一种悬挂式全方位大棚作业系统技术方案

本发明专利技术提供一种悬挂式全方位大棚作业系统，属于大棚技术领域。该系统包括大棚、雨水收集装置、地轨、方钢管、悬挂式导轨模块、作业系统、控制装置和电源组成。所述悬挂式导轨模块包括三组导轨、三组伺服电机和立柱，可以实现作业系统在空间内的全向运动，使作业系统在任何空间地点实现作业，减少对地面种植物的破坏。其集成化的作业系统可以实现集耕地、播种、除草、灌溉、施肥、采摘等功能，结构紧凑。本发明专利技术结构可靠，作业系统可以运动到大棚任意方位且能实现从开始种植到最终收获的所有工作，摆脱人力束缚，自动化程度高，可以提高工作效率，使种植业获得更多收益。

【技术实现步骤摘要】
一种悬挂式全方位大棚作业系统
本专利技术涉及大棚
，尤其涉及一种悬挂式全方位大棚作业平台，以及一个整合作业系统。实现大棚全方位覆盖以及采摘、犁地、除草、喷洒为一体的作业平台。
技术介绍
温室大棚是采用透光覆盖材料和环境调控装备形成局部小气候，营造有利于作物生长发育的特种设施。温室的功能是创造适合于作物生长发育的环境条件，进行高效生产。目前绝大部分温室大棚还是地面作业，占地面积大，功能实现不全。现有的大棚技术只能满足于功能单一化作业，无法解放工人的双手。当种植面积太大时，现有技术无法保证农作物不受损害，于是，专利申请号为201810984233.8的中国专利申请公开了一种悬挂式大棚作业平台，其在大棚内设置一个滑轨，可以使作业平台在大棚内圆周运动。作业平台可以安装不同的装置来实现不同的功能。但是，对于一个大型温室大棚，其无法全覆盖大棚作业。而且现有大棚作业系统功能还比较单一，无法满足一体化作业需求。
技术实现思路
为解决现有大棚作业系统无法全方位覆盖大棚作业，且作业系统功能单一的缺点，本专利技术提供了一种悬挂式可升降作业系统。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种可悬挂式全方位作业系统，其特征在于：包括大棚，雨水收集装置，地轨，方钢管，悬挂式导轨模块，作业系统，控制装置和电源。所述大棚由若干支架和薄膜组成，大棚外部薄膜采用聚乙烯薄膜，聚乙烯薄膜价格低，可广泛应用于大棚；支架呈拱形，其材质为45钢，支架底部两端安装在两根平行的地轨上，可灵活进行展开和收起，移动方便，收起后便于搬迁移动。所述雨水收集装置呈船型，内部空心，放置在大棚两侧，雨水收集装置外壳材质为ABS硬质塑料，其依托支架安装在大棚外侧，主要用来收集雨水和露水。所述地轨有两根，平行固定于地面上，其材质为45钢，支架与地轨采用滑动连接，地轨是用来安装支架，使支架在地轨上可移动。所述方钢管一共有4根，其材质为45钢，放置在导轨内侧，方钢管通过螺栓连接固定成一个方形，方钢管接头处放置T型角铁，与方钢管固定连接，主要用来固定导轨。所述悬挂式导轨模块包括三组导轨、三组伺服电机和立柱；导轨由滚珠丝杠、滑块和光杆组成。其中，滚珠丝杠与光杆平行放置，滚珠丝杠与光杆的两端固定。滑块一端固定在滚珠丝杠上，一端穿过光杆，可在光杆上滑动。由伺服电机带动滚珠丝杠运动，使滑块在光杆上滑动，其光杆主要限制滑块运动方向；第一导轨一共有两根轨，平行安装在两侧地轨的内侧，方钢管外侧，由伺服电机驱动，带动安装在第一导轨上的滑块前后运动；立柱属于悬挂式导轨模块，其材质是45钢，立柱外观呈门字状，安装在第一导轨的滑块上，可以随着滑块前后运动；第二导轨一共有两根轨，平行安装在立柱竖直方向两侧，由第二伺服电机驱动，带动安装在第二导轨上的滑块上下运动；第三导轨一共有两根轨，平行安装在第二导轨的滑块上，由第三伺服电机驱动，可带动安装在第三导轨上的作业系统左右运动。悬挂式导轨模块可以实现作业系统在空间内的全向运动，使作业系统在任何空间地点实现作业。所述作业系统包括箱体、安装机构、四轴机械臂、软体采摘手、漏斗装置、播种装置、犁地装置、平土装置、除草装置、喷洒装置及控制装置；箱体是一个长方体形状，其是由45钢制成，具有高强度，高抗变形能力。安装机构固定在箱体上表面的正中间，用于安装在第三导轨上；作业系统的四轴机械臂固定安装在箱体上表面，四轴机械臂上的软体采摘手可替换，用于抓取不同的农作物；漏斗装置固定安装在箱体上表面，漏斗装置开口呈长方形状，与箱体能够连通，用于存放农作物种子，在漏斗装置底部装有开关，需要使用时，打开开关，漏斗里的东西便会通过箱体内部，连接箱体下方的播种装置进行播种；播种装置呈中空细棒状，可使种子缓慢下落。