CN112616631A - 自动精确浇水施肥一体机器人及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了自动精确浇水施肥一体机器人及使用方法，它包括用于对整个装置进行承载支撑的机体；所述机体上安装有用于驱动其行走的行走驱动轮组件；所述机体的顶部通过云台机构转动支撑有用于自动浇水的浇水装置；所述机体的其中一个侧面固定有用于对土壤湿度和养分进行检测的土壤湿度养分检测装置。利用采用四个中心可转向驱动轮，每个车轮既参与车身行驶的方向调节，又直接连接驱动源，以保证充沛的动力条件，通过土壤湿度检测机构检测土壤含水量，云台转动水箱将喷嘴对准需要浇水的植株进行精确浇水。
Description
技术领域
本发明涉及浇水施肥农业领域，具体的是自动精确浇水施肥一体机器人及使用方法。
背景技术
农业是我国国民经济中一个十分重要的产业，而农业灌溉在农业生产中占据很大一部分，但是由于技术的落后，大部分灌溉无法对植株实现精准浇水，造成水资源的浪费。并且由于目前的农田，人工果园区，包括蔬菜大棚及人工产业化，规模逐渐加大，采用人工进行浇水花费高，耗时长，无法更高效的带来更直观的利润。市场上对于浇水过于盲目，暂无精确浇水的智能化装置，在更高效的利用智能化高产农业方面还有欠缺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供自动精确浇水施肥一体机器人及使用方法，利用采用四个中心可转向驱动轮，每个车轮既参与车身行驶的方向调节，又直接连接驱动源，以保证充沛的动力条件，通过土壤湿度检测机构检测土壤含水量，云台转动水箱将喷嘴对准需要浇水的植株进行精确浇水。具有功能完全、适用面广和运行可靠等特点。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：自动精确浇水施肥一体机器人，它包括用于对整个装置进行承载支撑的机体；
所述机体上安装有用于驱动其行走的行走驱动轮组件；
所述机体的顶部通过云台机构转动支撑有用于自动浇水的浇水装置；
所述机体的其中一个侧面固定有用于对土壤湿度和养分进行检测的土壤湿度养分检测装置。
所述机体包括车架体，所述车架体的顶部固定有车架板，所述车架体的两侧面设置有机架侧板。
所述云台机构包括底部法兰盘，所述底部法兰盘固定在机体的车架体顶部，所述底部法兰盘的中心部位固定有中心座，所述中心座上通过轴承体配合安装有顶部法兰盘，所述浇水装置整体固定安装在顶部法兰盘的顶部。
所述浇水装置包括包括水箱体，所述水箱体的中间部位通过隔板分隔成为两个独立的腔体，每个腔体内部都分别设置有水泵，所述水泵的出水口连接有出水管，所述出水管的末端通过伸缩缸体连接有出水弯管，所述出水弯管的内部安装有喷嘴。
所述出水管的内部安装有用于监测流量的流量感应器，所述流量感应器通过信号线与控制器相连，所述控制器的信号输出端通过信号线与水泵相连，并控制浇水量。
所述行走驱动轮组件包括固定在机体的车架体底部的行走电机，所述行走电机的输出轴末端固定安装有行走轮；
所述行走轮共有四组，并分别通过四个行走电机独立驱动。
所述土壤湿度养分检测装置包括固定盒，所述固定盒固定安装在机体的车架体的外侧壁上，所述固定盒上安装有第一升降缸和第二升降缸，在第一升降缸的底部末端安装有用于检测土壤湿度的土壤湿度感应器，所述第二升降缸的底部末端安装有用于检测土壤养分的土壤养分感应器，所述土壤湿度感应器和土壤养分感应器分别通过信号线与控制器相连，并传递检测到的土壤数据信息。
所述水箱体的两个独立腔体内部分别盛放用于灌溉的水和用于施肥的营养水。
自动精确浇水施肥一体机器人的使用方法，它包括以下步骤：
