一种喷药机智能对接补液小车及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种喷药机智能对接补液小车及控制方法，涉及智能补液领域，包括主控模块、第一无线通信模块、避障模块、模式设置模块、注水模块、加药模块、移动底盘、上水机械臂和喷药机辅助作业系统；所述喷药机辅助作业系统，用于检测喷药机水箱内的液位以及停车位置信息，并通过第二无线通信模块向智能对接补液小车发送作业命令。本发明专利技术通过对智能补液小车控制和喷药机辅助系统的设计，实现了按需配药以及对喷药机的自动补液操作。以及对喷药机的自动补液操作。以及对喷药机的自动补液操作。

【技术实现步骤摘要】
一种喷药机智能对接补液小车及控制方法


[0001]本专利技术涉及智能补液领域，尤其涉及到一种喷药机智能对接补液小车及控制方法。

技术介绍

[0002]随着农业机械化的快速发展，针对各类农作物种植的特点我国研发了一系列喷药机。由于喷药机作业过程中需要消耗大量药液，且喷药机的药箱容量较小，所以需要实时检测喷药机的水箱状态并及时补充物资；另外，喷药过程中的农田里弥漫着大量对人体有害的物质，最好在无人干预的情况下完成喷药和物资补充。综上所述，保证喷药机物资的全自动供给是保障喷药机连续作业，实现喷药过程全程无人化的关键环节。
[0003]专利公开号CN112741063A公开了一种具有自动补给功能的农用施药机器人系统，其主要通过设置施药机器人、移动补给机器人以及固定药液舱，且在三者上对应设置自动对接的接口，从而实现移动补给机器人在固定药液舱与各施药机器人之间往返运送药液，节省了施药机器人往返补药所需的时间，进而提升系统整体的作业效率。
[0004]若完全依赖于人工上水，在喷药过程中进入农田会使工作人员暴露在污染环境中，且等待时间漫长，雇用人工成本极高。若采用机械上水技术，需要使用特定的施药机器人并设置特定接口才能完成补液的过程，应用场景单一。同时，以上技术仅能实现运送药液的功能，无法根据需求进行自主精准配药，易造成药物的浪费。因此，有必要设计一种可应用于各类喷药机的全自动上水设备，且可在无需人员干预的情况下按需配药，全自动地完成喷药机的水和药液的自动补充。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种喷药机智能对接补液小车及控制方法，通过对智能补液小车控制和喷药机辅助系统的设计，实现按需配药以及对喷药机的自动补液操作。
[0006]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的。
[0007]一种喷药机智能对接补液小车，包括主控模块、第一无线通信模块、避障模块、模式设置模块、注水模块、加药模块、移动底盘、上水机械臂和喷药机辅助作业系统；
[0008]所述主控模块分别经数据线与所述第一无线通信模块、所述避障模块、所述模式设置模块、所述注水模块、所述加药模块、所述移动底盘和所述上水机械臂连接；所述主控模块通过第一无线通信模块与喷药机辅助作业系统的第二无线通信模块连接；
[0009]所述主控模块用于分析接收到的喷药机的请求补液指令和位置信息输出信号控制智能对接补液小车的工作；
[0010]所述第一无线通信模块用于向喷药机辅助作业系统发送指令并接受作业命令，当所述第二无线通信模块接收到作业命令时，所述主控模块读取喷药机的位置信息并进行路径规划；
[0011]所述注水模块，用于根据收到的命令实现自动注水并计算注水量；
[0012]所述加药模块，用于根据收到的命令实现定量注射农药；
[0013]所述移动底盘，用于实现小车的行走以及为各设备提供电源；
[0014]所述模式选择模块用于选择小车的工作模式以及设置药水比例，所述工作模式包括接水模式和工作模式，当选择所述接水模式时，所述第一无线通信模块暂停工作；所述药液比例设置用于预设注水和加药的比例；