犁地装置安装在箱体下表面，前端呈三角形状，材料是45钢，具有高强度，高抗变形能力，可用来进行掘土；平土装置安装在播种装置后方，用于播种后的土地平整。除草装置安装在箱体下表面，呈风扇状叶片，由锋利的45钢制成，启用时箱体内伺服电机开始旋转，带动叶片旋转，用于除草。喷洒装置主要由两个圆筒状结构组成，安装在箱体两侧，用来喷洒农药或者灌溉土地。所述控制装置安装在箱体内，是以ARM处理器为核心的控制部件，负责命令发布与数据处理。根据作业系统的方位以及作业区域的方位，控制装置控制悬挂式导轨模块的三组伺服电机运动，实现作业系统在三维空间的移动；控制装置控制四轴机械臂上的伺服电机运动，使机械臂可以多自由度工作；进行除草作业时，控制装置控制箱体内伺服电机运动，使除草装置开始工作；最后根据不同的工况，调用作业系统中不同功能的装置来完成作业。所述电源通过导线先与控制装置接通，再经由控制装置的多个输出端口分别接入各伺服电机、作业系统，为之供电。本专利技术的有益效果是：本专利技术是一种悬挂式全方位大棚作业系统，其结构简单，主体主要采用45号钢材料，结构坚固，功能完全，适用于土地干旱、贫瘠、昼夜温差大、不适宜植物生长的地区，可以解决劳动力不足的情况。本专利技术大棚主体由若干支架支撑，支架安置在滑轨上，可灵活进行展开和收起，移动方便，收起后便于搬迁移动，可重复利用，减少浪费。雨水收集装置利用早晚内外温差可以收集薄膜上的露水，平时雨季储水用于灌溉。本专利技术采用悬挂式导轨，把作业系统安装在悬挂式导轨上，使其能够借助导轨在空中自由移动，运动范围覆盖整个大棚。本专利技术可以完全打破二维作业方式，实现在三维空间内的作业，可以充分提高地面土地利用效率。本专利技术可以使作业系统通用性进一步加强，能适应不同种类作物、不同时期的不同高度需求。除此之外，导轨式作业可以使作业速度、精度都大大提高，同时避免了地面作业对农作物的破坏。本专利技术设计了一款集耕地、播种、除草、灌溉、施肥、采摘等功能于一体的作业系统，结构紧凑，且能实现从开始种植到最终收获的所有工作，摆脱人力束缚，可以实现全天候作业，可以大大提高工作效率，使种植业获得更多收益。本专利技术整体而言，设计结构并不复杂，实现功能齐全，零部件制作后运输至现场可快速组装，具有广阔的市场前景。附图说明图1是本专利技术所述的一种悬挂式全方位大棚作业系统的整体结构示意图，已标出相应组成结构的编号。图2是本专利技术的俯视图。图3是本专利技术的作业机器人整体结构示意图，已标出相应组成结构的编号。图4是本专利技术的作业机器人侧视图，已标出相应组成结构的编号。图中：1-雨水收集装置；2-地轨；3-支架；4-方钢管；5-电源；6-第一伺服电机；7-第一滑块；8-第一导轨；9-第二导轨；10-第三伺服电机；11-第二伺服电机；12-作业系统；13-第二滑块、14-第三导轨；15-立柱；16-箱体、17-四轴机械臂、18-软体采摘手、19-喷洒装置、20-安装机构、21-漏斗装置、22-平土装置、23-播种装置、24-犁地装置、25-除草装置以及26-控制装置。具体实施方式为充分了解本专利技术之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本专利技术做详细说明。如图1、2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬挂式全方位大棚作业系统，其特征在于，所述悬挂式全方位大棚作业系统包括大棚，雨水收集装置，地轨，方钢管，悬挂式导轨模块，作业系统，控制装置和电源；/n所述大棚由若干支架和薄膜组成，薄膜覆盖在支架上，支架底部两端安装在两根平行的地轨上；/n所述雨水收集装置依托支架安装在大棚外侧；/n所述地轨有两根，平行固定于地面上，支架与地轨采用滑动连接，地轨是用来安装支架，使支架在地轨上能够移动；/n所述方钢管一共有4根，放置在导轨内侧，方钢管通过螺栓连接固定成一个方形，方钢管接头处放置T型角铁，与方钢管固定连接，主要用来固定导轨；/n所述悬挂式导轨模块包括三组导轨、三组伺服电机和立柱；导轨由滚珠丝杠、滑块和光杆组成；其中，滚珠丝杠与光杆平行放置，滚珠丝杠与光杆的两端固定；滑块一端固定在滚珠丝杠上，一端穿过光杆，能够在光杆上滑动；由伺服电机带动滚珠丝杠运动，使滑块在光杆上滑动，其光杆