一种茶树自动喷药装置的制作方法

1.本发明涉及农业设备技术领域，更具体的说是涉及一种茶树自动喷药装置。


背景技术：

2.茶树在生长的过程中需要对其进行喷药，以降低病虫的危害。
3.我国茶园多分布在山区和丘陵地带，目前主要采用背负式喷雾器和植保无人机进行施药。传统的背负式喷雾器为人工施药方式，劳动强度大，作业效率低，多数茶园为密集矮化种植，采用人工施药的方式，易错失农时，导致病虫害容易大面积爆发，造成严重的经济损失；而植保无人机施药方式对茶树叶背、茎基部等隐蔽处的病虫害仿效不彻底，难以实现精准施药，易造成病虫源的累积，且喷施效果易受高温增发、风力等因素影响。
4.因此，提供一种施药精准且作业效率高的自动喷药装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种茶树自动喷药装置，旨在至少解决上述部分技术问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种茶树自动喷药装置，包括：
8.四足机器人，所述四足机器人的首端连接有视觉相机，且所述四足机器人的两侧靠近所述视觉相机的位置连接有测距雷达；
9.喷药机构，且所述喷药机构包括：容药箱、出药管道、泵和柔性管；其中，所述容药箱通过多个支撑腿架设在所述四足机器人上，所述泵连接在所述四足机器人上；所述出药管道的一端接通所述容药箱，另一端与所述泵的进口端接通，同时所述泵的出口端与所述柔性管的一端接通，所述柔性管的另一端接通有喷头，且所述喷头安装在所述四足机器人的尾端，同时所述出药管道上连接有第一电动开关阀。
10.优选的，所述出药管道上连接有第一电动流量调节阀。
11.优选的，所述喷药机构还包括：压力调节阀、溢流管、压力传感器和第二电动开关阀；
12.所述压力调节阀连接在所述柔性管上；所述第二电动开关阀连接在所述溢流管上；
13.所述溢流管的一端接通在所述出药管道上，另一端接通在所述柔性管上，且所述溢流管与所述出药管道的接通处位于所述第一电动开关阀和所述容药箱之间，所述溢流管与所述柔性管的接通处位于所述压力调节阀和所述喷头之间；
14.所述压力传感器连接在所述柔性管上，并位于所述溢流管与所述柔性管的接通处和所述压力调节阀之间。
15.优选的，所述喷药机构还包括：溢流阀，且所述溢流阀连接在所述溢流管上，并位
于所述溢流管与所述柔性管的接通处和所述第二电动开关阀之间。
16.优选的，所述喷头通过横向调节机构安装在所述四足机器人的尾端，以通过所述横向调节机构驱动所述喷头沿垂直所述四足机器人行走路线的方向往复移动。
17.优选的，所述横向调节机构包括：
18.安装座，所述安装座固定在所述四足机器人的尾端；
19.丝杠螺母机构，所述丝杠螺母机构中的丝杠的长度沿垂直所述四足机器人行走路线的方向延伸，且所述丝杠转动连接在所述安装座上，同时所述丝杠螺母机构中的螺母与所述丝杠螺旋传动连接，所述柔性管靠近所述喷头的一端连接在所述螺母上；
20.第一伺服电机，所述第一伺服电机的壳体连接在所述安装座上，同时所述第一伺服电机的输出轴连接所述丝杠的一端，以驱动所述丝杠转动；
21.导向杆，所述导向杆为两个，均连接在所述安装座上，并分居在所述丝杠的两侧，且均与所述丝杠间隔设置，同时每个所述导向杆的长度延伸方向与所述丝杠的长度延伸方向相同，并且所述螺母分别与两个所述导向杆滑动连接。
22.优选的，所述容药箱包括：
23.箱体，所述箱体通过多个所述支撑腿架设在所述四足机器人上，且所述箱体的底端贯通有出药孔，所述出药管道远离所述泵的一端与所述出药孔接通；所述箱体的顶端贯通有注药管道，并接通有呼吸阀；
24.搅拌杆，所述搅拌杆与所述箱体的箱壁转动连接，且所述搅拌杆的一端位于所述箱体外，另一端位于所述箱体内；
