温室高架作物剪叉式行间喷药机及其控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于日光温室高架栽培作物的行间施药装置技术领域，具体涉及温室高架作物剪叉式行间喷药机及其控制系统。
背景技术
[0002] 我国设施农业迅速发展，但设施农业配套机具种类较少，自动化程度较低。设施蔬菜因高温高湿病虫害频发，
化学防治仍然是主要手段，农民为了追求高产，
农药滥用现象十分严重，导致农产品农药残留超标、农田环境污染等一系列问题，且因日光温室环境密闭，喷药中毒现象时有发生。日光温室黄瓜、西红柿等采取绳索“吊蔓”栽培方式，植株较高较密，当前喷药机械无法深入作物行间均匀喷药。目前，我国的日光温室植保机具大多数为手动施药机具，技术手段落后，施药方法粗放、简单，未考虑施药均匀性，农药利用率低。为了提高农药利用率并降低农药对作业人员的伤害，农业智能化精准喷洒设备成为国际上农业植保器械领域研究的主要内容，由传统植保机具的大药量、低效率逐渐向对靶施药、变量喷药、低量喷洒等智能化精准施药技术发展。针对温室黄瓜、西红柿等高架栽培作物，设计深入作物行间进行精准自动施药的机具，对减少对作业人员健康的损害，提高农药利用率，以及全面提升日光温室自动化生产能
力起到巨大的推动作用，有着良好的应用推广前景。实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种温室高架作物剪叉式行间喷药机及其控制系统，智能控制，操作简单，性能可靠，动力稳定，喷药过程中能实现深入温室高架作物行间进行精准智能施药，以智能控制代替人工，节约劳动力。
[0004] 本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0005] 温室高架作物剪叉式行间喷药机，包括运输平台和剪叉喷药系统(2)；所述剪叉喷药系统(2)安装在运输平台上，运输平台在日光温室北侧通道铺设的轨道上行驶；运输平台行驶到作物行间时，可沿东西方向深入到作物行间进行施药。
[0006] 所述运输平台为底盘轨道车(1)，底盘轨道车(1)由
机架(11)、一对主动轮(12)、一对从动轮(16)、主动轴(13)、从动轴(17)、带座
轴承 (14)、直流减速
电机(19)、直流减速电机安装板(115)、主动
链轮(112)、从动链轮(114)、链条(113)、菱形带座轴承(111)、菱形轴承安装板(110)、剪叉回收板(15)、把手(18)组成，直流减速电机(19)通过链条(113)带动主动轮(12)在轨道上完成平稳的前进后退；剪叉回收板(15)用于承载剪叉前进机构，以带动剪叉喷药系统(2)在轨道上移动。
[0007] 所述剪叉喷药系统(2)包括剪叉伸缩机构(21)、剪叉前进机构(25)、剪叉回收机构(26)、药箱(27)、药
泵(29)、药管(28)、
喷杆(24)、电磁
阀(22)、喷头(23)；所述喷头(23)安装在剪叉伸缩机构(21)前端的喷杆(24)上，剪叉前进机构(25)带动喷头(23)深入作物行间，剪叉回收机构(26)带动喷头(23)收回到底盘轨道车剪叉回收板(15)上，药泵(29) 和药箱(27)固定在底盘轨道车(1)上提供药液和压力，通过药管(28)输送至喷头(23)，喷头(23)分为两组，朝向两侧作物，分别由
电磁阀(22)控制每组通断。
[0008] 所述的剪叉伸缩机构(21)包括C型滑道(211)、剪叉连接轴(212)、剪叉滑动轴(213)、剪叉固定轴(215)、剪叉
连接杆(216)、滑道轮(214)；所述剪叉连接杆(216)通过剪叉连接轴(212)组成两组平行的多级X型剪叉机构，并通过剪叉滑动轴(213)与剪叉固定轴(215)将头尾剪叉连接杆(216) 安装到C型滑道(211)上，滑道轮(214)安装在剪叉滑动轴(213)的两端，在C型滑道(211)内随剪叉伸缩机构(21)滚动；C型滑道(211)的尾端轨道可直接插入轨道车机架(11)内的相应槽内，进而固定剪叉喷药系统(2)。
[0009] 所述剪叉前进机构(25)由
轮毂电机(256)、U型安装架(255)、
弹簧减震器(252/253/254)组成，U型安装架(255)与剪叉伸缩机构C型滑道(211) 的前端以及弹簧减震器相连，轮毂电机(256)与弹簧减震器相连，轮毂电机(256) 旋转带动剪叉前进机构(25)，弹簧减震器保证轮毂电机(256)始终紧贴地面。
[0010] 所述剪叉回收机构(26)由
绞盘底座(261)、主动
齿轮轴(262)、从动齿轮轴(263)、步进电机(264)、
联轴器(265)、
钢丝、绞盘
