[发明专利]一种阿克曼式果园智能精准变量风送喷雾机器人结构及其路径规划、变量喷雾方法

说明书

本发明公开一种阿克曼式果园智能精准变量风送喷雾机器人结构及其路径规划、变量喷雾方法。包括阿克曼式移动底盘1，阿克曼式移动底盘1上固定有机器人支架2，机器人支架2上固定有电池3、中央处理器4、变量喷雾系统5、数据采集模块6、水泵7、硬件电路驱动控制板8和水箱9；所述变量喷雾系统5由离心喷头51、涵道52和风机53组成；所述数据采集模块6由导航模块61和三维激光雷达62组成。本发明利用中央处理器4处理数据采集模块6获取的数据，控制阿克曼式移动底盘1的前进速度和前进方向，控制变量喷雾系统5的喷雾量、喷雾时间、风量和风速，最终实现了果园智能精准变量风送喷雾机器人的路径规划和精准的变流量、变风量喷雾。

技术领域

本发明涉及一种果园喷雾机器人，更具体地说是一种阿克曼式果园智能精准变量风送喷雾机器人结构及其路径规划、变量喷雾方法。

背景技术

作为农业大国，中国对于农业的发展十分重视。近年来，水果产业持续发展，对国民经济有着重要影响。果园植保是果园管理的重要环节，其工作量约占果园管理总工作量的四分之一，同时果园植保也是提升果品品质和水果产量的关键环节。为达到防治效果，目前中国的果园植保方式普遍以人工背负喷雾器或驾驶风送喷雾机连续地按固定剂量喷施作业为主，药液利用率低且劳动强度大。同时过量施药容易导致农药残留超标，进而影响果品品质、污染环境，甚至导致操作人员中毒。针对以上问题，设计一种可以在自主导航的同时进行变量喷雾作业的机器人。

发明内容

本发明的目的在于设计一种阿克曼式果园智能精准变量风送喷雾机器人，适用于自主导航的同时进行变量喷雾作业，实现人机分离，避免作业人员与药液直接接触，极大地降低了劳动强度、提高了作业效率；同时能够高精度的实现对植株靶标特征的检测与提取，进行精准的变量喷雾，可有效节省农药的使用量、提高农药利用率、降低环境污染。阿克曼式移动底盘以及倾斜式摇摆喷雾结构拓宽了机器人的作业环境，智能精准变量风送喷雾系统提高了喷雾的精确性和喷雾效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种阿克曼式果园智能精准变量风送喷雾机器人结构，包括阿克曼式移动底盘(1)、机器人支架(2)、电池(3)、中央处理器(4)、变量喷雾系统(5)、数据采集模块(6)、水泵(7)、硬件电路驱动控制板(8)和水箱(9)；阿克曼式移动底盘(1)上固定有机器人支架(2)，机器人支架(2)上固定有电池(3)、中央处理器(4)、变量喷雾系统(5)、数据采集模块(6)、水泵(7)、硬件电路驱动控制板(8)和水箱(9)；所述机器人支架(2)固定在阿克曼式移动底盘(1)上，为整个机器人平台提供支撑作用；所述电池(3)固定于机器人支架(2)上，为中央处理器(4)、变量喷雾系统(5)、数据采集模块(6)、水泵(7)和硬件电路驱动控制板(8)供电；所述中央处理器(4)用于处理数据采集模块(6)获取的数据并下发至硬件电路驱动控制板(8)；所述变量喷雾系统(5)由离心喷头(51)、涵道(52)和风机(53)组成，离心喷头(51)和风机(53)固定在碳纤维管(534)上，位于涵道(52)内，可随着碳纤维管(534)同步转动，通过调节风机(53)的转速实时调节风速和风量，进而调节药液喷洒的穿透性和喷洒范围；所述数据采集模块(6)由导航模块(61)和三维激光雷达(62)组成；药液存放于水箱(9)之中，依次连接水泵(7)和离心喷头(51)，并将药液精确均匀喷洒到植株冠层；所述硬件电路驱动控制板(8)接收到中央处理器(4)下发的数据后做进一步处理，控制阿克曼式移动底盘(1)的前进速度和前进方向，控制变量喷雾系统(5)的喷雾量、喷雾时间、风量和风速，实现智能精准变量风送喷雾机器人的路径规划和精准的变流量、变风量喷雾。

进一步，所述阿克曼式移动底盘(1)为智能精准变量风送喷雾系统提供搭载平台，实现智能精准变量风送喷雾系统的位置调整。