数量为多个，均匀分布在喷杆4的一侧，喷头11用于给果树8喷药，喷头11的喷射方向正对转动杆5连接伺服电机6输出轴的一端；施药机9前表面竖直设置有激光雷达10，激光雷达10用于对果树8位置和树冠形状进行检测。

本发明的工作原理为：本发明的工作原理为：施药机前表面固定设置激光雷达对树冠形状和位置进行检测，控制器控制伸缩支架的四个支脚上升，使悬臂两端能够同时处于树冠的上方，检测到树在施药机两侧时，控制器控制伺服电机启动，在电机的带动下，如图2所示，转动杆以伺服电机轴线为圆心转动，同时转动杆带动喷杆转动，当果树与伺服电机轴线在一条直线上时，喷杆围绕果树转动，同时控制器控制药箱对喷杆进药，喷杆对果树进行喷药，喷杆喷药方向正对伺服电机输出轴轴线，通过激光雷达检测的树冠的浓密程度反馈给控制器，控制器通过控制药箱对喷杆的进药量对果树树冠进行不同药量的喷洒，在喷药过程中，喷杆一直对准树冠。在喷完一棵树后，在施药机继续向前移动的过程中，喷头对准已喷完药的树冠但背对下一颗即将喷药的树冠，此时，控制器控制药箱停止进药，喷杆停止喷药。如图3所示，在喷药机移动到下一对果树之间的过程中，转动杆反向转动180度，带动喷杆反向转动180度，使得喷头对准下一颗即将喷药的果树，当下一对果树与伺服电机轴线在一条直线上时，喷杆围绕果树按原方向转动进行喷药；喷杆在施药机工作的过程中按照上述过程循环转动，直到施药机停止工作。

在施药机结束工作后，可将喷杆拆卸下来，控制器控制伸缩支架的四个支脚下移伸入到外伸缩杆内部，便于放置。

如图4所示，本发明还提供了一种可多变角度树冠仿形喷药机喷药方法，包括：