主要限制滑块运动方向；第一导轨一共有两根轨，平行安装在两侧地轨的内侧，方钢管外侧，由伺服电机驱动，带动安装在第一导轨上的滑块前后运动；立柱属于悬挂式导轨模块，立柱外观呈门字状，安装在第一导轨的滑块上，能够随着滑块前后运动；第二导轨一共有两根轨，平行安装在立柱竖直方向两侧，由第二伺服电机驱动，带动安装在第二导轨上的滑块上下运动；第三导轨一共有两根轨，平行安装在第二导轨的滑块上，由第三伺服电机驱动，能够带动安装在第三导轨上的作业系统左右运动；悬挂式导轨模块可以实现作业系统在空间内的全向运动，使作业系统在任何空间地点实现作业；/n所述作业系统包括箱体、安装机构、四轴机械臂、软体采摘手、漏斗装置、播种装置、犁地装置、平土装置、除草装置、喷洒装置及控制装置；箱体是一个长方体形状，安装机构固定在箱体上表面的正中间，用于安装在第三导轨上；作业系统的四轴机械臂固定安装在箱体上表面，四轴机械臂上的软体采摘手能够替换，用于抓取不同的农作物；漏斗装置固定安装在箱体上表面，漏斗装置开口呈长方形状，与箱体能够连通，用于存放农作物种子，在漏斗装置底部装有开关，需要使用时，打开开关，漏斗里的东西便会通过箱体内部，连接箱体下方的播种装置进行播种；平土装置、播种装置、犁地装置和除草装置从后向前依次安装在箱体下表面；喷洒装置安装在箱体两侧，用来喷洒农药或者灌溉土地；/n所述控制装置安装在箱体内，是以ARM处理器为核心的控制部件，负责命令发布与数据处理；根据作业系统的方位以及作业区域的方位，控制装置控制悬挂式导轨模块的三组伺服电机运动，实现作业系统在三维空间的移动；控制装置控制四轴机械臂上的伺服电机运动，使机械臂可以多自由度工作；进行除草作业时，控制装置控制箱体内伺服电机运动，使除草装置开始工作；最后根据不同的工况，调用作业系统中不同功能的装置来完成作业；/n所述电源通过导线先与控制装置接通，再经由控制装置的多个输出端口分别接入各伺服电机、作业系统，为之供电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种悬挂式全方位大棚作业系统，其特征在于，所述悬挂式全方位大棚作业系统包括大棚，雨水收集装置，地轨，方钢管，悬挂式导轨模块，作业系统，控制装置和电源；
所述大棚由若干支架和薄膜组成，薄膜覆盖在支架上，支架底部两端安装在两根平行的地轨上；
所述雨水收集装置依托支架安装在大棚外侧；
所述地轨有两根，平行固定于地面上，支架与地轨采用滑动连接，地轨是用来安装支架，使支架在地轨上能够移动；
所述方钢管一共有4根，放置在导轨内侧，方钢管通过螺栓连接固定成一个方形，方钢管接头处放置T型角铁，与方钢管固定连接，主要用来固定导轨；
所述悬挂式导轨模块包括三组导轨、三组伺服电机和立柱；导轨由滚珠丝杠、滑块和光杆组成；其中，滚珠丝杠与光杆平行放置，滚珠丝杠与光杆的两端固定；滑块一端固定在滚珠丝杠上，一端穿过光杆，能够在光杆上滑动；由伺服电机带动滚珠丝杠运动，使滑块在光杆上滑动，其光杆主要限制滑块运动方向；第一导轨一共有两根轨，平行安装在两侧地轨的内侧，方钢管外侧，由伺服电机驱动，带动安装在第一导轨上的滑块前后运动；立柱属于悬挂式导轨模块，立柱外观呈门字状，安装在第一导轨的滑块上，能够随着滑块前后运动；第二导轨一共有两根轨，平行安装在立柱竖直方向两侧，由第二伺服电机驱动，带动安装在第二导轨上的滑块上下运动；第三导轨一共有两根轨，平行安装在第二导轨的滑块上，由第三伺服电机驱动，能够带动安装在第三导轨上的作业系统左右运动；悬挂式导轨模块可以实现作业系统在空间内的全向运动，使作业系统在任何空间地点实现作业；
所述作业系统包括箱体、安装机构、四轴机械臂、软体采摘手、漏斗装置、播种装置、犁地装置、平土装置、除草装置、喷洒装置及控制装置；箱体是一个长方体形状，安装机构固定在箱体上表面的正中间，用于安装在第三导轨上；作业系统的四轴机械臂固定安装在箱体上表面，四轴机械臂上的软体采摘手能够替换，用于抓取不同的农作物；漏斗装置固定安装在箱体上表面，漏斗装置开口呈长方形状，与箱体能够连通，用于存放农作物种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠强，王一伦，丁建宁，石留余，季晨，程广贵，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32