Step1：将整个机器人移动到需要浇水的田地内部，启动土壤湿度养分检测装置，分别控制第一升降缸和第二升降缸升降，将相应的土壤湿度感应器和土壤养分感应器伸入到土体内部，并分别检测土体的湿度及养分含量；
Step2：土壤湿度养分检测装置将检测到的数据信息传递给控制器，通过控制器与标准的土壤养分数据进行比对，当土壤含水量过低时，启动云台机构，带动浇水装置转动，通过浇水装置的将喷嘴对准需浇水的植株；
Step3：当机器人在行走驱动轮组件作用下运行到指定位置时,水泵打开,通过出水弯管进行浇水，当土壤湿度感应器检测土壤含水量达到设定值,水泵关闭；
Step4：当土壤养分过低时，启动云台机构，带动肥料箱将喷嘴对准需施肥的植株；
Step5：当机器人运行到指定位置时,水泵打开,通过出水弯管进行施肥,当土壤养料感应器检测土壤养分达到设定值,水泵关闭；
Step6：出水弯管内流量感应器监测浇水量与施肥量，并对同一排密植植物进行同等量的浇水施肥。
本发明有如下有益效果：
1、通过土壤湿度检测机构与土壤养分检测机构可以检测土壤含水量以及土壤杨峰，达到精确检测，该机构具有结构简单，使用方便和安全可靠等特点；
2、通过本发明精准浇水施肥，可以极大降低一定成本，四轮驱动提供充足动力且适用各种土壤地面。
3、管道末端伸缩装置通过伸缩可以调整喷头浇水施肥角度，实现精确浇水施肥。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明第一视角三维图。
图2为本发明主视图。
图3为本发明仰视图。
图4为本发明云台机构三维图。
图5为本发明土壤湿度养分检测装置三维图。
图中：机体1、浇水装置2、云台机构3、行走驱动轮组件4、土壤湿度养分检测装置5；
车架体101、车架板102、机架侧板103；
水箱体201、出水管202、伸缩缸体203、出水弯管204、隔板205；
轴承体301、顶部法兰盘302、中心座303、底部法兰盘304；
行走电机401、输出轴402、行走轮403；
第一升降缸501、土壤湿度感应器502、第二升降缸503、土壤养分感应器504、固定盒505。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
参见图1-5，自动精确浇水施肥一体机器人，它包括用于对整个装置进行承载支撑的机体1；所述机体1上安装有用于驱动其行走的行走驱动轮组件4；所述机体1的顶部通过云台机构3转动支撑有用于自动浇水的浇水装置2；所述机体1的其中一个侧面固定有用于对土壤湿度和养分进行检测的土壤湿度养分检测装置5。通过采用上述结构的机器人，其采用四个中心可转向行走驱动轮组件4，每个车轮既参与车身行驶的方向调节，又直接连接驱动源，以保证充沛的动力条件，通过土壤湿度养分检测装置5检测土壤含水量，云台机构3转动水箱将喷嘴对准需要浇水的植株进行精确浇水，具有功能完全、适用面广和运行可靠等特点。
进一步的，所述机体1包括车架体101，所述车架体101的顶部固定有车架板102，所述车架体101的两侧面设置有机架侧板103。通过上述的机体1能够用于对整个装置进行支撑。
进一步的，所述云台机构3包括底部法兰盘304，所述底部法兰盘304固定在机体1的车架体101顶部，所述底部法兰盘304的中心部位固定有中心座303，所述中心座303上通过轴承体301配合安装有顶部法兰盘302，所述浇水装置2整体固定安装在顶部法兰盘302的顶部。通过上述的云台机构3能够用于对支撑在其顶部的浇水装置2进行转动，进而便于后续的浇水。工作过程中，当需要对水箱体201转动时，顶部法兰盘302可以在轴承体301的作用下实现转动。