25.第二伺服电机，所述第二伺服电机的壳体连接在所述箱体上，且所述第二伺服电机的输出轴与所述搅拌杆位于所述箱体外的一端连接，以通过所述的第二伺服电机驱动所述搅拌杆转动；
26.搅拌桨，所述搅拌桨连接在所述搅拌杆位于所述箱体内的一端。
27.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种茶树自动喷药装置，可以实现如下技术效果：
28.本技术能够对茶树喷药实现机械自动化操作，从而解放了劳动力，因而可提高喷药的效率，以及能降低劳动成本；并且，外部控制系统是根据视觉相机和测距雷达发来的信息来控制泵和第一电动开关阀的开关，则能够提高本技术喷药的精准性，而不易将药喷射至没有茶树的空间内，从而能降低药液的浪费。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
30.图1-图2为本发明一种茶树自动喷药装置的整体结构示意图；
31.图3为本发明一种茶树自动喷药装置的侧视图；
32.图4为本发明容药箱的俯视图；
33.图5为图4中a-a方向的剖视图；
34.图6为本发明中药液流动方向的流路示意图；
35.图7为本发明对中间一道茶树进行喷药的结构示意图。
36.其中，1-四足机器人；11-视觉相机；12-测距雷达；2-喷药机构；21-容药箱；22-出药管道；23-泵；25-柔性管；26-喷头；201-支撑腿；221-第一电动开关阀；222-第一电动流量调节阀；27-压力调节阀；28-溢流管；29-压力传感器；281-第二电动开关阀；282-溢流阀；3-横向调节机构；31-安装座；32-丝杠螺母机构；321-丝杠；322-螺母；33-第一伺服电机；34-导向杆；211-箱体；201-出药孔；202-注药管道；212-搅拌杆；213-第二伺服电机；214-搅拌桨；4-茶树；203-呼吸阀；5-支脚盘。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.本发明实施例公开了一种茶树自动喷药装置，包括：
41.四足机器人1，四足机器人1的首端连接有视觉相机11，且四足机器人1的两侧靠近视觉相机11的位置连接有测距雷达12；
42.喷药机构2，且喷药机构2包括：容药箱21、出药管道22、泵23和柔性管25；其中，容药箱21通过多个支撑腿20架设在四足机器人1上，泵23连接在四足机器人1上；出药管道22的一端接通容药箱21，另一端与泵23的进口端接通，同时泵23的出口端与柔性管25的一端接通，柔性管25的另一端接通有喷头26，且喷头26安装在四足机器人1的尾端，同时出药管道22上连接有第一电动开关阀221。
43.本技术主要对低矮的茶树4进行喷药，而茶树4平行设置有多道，每道包括有多棵茶树4，为了便于理解，设定茶树沿y轴方向分布有多道，且每道中的多棵茶树4排列的长度沿x轴方向延伸。
44.本技术的四足机器人1在对其中一道茶树4进行喷药时，四足机器人1跨设在该道茶树4的顶端，同时四足机器人1的四个脚落在田地上行走，且四足机器人1沿该道茶树4排列的长度方向行走。
45.其中，四足机器人1、视觉相机11、测距雷达12、泵23和第一电动开关阀221均与外
部控制系统通过无线信号连接；外部控制系统为整个装置的控制单元，其为现有技术，其内部采用plc进行控制，plc为现有技术，本领域技术人员根据实际需求对其进行编程，即可实现本实施例中所述的控制功能；四足机器人1、视觉相机11、测距雷达12、泵23(泵23中含有提供动力的电机，且具体是该电机与外部控制系统通过无线信号连接)和第一电动开关阀221均为现有技术，在此就不再赘述。