[0015]所述上水机械臂，用于根据收到的命令，实现喷药机水箱口的识别定位、注水管口和加药管口与喷药机水箱口之间的对接；
[0016]所述喷药机辅助作业系统，用于检测喷药机水箱内的液位以及停车位置信息，并通过第二无线通信模块向智能对接补液小车发送作业命令。
[0017]上述方案中，所述主控模块用于根据接收到的喷药机的液位数据和位置信息输出第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号，所述第一控制信号用于控制智能补水小车的行走，所述第二控制信号用于控制上水机械臂的工作，所述第三控制信号用于控制注水模块的工作，所述第四控制信号根据预设药水比例以及注水量控制加药模块的工作。
[0018]上述方案中，所述避障模块包括超声波传感器、双目视觉摄像头和处理模块；所述超声波传感器、双目视觉摄像头和处理模块均安装在所述智能补水小车的前端；所述双目视觉摄像头用于拍摄图像，并把图片发送给处理器分析判断是否存在障碍物以及障碍物的尺寸、形状；所述超声波传感器用于测量与障碍物的距离，并将距离数据传输到处理模块；所述处理模块根据接收到的障碍物距离和形状数据计算出障碍物的具体位置。
[0019]上述方案中，所述注水模块包括水箱和抽水流量泵，所述注水模块用于根据所述第三控制信号实现自动注水并计算注水量，并将注水量传输给所述主控模块；水箱安装在所述小车的移动底盘上；抽水流量泵安装在所述水箱内部，抽水流量泵的出水口连接有水管；抽水流量泵接收所述第三控制信号从水箱内抽水，并将注水量反馈给主控模块。
[0020]上述方案中，所述加药模块包括药箱和计量加药泵，所述加药模块用于根据所述第四控制信号实现定量注射农药；所述药箱安装在所述小车的移动底盘上；所述计量加药泵安装在药箱内部，计量加药泵的出水口与药管相连；计量加药泵接收所述第四控制信号从所述药箱内进行定量抽药。
[0021]上述方案中，所述主控模块、所述第一无线通信模块、所述避障模块和所述模式设置模块安装在控制箱内；所述注水模块、所述加药模块和所述上水机械臂安装在所述移动底盘上；所述喷药机辅助作业系统安装在喷药机上。
[0022]上述方案中，所述上水机械臂，包括识别定位模块和工业机械臂；所述识别定位模块安装在所述工业机械臂末端；所述工业机械臂安装在所述移动底盘上；所述识别定位装置，用于实现对喷药机水箱口的定位识别，并将执行末端与喷药机水箱口的距离信息传输至控制模块；所述工业机械臂接收所述第二控制信号，实现执行末端与喷药机水箱口的对接。
[0023]上述方案中，所述喷药机辅助作业系统包括控制模块、第二无线通信模块、药液箱盖开关模块、搅拌轴和液位测量仪；所述搅拌轴和所述液位测量仪安装在药液箱内；所述控制模块分别经数据线与所述第二无线通信模块、所述药液箱盖开关模块相连；所述液位测
量仪实时检测水箱内的液位数据，并将液位数据传输至控制模块；所述药液箱盖开关模块，用于根据所述控制模块信号实现喷药机水箱盖子的打开或闭合；所述搅拌轴使得水和农药混合均匀；所述第二无线通信模块用于向智能补水小车发送指令并实时接收其指令。
[0024]上述方案中，所述控制模块根据液位数据和喷药机位置信息输出第五控制信号、第六控制信号和第七控制信号，所述第五控制信号用于控制药液箱开关盖模块；所述第六控制信号用于控制所述第二无线通信模块向智能对接补液小车发送位置信息和补液作业指令；所述第七控制信号用于控制所述搅拌轴工作。
[0025]喷药机智能对接补液小车的控制方法，包括如下步骤：
[0026]1)根据所需的农药比例，人工通过模式选择键预设所需药液浓度；