进一步的，所述浇水装置2包括包括水箱体201，所述水箱体201的中间部位通过隔板205分隔成为两个独立的腔体，每个腔体内部都分别设置有水泵，所述水泵的出水口连接有出水管202，所述出水管202的末端通过伸缩缸体203连接有出水弯管204，所述出水弯管204的内部安装有喷嘴。通过上述的浇水装置2能够实现浇水或者施肥作业，工作过程中，通过水泵分别将水或者养分水抽取之后能够进行浇水或者施肥。
进一步的，所述出水管202的内部安装有用于监测流量的流量感应器204，所述流量感应器204通过信号线与控制器相连，所述控制器的信号输出端通过信号线与水泵相连，并控制浇水量。通过上述的流量感应器204能够用于检测浇水或者施肥过程中的用量。
进一步的，所述行走驱动轮组件4包括固定在机体1的车架体101底部的行走电机401，所述行走电机401的输出轴402末端固定安装有行走轮403；所述行走轮403共有四组，并分别通过四个行走电机401独立驱动。通过上述的行走驱动轮组件4能够用于带动整个机体1移动。在机体移动过程中，通过行走电机401驱动输出轴402，通过输出轴402驱动行走轮403，通过行走轮403驱动整个装置移动。
进一步的，所述土壤湿度养分检测装置5包括固定盒505，所述固定盒505固定安装在机体1的车架体101的外侧壁上，所述固定盒505上安装有第一升降缸501和第二升降缸503，在第一升降缸501的底部末端安装有用于检测土壤湿度的土壤湿度感应器502，所述第二升降缸503的底部末端安装有用于检测土壤养分的土壤养分感应器504，所述土壤湿度感应器502和土壤养分感应器504分别通过信号线与控制器相连，并传递检测到的土壤数据信息。通过上述的土壤湿度养分检测装置5能够实现土体的自动检测。
进一步的，所述水箱体201的两个独立腔体内部分别盛放用于灌溉的水和用于施肥的营养水。通过上述的两个相对独立的结构能够分别实现浇水和施肥。
实施例2：
自动精确浇水施肥一体机器人的使用方法，它包括以下步骤：
Step1：将整个机器人移动到需要浇水的田地内部，启动土壤湿度养分检测装置5，分别控制第一升降缸501和第二升降缸503升降，将相应的土壤湿度感应器502和土壤养分感应器504伸入到土体内部，并分别检测土体的湿度及养分含量；
Step2：土壤湿度养分检测装置5将检测到的数据信息传递给控制器，通过控制器与标准的土壤养分数据进行比对，当土壤含水量过低时，启动云台机构3，带动浇水装置2转动，通过浇水装置2的将喷嘴对准需浇水的植株；
Step3：当机器人在行走驱动轮组件4作用下运行到指定位置时,水泵打开,通过出水弯管204进行浇水，当土壤湿度感应器检测土壤含水量达到设定值,水泵关闭；
Step4：当土壤养分过低时，启动云台机构3，带动肥料箱将喷嘴对准需施肥的植株；
Step5：当机器人运行到指定位置时,水泵打开,通过出水弯管204进行施肥,当土壤养料感应器检测土壤养分达到设定值,水泵关闭；
Step6：出水弯管204内流量感应器204监测浇水量与施肥量，并对同一排密植植物进行同等量的浇水施肥。
Claims (9)
1.自动精确浇水施肥一体机器人，其特征在于：它包括用于对整个装置进行承载支撑的机体（1）；
所述机体（1）上安装有用于驱动其行走的行走驱动轮组件（4）；
所述机体（1）的顶部通过云台机构（3）转动支撑有用于自动浇水的浇水装置（2）；
所述机体（1）的其中一个侧面固定有用于对土壤湿度和养分进行检测的土壤湿度养分检测装置（5）。
2.根据权利要求1所述自动精确浇水施肥一体机器人，其特征在于：所述机体（1）包括车架体（101），所述车架体（101）的顶部固定有车架板（102），所述车架体（101）的两侧面设置有机架侧板（103）。