46.外部控制系统能够远程遥控四足机器人1的前进后退以及转身，四足机器人1的机身前端安装有全景的视觉相机11，视觉相机11能够识别四足机器人1周围的茶树4以及四足机器人1行走的路况，四足机器人1的机身两侧均安装有测距雷达12，测距雷达12能够测定四足机器人1的机身与相邻两道茶树4之间的距离，且视觉相机11和测距雷达12均将获得的信息传送至外部控制系统，则外部控制系统能够调控四足机器人1的行走轨迹，以能使四足机器人1载着喷药机构2行走，而无需通过人背着喷药装置；同时外部控制系统根据收到的信息能够控制泵23和第一电动开关阀221的开关，当泵23和第一电动开关阀221均打开时，则在泵23的泵送作用下，容药箱21中的药液会依次通过出药管道22、泵23和柔性管25到达喷头26，并最后通过喷头26喷出，且由于喷头26安装在四足机器人1的尾端，则在四足机器人1沿着该道茶树4长度方向行走的过程中，四足机器人1尾端的喷头26会对该道茶树4进行喷药，无不再需要人工对茶树4进行喷药。
47.本技术采用上述技术方案，能够对茶树4喷药实现机械自动化操作，从而解放了劳动力，因而可提高喷药的效率，以及能降低劳动成本；并且，外部控制系统是根据视觉相机11和测距雷达12发来的信息来控制泵23和第一电动开关阀221的开关，则能够提高本技术喷药的精准性，而不易将药喷射至没有茶树4的空间内，从而能降低药液的浪费。
48.为了进一步优化上述技术方案，出药管道22上连接有第一电动流量调节阀222。
49.其中，第一电动流量调节阀222与外部控制系统通过无线信号连接。
50.本技术采用上述技术方案，外部控制系统根据视觉相机11和测距雷达12发来的信息能控制第一电动流量调节阀222工作，以能通过第一电动流量调节阀222调节从出药管道22流出药液的流量。
51.为了进一步优化上述技术方案，喷药机构2还包括：压力调节阀27、溢流管28、压力传感器29和第二电动开关阀281；
52.压力调节阀27连接在柔性管25上；第二电动开关阀281连接在溢流管28上；
53.溢流管28的一端接通在出药管道22上，另一端接通在柔性管25上，且溢流管28与出药管道22的接通处位于第一电动开关阀221和容药箱21之间，溢流管28与柔性管25的接通处位于压力调节阀27和喷头26之间；
54.压力传感器29连接在柔性管25上，并位于溢流管28与柔性管25的接通处和压力调节阀27之间。
55.其中，压力调节阀27、压力传感器29和第二电动开关阀281均通过无线信号连接外部控制系统。
56.本技术采用上述技术方案，通过压力调节阀27对柔性管25中的流量进行调节，同时通过压力传感器29监测压力调节阀27出口端的压力，且压力传感器29将监测到的压力信息传输至外部控制系统，如果压力调节阀27出口端的压力超出在外部控制系统中预设的压力阈值，则外部控制系统会控制第二电动开关阀281打开，从而使柔性管25内的水通过溢流
管28回流至出药管道22中，以避免喷头26堵塞后被憋坏，防止压力过大而爆管的问题；如果压力调节阀27出口端的压力小于在外部控制系统中预设的压力阈值，则外部控制系统可控制提高泵23的出水流量。
57.为了进一步优化上述技术方案，喷药机构2还包括：溢流阀282，且溢流阀282连接在溢流管28上，并位于溢流管28与柔性管25的接通处和第二电动开关阀281之间。
58.当柔性管25的药液通过溢流管28回流的过程中，此时溢流阀282起到卸荷、稳压的作用(溢流阀282如何起到卸荷、稳压的作用是成熟的现有技术，在此就不再赘述)，利于本技术使用过程中的安全性。
59.为了进一步优化上述技术方案，喷头26通过横向调节机构3安装在四足机器人1的尾端，以通过横向调节机构3驱动喷头26沿垂直四足机器人1行走路线的方向往复移动。
60.其中，(1)横向调节机构3通过无线信号连接外部控制系统；(2)当四足机器人1沿着x轴方向行进，则横向调节机构3驱动喷头26沿y轴往复移动。
61.本技术采用上述技术方案，可使喷头26进行沿x轴方向和沿y轴方向的复合运动，从而提高喷头26对茶树4喷药的全面性。
