一种土壤灌溉用机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种土壤灌溉用机器人，包括机器人车体、基座主体、水肥智能混合系统；所述基座主体连通外源的水肥管道以及外源的滴灌网络；所述水肥智能混合系统设于所述机器人车体上，包括土质检测装置以及管路系统；所述土质检测装置用于检测土壤微环境；所述机器人车体与基座主体对接时，所述管路系统连通所述水肥管道以及滴灌网络，实现水肥在机器人车体上混合后，反向传输至滴灌网络。本实用新型专利技术的机器人在设置好它的移动线路之后，使用者只需要负责每天收放机器人以及每月补充水与肥料、定期清扫循迹线路即可。其余时间则可以待在室内，监测机器人的工作，大大降低了工作人员的工作强度，改善了工作人员的工作环境。改善了工作人员的工作环境。改善了工作人员的工作环境。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤灌溉用机器人


[0001]本技术涉及机器人
，具体涉及一种土壤灌溉用机器人。

技术介绍

[0002]我国是一个农业大国，如今却在农业水资源、农业化肥使用中存在巨大短板。目前，中国农业年用水总量约3600亿m3，而中国农业灌溉用水利用系数只有0.3到0.4，水分生产率不足1kg/m3，仅为美国、以色列等世界发达国家的1/2左右。中国农业化肥年施用量已超过6000万吨，约占世界总消费量的1/3，单位面积施肥量是世界平均水平的3倍左右；为获得高产而盲目大量施肥，我国肥料的当季有效利用率平均只有30％左右，比发达国家低20％左右。
[0003]为解决这一问题，智能灌溉应运而生。早期的智能灌溉以底层灌溉手段的革新为主，譬如引入精细化的滴灌取代传统农业的粗放型大水漫灌。当下，水肥一体化系统(水肥一体机+滴管网络)因其显著优势被广泛应用于农业灌溉中。一方面，滴管网络可以减少水资源散失，另一方面，水肥一体机精心调配的混合水肥，促进植被生长的同时也可以肥化土地，改善土质，最终达到增产增收的效果。水肥一体化系统的普及使得灌溉作业由传统的大水漫灌转变为针对耕种土地特点、更为科学化精细化的深耕细作。
[0004]但目前这种灌溉模式仍有改进空间。首先，水肥一体机的产能未得到充分利用。植物并不是24小时都需要滴灌，一台固连于滴灌系统的水肥一体机一天的工作时间往往只有几个小时，是对其产能的极大浪费。其次，水肥一体化系统未从根本上解决我国农业人口劳动环境差的问题。农民的日常依旧乏味且辛苦，系统可以代替他们浇水施肥，却没有解放他们的身体，他们仍被困在田地边，只是照看对象由作物变成了水肥一体机。因此，提高灌溉系统的机动性与智能化水平，提升灌溉效率，提高关键机械装置的利用率，改善农民的工作条件，是现代化灌溉作业发展的必由之路。
[0005]目前国内外智能灌溉机器人技术正处于发展阶段。在国内智能灌溉机器人技术研究领域中，普遍采用喷头对圆形区域进行灌溉或是长喷管对路径区域进行覆盖灌溉。一种较为先进的技术是由兰州理工大学专利技术的水肥一体化灌溉机器人，其功能主要是通过机器人自带的湿度传感器监测土壤湿度并将水肥混合进行注射式灌溉，另一种采用预埋水道取水，与机器人携带肥料混合喷洒，实现灌溉作业。在国外相关领域中，由于国家农业体量等限制，大部分国家采用传感器+滴灌技术，俄罗斯专利技术一种大型桁架式机器人对路径上的大面积作物进行大范围灌溉，美国的一项灌溉机器人专利技术通过拍摄图像确认水源位置与需灌溉区域，引导机器人取水灌溉。

