一种摇摆式精准变量风送喷雾结构及其控制方法技术

本发明专利技术公开一种摇摆式精准变量风送喷雾结构及其控制方法。包括系统支架1，系统支架1上固定有电池2、硬件驱动控制板3、水泵4和水箱5；支架1上设有摇摆机构6；所述摇摆机构由电机61、曲柄摇杆62、碳纤维管63、法兰64、立式轴承65、涵道66和角度传感器67组成；摇摆机构6上设有喷雾系统7；所属喷雾系统由离心喷头71和风机72组成。本发明专利技术利用曲柄摇杆机构，将曲柄的圆周运动转换为摇杆的往复摆动，从而实现了摇摆式精准变量风送喷雾结构。摆式精准变量风送喷雾结构。摆式精准变量风送喷雾结构。

【技术实现步骤摘要】
一种摇摆式精准变量风送喷雾结构及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种风送喷雾结构，更具体地说是一种摇摆式精准变量风送喷雾结构及其控制方法。

技术介绍

[0002]植物在生长发育过程中会遭受多种病菌、害虫、杂草以及害鼠的侵袭，为保证植物及农产品的健康成长，在作物生长阶段需要多此喷洒农药；当目前市场上的喷雾结构大都只能固定角度喷洒，难以调整喷出农药的高度与范围，存在喷洒不均、喷雾作业面小、漏喷多喷等现象，无法广泛适用于各类作物。针对这一问题，设计一种摇摆式精准变量风送喷雾结构。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对传统喷雾设备和技术现状，设计一种摇摆式精准变量风送喷雾结构，能够在作业过程中根据一定角度和频率周期性摇摆，从而大面积均匀地进行精准喷雾，提高喷雾效率，广泛适用于各类作物，极大地满足了应用场景无限变化的适应性，
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种摇摆式精准变量风送喷雾结构，包括系统支架(1)、电池(2)、硬件驱动控制板(3)、水泵(4)、水箱(5)、摇摆机构(6)、喷雾系统(7)；系统支架(1)上固定有电池(2)、硬件驱动控制板(3)、水泵(4)、水箱(5)、摇摆机构(6)和喷雾系统(7)；所述摇摆机构(6)由电机(61)、曲柄摇杆(62)、碳纤维管(63)、法兰(64)、立式轴承(65)、涵道(66)和角度传感器(67)组成；所述电机(61)通过螺栓螺母固定于系统支架(1)上层；所述曲柄摇杆(62)由曲柄(621)、连杆(622)及摇杆(623)连接组成，所述曲柄(621)一端固定于电机(61)转轴上，在电机(61)的带动下作为主动件以固定端为圆心做圆周运动；所述连杆(622)通过铰链连接曲柄(621)自由端及摇杆(623)自由端并在曲柄(621)与摇杆(623)的共同作用下作平面复合运动，摇杆(623)作为从动件在连杆(622)的带动下作一端固定的往返摆动；法兰(64)将摇杆(623)固定端、涵道(66)及碳纤维管(63)紧紧固定，使其三者能同步摆动；所述碳纤维管(63)两端均固定在立式轴承(65)中，能在立式轴承(65)中任意转动，碳纤维管(63)上固定有角度传感器(67)，用于采集实时摇摆角度；立式轴承(65)通过螺栓螺母固定于系统支架(1)上层；所述喷雾系统(7)由离心喷头(71)和风机(72)组成，离心喷头(71)和风机(72)固定于碳纤维管(63)上，可随碳纤维管(63)一同转动；药液存放与水箱(5)之中，依次连接水泵(4)和离心喷头(71)并将药液喷洒到植株冠层。
[0006]进一步，所述系统支架(1)分为上下两层，下层搭载有电池(2)、硬件驱动控制板(3)、水泵(4)和水箱(5)；上层与下层用平板分隔以防水，上层搭载有摇摆机构(6)和喷雾系统(7)；所述系统支架(1)由铝型材和铝板通过金属脚件连接而成，给整个系统提供支撑和承重作用的同时也减轻了平台重量。
[0007]进一步，所述水箱(5)固定在系统支架(1)上，所述水泵(4)用螺栓螺母固定于系统
支架(1)下层，所述水泵(4)共5个，其中大水泵1个小水泵4个，大水泵用于给四个小水泵供水，小水泵用于控制各自相连的涵道(66)内的离心喷头(71)的流量大小；所述离心喷头(71)共4个，每个涵道内各一个；所述涵道(66)共4个，左右各两个，通过贯穿每个涵道的碳纤维管(63)固定于系统支架(1)上层；所述风机(72)共4个，4个涵道(66)内各放置1个；离心喷头(71)与风机(72)均通过管夹固定于涵道(66)内的碳纤维管(63)上，以此实现离心喷头(71)、风机(72)与碳纤维管(63)同步转动。
[0008]进一步，所述法兰(64)用于连接固定曲柄摇杆(62)固定端、碳纤维管(63)与涵道(66)，碳纤维管(63)上固定有角度传感器(67)，并且放置于立式轴承(65)之中，通过曲柄摇杆(62)结构实现碳纤维管(63)的周期性往复滚动，从而带动涵道(66)进行周期性摆动。
[0009]进一步，所述电池(2)为锂电池，将其固定于系统支架(1)下层，为水泵(4)、硬件驱动控制板(3)、电机(61)、角度传感器(67)、离心喷头(71)和风机(72)提供电力。
[0010]进一步，所述硬件驱动控制板(3)固定于系统支架(1)下层，为F4控制板，通过水泵(4)、电机(61)、角度传感器(67)、离心喷头(71)和风机(72)电连接，用于对摇摆与喷雾进行控制。