62.为了进一步优化上述技术方案，横向调节机构3包括：
63.安装座31，安装座31固定在四足机器人1的尾端；
64.丝杠螺母机构32，丝杠螺母机构32中的丝杠321的长度沿垂直四足机器人1行走路线的方向延伸，且丝杠321转动连接在安装座31上，同时丝杠螺母机构32中的螺母322与丝杠321螺旋传动连接，柔性管25靠近喷头26的一端连接在螺母322上；
65.第一伺服电机33，第一伺服电机33的壳体连接在安装座31上，同时第一伺服电机33的输出轴连接丝杠321的一端，以驱动丝杠321转动；
66.导向杆34，导向杆34为两个，均连接在安装座31上，并分居在丝杠321的两侧，且均与丝杠321间隔设置，同时每个导向杆34的长度延伸方向与丝杠321的长度延伸方向相同，并且螺母322分别与两个导向杆34滑动连接。
67.其中，(1)第一伺服电机33通过无线信号连接外部控制系统；(2)螺母322中部具有螺纹孔，且螺母322上位于螺纹孔相对的两侧具有光孔，则螺母322通过其螺纹孔与丝杠321螺旋传动连接，两个导向杆34一一对应穿过两个光孔，且螺母322通过光孔相对导向杆34移动。
68.本技术采用上述技术方案，第一伺服电机33能驱动丝杠321转动，且由于螺母322在两个导向杆34导向的作用下，则可使螺母322沿导向杆34的长度方向往复移动，即：当四足机器人1沿x轴方向行走时，螺母322沿y轴方向往复移动，从而能使螺母322带着喷头26沿y轴方向往复移动，所以四足机器人1沿x轴方向行走的过程中，可提高喷头26对茶树4喷药的全面性。
69.另外，由于喷头26接通的是柔性管25，则柔性管25不会对喷头26随螺母322运动造成阻碍。
70.为了进一步优化上述技术方案，容药箱21包括：
71.箱体211，箱体211通过多个支撑腿20架设在四足机器人1上，且箱体211的底端贯通有出药孔201，出药管道22远离泵23的一端与出药孔201接通；箱体211的顶端贯通有注药管道202，并接通有呼吸阀203；
72.搅拌杆212，搅拌杆212与箱体211的箱壁转动连接，且搅拌杆212的一端位于箱体211外，另一端位于箱体211内；
73.第二伺服电机213，第二伺服电机213的壳体连接在箱体211上，且第二伺服电机213的输出轴与搅拌杆212位于箱体211外的一端连接，以通过的第二伺服电机213驱动搅拌杆212转动；
74.搅拌桨214，搅拌桨214连接在搅拌杆212位于箱体211内的一端。
75.其中，第二伺服电机213可通过无线信号连接外部控制系统。
76.本技术采用上述技术方案，通过注药管道202向箱体211内注入药液，通过呼吸阀203连通箱体211的内腔和外界的大气，以实现压力平衡；
77.第二伺服电机213可驱动搅拌杆212转动，且搅拌杆212带动搅拌桨214转动，从而可实现对箱体211内的药液进行搅拌，从而使箱体211内的药液混合更均匀。
78.为了进一步优化上述技术方案，喷头26为雾化喷头，则高压药剂通过喷头26喷出后为雾态，从而不易浪费药剂。
79.为了进一步优化上述技术方案，四足机器人1的每个脚底铰接有支脚盘5，支脚盘5能够增加受力面积，使得四足机器人1在行走时，腿部不会陷入松软的地面，以能适用于山地丘陵茶园的地理条件。
80.本发明中的第一电动开关阀221和第二电动开关阀281具体可为电动球阀。
81.本发明中注药管道202的顶端可拆卸连接有用于遮盖注药管道202顶端开口的密封盖，从而一方面，不易使箱体211中的药液从注药管道202出去，另一方面，可以避免有杂质通过注药管道202进入至箱体211中。
82.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
83.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。