3.根据权利要求1所述自动精确浇水施肥一体机器人，其特征在于：所述云台机构（3）包括底部法兰盘（304），所述底部法兰盘（304）固定在机体（1）的车架体（101）顶部，所述底部法兰盘（304）的中心部位固定有中心座（303），所述中心座（303）上通过轴承体（301）配合安装有顶部法兰盘（302），所述浇水装置（2）整体固定安装在顶部法兰盘（302）的顶部。
4.根据权利要求1所述自动精确浇水施肥一体机器人，其特征在于：所述浇水装置（2）包括包括水箱体（201），所述水箱体（201）的中间部位通过隔板（205）分隔成为两个独立的腔体，每个腔体内部都分别设置有水泵，所述水泵的出水口连接有出水管（202），所述出水管（202）的末端通过伸缩缸体（203）连接有出水弯管（204），所述出水弯管（204）的内部安装有喷嘴。
5.根据权利要求4所述自动精确浇水施肥一体机器人，其特征在于：所述出水管（202）的内部安装有用于监测流量的流量感应器（204），所述流量感应器（204）通过信号线与控制器相连，所述控制器的信号输出端通过信号线与水泵相连，并控制浇水量。
6.根据权利要求1所述自动精确浇水施肥一体机器人，其特征在于：所述行走驱动轮组件（4）包括固定在机体（1）的车架体（101）底部的行走电机（401），所述行走电机（401）的输出轴（402）末端固定安装有行走轮（403）；
所述行走轮（403）共有四组，并分别通过四个行走电机（401）独立驱动。
7.根据权利要求1所述自动精确浇水施肥一体机器人，其特征在于：所述土壤湿度养分检测装置（5）包括固定盒（505），所述固定盒（505）固定安装在机体（1）的车架体（101）的外侧壁上，所述固定盒（505）上安装有第一升降缸（501）和第二升降缸（503），在第一升降缸（501）的底部末端安装有用于检测土壤湿度的土壤湿度感应器（502），所述第二升降缸（503）的底部末端安装有用于检测土壤养分的土壤养分感应器（504），所述土壤湿度感应器（502）和土壤养分感应器（504）分别通过信号线与控制器相连，并传递检测到的土壤数据信息。
8.根据权利要求4所述自动精确浇水施肥一体机器人，其特征在于：所述水箱体（201）的两个独立腔体内部分别盛放用于灌溉的水和用于施肥的营养水。
9.权利要求1-8任意一项所述自动精确浇水施肥一体机器人的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：
Step1：将整个机器人移动到需要浇水的田地内部，启动土壤湿度养分检测装置（5），分别控制第一升降缸（501）和第二升降缸（503）升降，将相应的土壤湿度感应器（502）和土壤养分感应器（504）伸入到土体内部，并分别检测土体的湿度及养分含量；
Step2：土壤湿度养分检测装置（5）将检测到的数据信息传递给控制器，通过控制器与标准的土壤养分数据进行比对，当土壤含水量过低时，启动云台机构（3），带动浇水装置（2）转动，通过浇水装置（2）的将喷嘴对准需浇水的植株；
Step3：当机器人在行走驱动轮组件（4）作用下运行到指定位置时,水泵打开,通过出水弯管（204）进行浇水，当土壤湿度感应器检测土壤含水量达到设定值,水泵关闭；
Step4：当土壤养分过低时，启动云台机构（3），带动肥料箱将喷嘴对准需施肥的植株；
Step5：当机器人运行到指定位置时,水泵打开,通过出水弯管（204）进行施肥,当土壤养料感应器检测土壤养分达到设定值,水泵关闭；
Step6：出水弯管（204）内流量感应器（204）监测浇水量与施肥量，并对同一排密植植物进行同等量的浇水施肥。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210409 |