[0011]本专利技术的一种摇摆式精准变量风送喷雾结构控制方法，步骤如下：
[0012]步骤1：根据曲柄摇杆结构进行理论推导，得出符合本实验要求的曲柄摇杆各部件长度关系；
[0013]步骤2：根据曲柄摇杆运动模型建立摇杆摆角与曲柄转角的对应关系，为闭环控制提供数据支撑，并对摇杆摆角与曲柄转角的状态方程做离散化处理，为闭环控制提供输入期望；
[0014]步骤3：F4控制板(3)获取姿态传感器(67)原始数据并转换成角度数据，同时获取电机(61)编码器数据并转换成速度数据；
[0015]步骤4：对转换后的角度数据做分析处理，获取角度数据的周期状态、最大值以及最小值；
[0016]步骤5：根据上述步骤处理后的角度数据及速度数据，对摇杆摆角及电机(61)做角度闭环和速度闭环控制。
[0017]本专利技术的一种摇摆式精准变量风送喷雾结构及其控制方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1：根据曲柄摇杆结构进行理论推导，得出符合本实验要求的4杆长度关系；
[0019]步骤2：根据曲柄摇杆运动模型建立摇杆摆角与曲柄转角的对应关系，并对摇杆摆角与曲柄转角的状态方程做离散化处理，为闭环控制提供输入期望；
[0020]步骤3：F4控制板(3)获取姿态传感器(67)原始数据并转换成角度数据，同时获取电机(61)编码器数据并转换成速度数据；
[0021]步骤4：对转换后的角度数据做分析处理，获取角度数据的周期状态、最大值以及最小值；
[0022]步骤5：根据上述步骤处理后的角度数据及速度数据，对摇杆摆角及电机(61)做角度闭环和速度闭环控制。
[0023]传统人工喷药主要采用效率比较低的背负式手动喷雾器，需要人力背负沉重的药箱，劳动强度较高，且在施药过程中精准抵达果树待施药部位的药量有限，大多农药都散失至四周环境中，会造成农药的浪费和环境的污染，同时由于传统作业设备对药液雾化程较
低，致使药液在作业冠层中的沉降损失也较多；传统机械作业存在喷洒不均、喷雾作业面小、漏喷多喷等现象，且喷雾范围固定，无法适用于各类作物。针对这些问题，本专利技术采用的风送系统可以将药液精准快速送达至待施药部位，可以有效减少浪费和污染，同时可以有效穿透树叶层，进行高效施药；采用的离心喷头可以通过高速旋转极大程度雾化药液，减少沉降浪费，同时也增大了喷雾范围；采用的摇摆机构通过周期性摆动可以有效增大喷雾作业面积，能广泛适用于各类作物，其摆动特性也能极大程度避免漏喷多喷等现象。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种摇摆式精准变量风送喷雾结构，其特征在于，包括系统支架(1)、电池(2)、硬件驱动控制板(3)、水泵(4)、水箱(5)、摇摆机构(6)、喷雾系统(7)；系统支架(1)上固定有电池(2)、硬件驱动控制板(3)、水泵(4)、水箱(5)、摇摆机构(6)和喷雾系统(7)；所述摇摆机构(6)由电机(61)、曲柄摇杆(62)、碳纤维管(63)、法兰(64)、立式轴承(65)、涵道(66)和角度传感器(67)组成；所述电机(61)通过螺栓螺母固定于系统支架(1)上层；所述曲柄摇杆(62)由曲柄(621)、连杆(622)及摇杆(623)连接组成，所述曲柄(621)一端固定于电机(61)转轴上，在电机(61)的带动下作为主动件以固定端为圆心做圆周运动；所述连杆(622)通过铰链连接曲柄(621)自由端及摇杆(623)自由端并在曲柄(621)与摇杆(623)的共同作用下作平面复合运动，摇杆(623)作为从动件在连杆(622)的带动下作一端固定的往返摆动；法兰(64)将摇杆(623)固定端、涵道(66)及碳纤维管(63)紧紧固定，使其三者能同步摆动；所述碳纤维管(63)两端均固定在立式轴承(65)中，能在立式轴承(65)中任意转动，碳纤维管(63)上固定有角度传感器(67)，用于采集实时摇摆角度；立式轴承(65)通过螺栓螺母固定于系统支架(1)上层；所述喷雾系统(7)由离心喷头(71)和风机(72)组成，离心喷头(71)和风机(72)固定于碳纤维管(63)上，可随碳纤维管(63)一同转动；药液存放与水箱(5)之中，依次连接水泵(4)和离心喷头(71)并将药液喷洒到植株冠层。2.根据权利要求1所述的一种摇摆式精准变量风送喷雾结构，其特征在于，所述系统支架(1)分为上下两层，下层搭载有电池(2)、硬件驱动控制板(3)、水泵(4)和水箱(5)；上层与下层用平板分隔以防水，上层搭载有摇摆机构(6)和喷雾系统(7)；所述系统支架(1)由铝型材和铝板通过金属脚件连接而成，给整个系统提供支撑和承重作用的同时也减轻了平台重量。3.根据权利要求1所述的一种摇摆式精准变量风送喷雾结构，其特征在于，所述水箱(5)固定在系统支架(1)上，所述水泵(4)用螺栓螺母固定于系统支架(1)下层，所述水泵(4)共5个，其中大水...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧，杜伟，沈跃，张璇，杜志鹏，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：