一种温室用风送式自动对靶授粉小车及其作业方法技术

本发明专利技术公开了一种温室用风送式自动对靶授粉小车及其作业方法，所述对靶授粉小车包括自走底盘、方向控制机架、授粉系统以及识别控制系统，授粉系统包括加热模块，可根据作物需要进行对喷射的气流进行不同程度的加热，改变花朵局部小气候，营造最佳授粉环境；识别控制系统获得作物图像信息并识别出花朵及其空间位置，根据花朵空间位置调节方向控制机架，将授粉系统对准花朵进行精确对靶授粉。本发明专利技术的温室用风送式自动对靶授粉小车可提高温室作物产量和品质，同时还具有劳动强度低、作业效率高、绿色无污染等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种温室用风送式自动对靶授粉小车及其作业方法
本专利技术属于设施农业设备
，具体涉及一种温室用风送式自动对靶授粉小车及其作业方法。
技术介绍
近年来，我国温室农业发展迅速，但目前温室内的授粉作业大多为人工作业，不仅作业效率较低，而且温室内高温、高湿甚至有毒的环境还会危害工作人员的健康。由于温室的封闭性，许多作物如番茄等需要人工进行辅助授粉。目前常用的人工辅助授粉方法有激素蘸花、振动授粉以及熊蜂授粉，激素蘸花和振动授粉人力成本较高，且激素蘸花可能带来激素残留，熊蜂授粉效果优越但对农药较为敏感，且不能循环使用，成本较高。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本专利技术提出了一种温室用风送式自动对靶授粉小车，并提出了一种对靶授粉的作业方法，具体技术方案如下：一种温室用风送式自动对靶授粉小车，包括自走底盘、方向控制机架、授粉系统以及识别控制系统，所述自走底盘上安装有方向控制机架，方向控制机架顶端安装授粉系统，识别控制系统用于实现小车自主行走，识别控制系统还通过对作物图像进行分析处理，识别花朵的空间位置，控制授粉系统实现精确对靶授粉。上述方案中，所述授粉系统包括防护网、风筒、风机、加热模块和环形喷嘴支架，防护网与方向控制机架固连，风筒卡入防护网内部并固定，风机固定在防护网内部，风筒出风口处设有环形喷嘴支架，环形喷嘴支架圆周方向上均匀设有若干喷嘴，加热模块固定在风筒内部。上述方案中，所述风筒为锥形圆筒，直径大的一端为进风口，直径小的一端为出风口。上述方案中，所述喷嘴向内倾斜40～60°。上述方案中，所述加热模块包括多根电热管和隔热圆筒，隔热圆筒固定于风筒内壁，电热管固定于隔热圆筒内壁。上述方案中，所述授粉系统还包括依次相连水箱、过滤器、电动隔膜泵、单向阀、电磁换向阀、流量传感器，单向阀及电磁换向阀之间外接蓄能器，隔膜泵及单向阀之间外接液控顺序阀。上述方案中，所述流量传感器与喷嘴相连。一种温室用风送式自动对靶授粉小车的作业方法，包括以下步骤：步骤1)，上位机选择作业方式，并输入垄距和垄宽，当进行液体授粉作业时，开启电动隔膜泵；步骤2)，小车开始移动，两侧超声波传感器进行距离检测，当其中一个传感器连续两次检测到作物时，小车停止移动，风机开启，旋转基座旋转使摄像头与该超声波传感器的方向相同，摄像头进行拍照并将图像传回上位机；步骤3)，上位机对图像进行处理得到花朵位置，根据花朵位置自下而上的顺序，得到方向控制机架依次到达指定位置及角度的控制流程，并传输给stm32微控制器，从而控制方向控制机架改变授粉系统的位置及方向；步骤4)，当需进行加热时，开启加热模块，根据温度需求，控制电热管开启数量，并减小风机速度，持续一定时间；若进行液体授粉时，电磁换向阀通电并持续一定时间，重复步骤2)-4)。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的小车可实现温室下的自动行走与对靶授粉工作，相较于激素蘸花、振动授粉，劳动强度低且无激素残留，相较于熊蜂授粉，操作快捷简单，农艺管理要求低。2、授粉系统的风机在作业之前会持续工作，使作物发生晃动，从而使作物内部的花朵暴露出来，实现作物内部花朵精确授粉。3、授粉系统的加热模块可对喷射的气流进行不同程度的加热，通过适宜的热气流改变花朵局部小气候，营造最佳授粉环境。4、本专利技术针对不同作物、不同气候的授粉需求，可实现风力辅助授粉以及液体授粉。附图说明图1为本专利技术所述的温室用风送式自动对靶授粉小车的整体结构示意图。图2为本专利技术所述的俯仰调节机构以及旋转基座的局部结构示意图。图3为本专利技术所述的缓震驱动模块局部结构示意图。图4为本专利技术所述的授粉系统的液压系统图。图5为本专利技术所述的识别控制系统流程图。图中：1-1-防护网，1-2-风筒，1-3-风机，1-4-加热模块，1-5-环形喷嘴支架，2-俯仰调节机构，2-1-旋转轴，2-2-U型支架，2-3-俯仰用步进电机，2-4-从同步带轮，2-5-同步带，2-6-主同步带轮，3-旋转基座，3-1-支架连接件、3-2-基座盖、3-3-基座、3-4-推力轴承，3-5-旋转用步进电机，4-1-上平台，4-2-伸缩架，4-3-电动推杆，4-4-移动连接轴，4-5-下平台，5-1-缓震驱动模块，5-1-1-固定支架，5-1-2-减震弹簧，5-1-3-连接杆，5-1-4-直流减速电机，5-1-5-电机支架，5-2-车架，5-3-车轮。