技术实现思路

[0006]本技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种土壤灌溉用机器人，以实现机器人智能化浇灌，减少人力资源，提高浇灌效率的目的。
[0007]具体的，本技术提供一种土壤灌溉用机器人，包括机器人车体、基座主体、水
肥智能混合系统；所述基座主体连通外源的水肥管道以及外源的滴灌网络；所述水肥智能混合系统设于所述机器人车体上，包括土质检测装置以及管路系统；所述土质检测装置用于检测土壤微环境；所述机器人车体与基座主体对接时，所述管路系统连通所述水肥管道以及滴灌网络，实现水肥在机器人车体上混合后，反向传输至滴灌网络。
[0008]所述机器人主体可以自带蓄电池，在仓库设置如现有技术中的机器人充电座，当电量不足时，可以自动回到仓库进行电量补充，或者仓库的人员更换电池。
[0009]本技术面向严苛环境下的生态修复，设计了一套以智能机器人为核心的生态修复系统。通过在极少人为干预的条件下辅助植树造林，为植被提供多种肥料营养元素，以此肥化土地，加速改善戈壁滩及盐碱地的土壤生态环境。本项目工作方式为基座主体与需要灌溉的试验田固连，机器人车体部分沿视觉识别标识自动寻找基座主体及其所在的试验田，抵达试验田后利用土质检测装置监测土壤环境，记录相关参数并依据土壤参数自动判断是否需要灌溉。若需灌溉则与基座主体完成对接，开始从基座主体上连通外源的水肥管道以及外源的滴灌网络连接的水罐与肥料罐汲取水肥并在机器人车体内按所需比例混合调配为优质综合肥，并输送到试验田中。在完成一片试验田的灌溉工作后，机器人会自动脱离基座主体，并沿视觉识别标识寻找下一个基座主体，直到完成全部灌溉工作后自行返回仓库，以此实现制式化生态修复，无人化环境维护。
[0010]本技术的基座主体主要起连接中转作用。工作时，机器人车体会沿铺设好的循迹路径自动走向基座主体，通过视觉及电控系统识别位于基座主体上的对接标识，然后进行自主对接。对接完成后，未经混合的水与多种肥料通过基座主体导入机器人车体，在智能机器人内按工作人员设定比例调配混合成为优质的综合肥料后，再通过基座主体流向滴灌网络，流向需灌溉的植物。滴灌带具体参数取决于用户配置，本技术的基座主体配适流量小于4.5L，目前滴灌带常见流量为1.2至3L，特别针对内径壁厚不限的滴灌带。
[0011]进一步的，所述土质检测装置包括机械臂、第一舵机组以及环境检测探针组件；所述机械臂与所述机器人车体转动连接；所述第一舵机组与所述机械臂固定连接；所述环境检测探针组件固定设于所述机械臂的悬臂端；通过所述第一舵机组驱动所述机械臂在纵轴方向移动，实现所述环境检测探针组件对土壤微环境的检测。
[0012]进一步的，本技术的土壤灌溉用机器人还包括舵轮组件和升降组件；所述升降组件包括滑轨、滑块件以及滑块固定座；所述滑轨纵向固定在所述机器人车体的下端侧边；所述滑块件与所述滑块固定座固定连接；所述滑块固定座于所述舵轮组件固定连接。
[0013]进一步的，所述舵轮组件为四组，分别设于所述机器人车体的下端；所述舵轮组件包括舵机组、轴承组件、减速电机以及轮毂组；所述轴承组件包括交叉滚子轴承、轴承固定板以及转子挠性板；所述轴承固定板与所述滑块固定座连接；所述交叉滚子轴承包括内圈和外圈，外圈与所述轴承固定板固定连接；内圈与所述转子挠性板固定连接；所述转子挠性板的上端与所述舵机组连接；所述减速电机设于所述轮毂组的侧面，用于驱动所述轮毂组转动，实现机器人车体的移动；所述舵机组用于驱动所述轮毂组水平转动，实现机器人车体的转向。
[0014]进一步的，本技术的土壤灌溉用机器人还包括设于所述机器人车体上的视觉及电控系统，所述视觉及电控系统包括微型计算机、摄像头、蓄电池；所述微型计算机、摄像头分别与所述蓄电池电连接；通过所述摄像头识别标记于地面的行进标志，根据视觉反馈
调整车体运动方向，实现寻迹功能；通过摄像头返回路线信息和工作状态信息，经所述微型计算机处理，控制水肥的混合和灌溉。
[0015]所述摄像头识别标记于地面的行进标志，根据视觉反馈调整车体运动方向，实现寻迹功能。通过摄像头返回路线信息和工作状态信息，经微型计算机处理，控制舵机组和减速电机运转以控制车体运动，控制继电器以控制水泵和电磁铁等。
[0016]优选的，所述视觉及电控系统还包括设于所述机器人车体顶部的太阳能供电系统，所述太阳能供电系统与所述蓄电池电连接。
[0017]进一步的，所述管路系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土壤灌溉用机器人，其特征在于，包括机器人车体(1)、基座主体(2)、水肥智能混合系统；所述基座主体(2)连通外源的水肥管道以及外源的滴灌网络；所述水肥智能混合系统设于所述机器人车体(1)上，包括土质检测装置(3)以及管路系统(4)；所述土质检测装置(3)用于检测土壤微环境；所述机器人车体(1)与基座主体(2)对接时，所述管路系统(4)连通所述水肥管道以及滴灌网络，实现水肥在机器人车体(1)上混合后，反向传输至滴灌网络。2.根据权利要求1所述的土壤灌溉用机器人，其特征在于，所述土质检测装置(3)包括机械臂(31)、第一舵机组(32)以及环境检测探针组件(33)；所述机械臂(31)与所述机器人车体(1)转动连接；所述第一舵机组(32)与所述机械臂(31)固定连接；所述环境检测探针组件(33)固定设于所述机械臂(31)的悬臂端；通过所述第一舵机组(32)驱动所述机械臂(31)在纵轴方向移动，实现所述环境检测探针组件(33)对土壤微环境的检测。3.根据权利要求1所述的土壤灌溉用机器人，其特征在于，还包括舵轮组件(5)和升降组件(6)；所述升降组件(6)包括滑轨(61)、滑块件(62)以及滑块固定座(63)；所述滑轨(61)纵向固定在所述机器人车体(1)的下端侧边；所述滑块件(62)与所述滑块固定座(63)固定连接；所述滑块固定座(63)于所述舵轮组件(5)固定连接。4.根据权利要求3所述的土壤灌溉用机器人，其特征在于，所述舵轮组件(5)为四组，分别设于所述机器人车体(1)的下端；所述舵轮组件(5)包括舵机组(51)、轴承组件(52)、减速电机(53)以及轮毂组(54)；所述轴承组件(52)包括交叉滚子轴承(521)、轴承固定板(522)以及转子挠性板(523)；所述轴承固定板(522)与所述滑块固定座(63)连接；所述交叉滚子轴承(521)包括内圈和外圈，外圈与所述轴承固定板(522)固定连接；内圈与所述转子挠性板(523)固定连接；所述转子挠性板(523)的上端与所述舵机组(51)连接；所述减速电机(53)设于所述轮毂组(54)的侧面，用于驱动所述轮毂组(54)转动，实现机器人车体(1)的移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱宣筼，朱一辰，徐敬元，魏正英，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：