[0027]2)喷药机辅助作业系统的液位检测仪实时检测喷药机水箱内的液位数据，并将数据传输至喷药机辅助作业系统的控制模块；喷药机辅助作业系统的控制模块分析判断液位数据是否到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷药机智能对接补液小车，其特征在于，包括主控模块、第一无线通信模块、避障模块、模式设置模块、注水模块、加药模块、移动底盘、上水机械臂和喷药机辅助作业系统；所述主控模块分别经数据线与所述第一无线通信模块、所述避障模块、所述模式设置模块、所述注水模块、所述加药模块、所述移动底盘和所述上水机械臂连接；所述主控模块通过第一无线通信模块与喷药机辅助作业系统的第二无线通信模块连接；所述主控模块用于分析接收到的喷药机的请求补液指令和位置信息输出信号控制智能对接补液小车的工作；所述第一无线通信模块用于向喷药机辅助作业系统发送指令并接受作业命令，当所述第二无线通信模块接收到作业命令时，所述主控模块读取喷药机的位置信息并进行路径规划；所述注水模块，用于根据收到的命令实现自动注水并计算注水量；所述加药模块，用于根据收到的命令实现定量注射农药；所述移动底盘，用于实现小车的行走以及为各设备提供电源；所述模式选择模块用于选择小车的工作模式以及药水比例设置，所述工作模式包括接水模式和工作模式，当选择所述接水模式时，所述第一无线通信模块暂停工作；所述药液比例设置用于预设注水和加药的比例；所述上水机械臂，用于根据收到的命令，实现喷药机水箱口的识别定位、注水管口和加药管口与喷药机水箱口之间的对接；所述喷药机辅助作业系统，用于检测喷药机水箱内的液位以及停车位置信息，并通过第二无线通信模块向智能对接补液小车发送作业命令。2.根据权利要求1所述的喷药机智能对接补液小车，其特征在于，所述主控模块用于根据接收到的喷药机的液位数据和位置信息输出第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号，所述第一控制信号用于控制智能补水小车的行走，所述第二控制信号用于控制上水机械臂的工作，所述第三控制信号用于控制注水模块的工作，所述第四控制信号根据预设药水比例和注水量控制加药模块的工作。3.根据权利要求1所述喷药机智能对接补液小车，其特征在于，所述避障模块包括超声波传感器、双目视觉摄像头和处理模块；所述超声波传感器、双目视觉摄像头和处理模块均安装在所述智能补水小车的前端；所述双目视觉摄像头用于拍摄图像，并把图片发送给处理器分析判断是否存在障碍物以及障碍物的尺寸、形状；所述超声波传感器用于测量与障碍物的距离，并将距离数据传输到处理模块；所述处理模块根据接收到的障碍物距离和形状数据计算出障碍物的具体位置。4.根据权利要求1所述的喷药机智能对接补液小车，其特征在于，所述注水模块包括水箱和抽水流量泵，所述注水模块用于根据所述第三控制信号实现自动注水并计算注水量，并将注水量传输给所述主控模块；水箱安装在所述小车的移动底盘上；抽水流量泵安装在所述水箱内部，抽水流量泵的出水口连接有水管；抽水流量泵接收所述第三控制信号从水箱内抽水，并将注水量反馈给主控模块。5.根据权利要求1所述的喷药机智能对接补液小车，其特征在于，所述加药模块包括药箱和计量加药泵，所述加药模块用于根据所述第四控制信号实现定量注射农药；所述药箱
安装在所述小车的移动底盘上；所述计量加药泵安装在药箱内部，计量加药泵的出水口与药管相连；计量加药泵接收所述第四控制信号从所述药箱内进行定量抽药。6.根据权利要求1所述的喷药机智能对接补液小车，其特征在于，所述主控模块、所述第一无线通信模块、所述避障模块和所述模式设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：高原源，韩晓蓓，魏新华，翟长远，丁世宏，郭文忠，张彪，刘雨鑫，陈震宇，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：