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1所示，一种温室用风送式自动对靶授粉小车，包括自走底盘5、方向控制机架、授粉系统1以及识别控制系统，所述自走底盘5上安装有方向控制机架，方向控制机架顶端平台上安装授粉系统1，识别控制系统通过车架5-2前部的摄像头拍摄地面图像，结合车架5-2前左右三个方向的超声波传感器的测距信息实现小车自主行走；同时，旋转基座上的摄像头采集作物图像，识别控制系统通过对作物图像进行分析处理，识别花朵的空间位置信息，控制方向控制机架带动授粉系统1实现精确对靶授粉作业。自走底盘5包括缓震驱动模块5-1、车架5-2、车轮5-3和电池，所述车架5-2为钣金件，四角内凹，用于安装缓震驱动模块5-1，缓震驱动模块5-1由固定支架5-1-1、减震弹簧5-1-2、连接杆5-1-3、直流减速电机5-1-4以及电机支架5-1-5组成，如图3所示，固定支架5-1-1为倒U型，固定支架5-1-1顶部通过螺栓与车架5-2内凹处连接，固定支架5-1-1两侧对称活动连接有一组连接杆5-1-3的一端，连接杆5-1-3的另一端活动连接电机支架5-1-5，同时减震弹簧5-1-2一端与固定支架5-1-1相连，另一端与电机支架5-1-5相连，电机支架5-1-5上安装直流减速电机5-1-4，车轮5-3通过联轴器与直流减速电机5-1-4连接；车架5-2内部为空心仓，空心仓内部的元件包括电池、水箱、过滤器、电动隔膜泵、单向阀、电磁换向阀、流量传感器、液控顺序阀、蓄能器、Wi-Fi模块、stm32微控制器、步进电机驱动器、电机驱动模块、光耦继电器，车架5-2后部为旋转仓门，与车架通过铰链连接，仓门可打开，便于更换内部的元件。根据供电对象，通过直流降压模块调整电池电压为直流减速电机5-1-4、电动推杆4-3、俯仰用步进电机2-3、旋转用步进电机3-5、风机1-3、加热模块1-4、电动隔膜泵、电磁换向阀、流量传感器、超声波传感器、摄像头、stm32微控制器、步进电机驱动器、电机驱动模块以及光耦继电器进行供电。所述方向控制机架包括俯仰调节机构2、旋转基座3以及升降机构4，如图2所示，俯仰调节机构2包括旋转轴2-1、U型支架2-2、俯仰用步进电机2-3、从同步带轮2-4、同步带2-5以及主同步带轮2-6，U型支架2-2与支架连接件3-1固连，U型支架2-2上端设有旋转轴2-1，旋转轴2-1与从同步带轮2-4通过键连接，U型支架2-2底部固定俯仰用步进电机2-3，俯仰用步进电机2-3与主同步带轮2-6通过螺钉连接，从同步带轮2-4与主同步带轮2-6通过同步带2-5带传动，主同步带轮2-6、从同步带轮2-4的齿数比为1：2～1：4；旋转基座3包括支架连接件3-1、基座盖3-2、基座3-3、推力轴承3-4以及旋转用步进电机3-5，基座3-3与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温室用风送式自动对靶授粉小车，其特征在于，包括自走底盘、方向控制机架、授粉系统以及识别控制系统，所述自走底盘上安装有方向控制机架，方向控制机架顶端安装授粉系统，识别控制系统用于实现小车自主行走，识别控制系统还通过对作物图像进行分析处理，识别花朵的空间位置，控制授粉系统实现精确对靶授粉。

【技术特征摘要】
1.一种温室用风送式自动对靶授粉小车，其特征在于，包括自走底盘、方向控制机架、授粉系统以及识别控制系统，所述自走底盘上安装有方向控制机架，方向控制机架顶端安装授粉系统，识别控制系统用于实现小车自主行走，识别控制系统还通过对作物图像进行分析处理，识别花朵的空间位置，控制授粉系统实现精确对靶授粉。2.根据权利要求1所述的温室用风送式自动对靶授粉小车，其特征在于，所述授粉系统包括防护网(1-1)、风筒(1-2)、风机(1-3)、加热模块(1-4)和环形喷嘴支架(1-5)，防护网(1-1)与方向控制机架固连，风筒(1-2)卡入防护网(1-1)内部并固定，风机(1-3)固定在防护网(1-1)内部，风筒(1-2)出风口处设有环形喷嘴支架(1-5)，环形喷嘴支架(1-5)圆周方向上均匀设有若干喷嘴，加热模块(1-4)固定在风筒(1-2)内部。3.根据权利要求2所述的温室用风送式自动对靶授粉小车，其特征在于，所述风筒(1-2)为锥形圆筒，直径大的一端为进风口，直径小的一端为出风口。4.根据权利要求2所述的温室用风送式自动对靶授粉小车，其特征在于，所述喷嘴向内倾斜40～60°。5.根据权利要求2所述的温室用风送式自动对靶授粉小车，其特征在于，所述加热模块(1-4)包括多根电热管和隔热圆筒，隔热...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘达，石强，朱怀群，毛罕平，孙宏伟，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32