固定板(267) 组成；绞盘固定板(267)将剪叉回收机构(26)与底盘轨道车(1)固定，钢丝与剪叉伸缩机构(21)前端相连、绞盘主动齿轮轴(262)通过联轴器(265) 与步进电机(264)相连，步进电机(264)转动带动主动齿轮轴(262)转动，拉动钢丝收回剪叉伸缩机构(21)。
[0011] 所述的控制系统控制温室垄间喷药轨道车实现日光温室无人喷药，包括
蓄电池、行程
开关、
超声波避障
传感器、激光
定位传感器、无线通讯模
块、警报灯、控制箱，激光定位传感器用于定位作物垄间，
超声波避障传感器装在轨道车运行方向以检测轨道车运行前方是否有障碍物，行程开关用于控制剪叉伸缩机构伸缩范围，无线通讯模块用于与温室
物联网系统通讯，进行喷药量的设置。
[0012] 底盘轨道车(1)带动剪叉喷药系统(2)沿日光温室北墙行间行驶，底盘轨道车(1)一侧装有激光定位传感器，当其检测到日光温室北墙上垄间喷药标志时，底盘轨道车(1)停止，然后通过剪叉前进机构(25)带动剪叉伸缩机构 (21)沿垄间横向伸展，附着剪叉伸缩机构(21)的喷杆也随之深入垄间，剪叉伸缩机构(21)完全展开后，电磁阀(22)、药泵(29)开启，喷头(23) 开始喷药，同时轮毂电机(256)停止工作，剪叉回收机构(26)的步进电机带动绞盘工作，用
钢丝绳拉回喷头(23)，同时剪叉随之收缩，直至轮毂电机(256) 收回到剪叉回收板(15)，即完成一行的喷药作业。轨道车继续前进至下一垄，并重复上述作业过程，直至完成温室内全部喷药。另外，本温室高架作物剪叉式行间喷药机还具有超声波避障，当有障碍物或人在轨道时自动停止。喷药作业之余，可将剪叉喷药系统从底盘轨道车(1)上拆除，底盘轨道车(1)还可用于运输作业，通过操作轨道车上的按钮，可调整其前进方向。
[0013] 本实用新型有益效果在于：
[0014] (1)温室高架作物剪叉式行间喷药机有利于实现深入高架作物行间进行精准喷药，提高了施药的均匀性。
[0015] (2)温室高架作物剪叉式行间喷药机引入超声波避障模块、激光垄间定位模块、自动充电模块等，使作品更加智能化，实现了温室内无人喷药。
[0016] (3)温室高架作物剪叉式行间喷药机有助于实现温室高架作物的全自动喷药，减少了因温室环境密闭而出现的作业人员中毒的情况。
[0017] (4)温室高架作物剪叉式行间喷药机有利于通过控制轮毂电机转速、剪叉回收步进电机转速，从而保证剪叉装置匀速伸缩，保证施药效果。
附图说明
[0018] 为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0019] 图1为本实用新型温室高架作物剪叉式行间喷药机的整体结构示意图；
[0020] 图2为本实用新型底盘轨道车的结构示意图；
[0021] 图3为本实用新型链传动连接的结构示意图；
[0022] 图4为本实用新型剪叉伸缩装置结构示意图；
[0023] 图5为剪叉前进机构结构示意图；
[0024] 图6为剪叉回收机构结构示意图；
[0025] 图7为本实用新型控制系统示意图；
[0026] 图8为本实用新型控制系统
框架示意图。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图和
实施例对本实用新型的实施方式进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
[0028] 如图1所示，日光温室高架栽培作物行间自动喷药机包括底盘轨道车1、剪叉喷药系统2、控制系统3。
角铁双轨道4铺设在日光温室的北面通道，底盘轨道车1沿轨道可在日光温室内沿东西方向行走，剪叉喷药系统2可通过一侧的C 型滑道211和
螺栓固定在底盘轨道车上，控制系统3装在底盘轨道车机架内，控制底盘轨道车1的行驶以及剪叉喷药系统2深入作物行间进行喷药作业。
[0029] 如图2、3所示，底盘轨道车1由机架11、主动轮12、主动轴13、带座轴承14、剪叉回收板15、从动轮16、从动轴17、把手18、直流减速电机19、轴承安装板110、菱形带座轴承111、主动链轮112、链条113、从动链轮114、直流电机安装板115组成。主动轮12和从动轮16为V型轮，可在角铁双轨道4 上行驶，左右两侧主动轮12和从动轮16分别通过主动轴13和从动轴17连接在一起，并与轴通过键连接在一起，主动轮12和从动轮16通过安装到机架上的带座轴承来
支撑。直流减速电机19固定在机架11上，与链轮轴通过键相连，从动链轮114与主动轴13通过键连接，主动链轮112通过链条113带动从动链轮114进而带动主动轮12旋转，实现底盘轨道车的前进后退。剪叉回收板15 固定在机架11凹进去的部分，用于承载剪叉前进轮即轮毂电机256，以带动剪叉喷药系统2在轨道上移动。把手18安装在机架11的一侧，用于直流减速电机19不工作时推动底盘轨道车移动。
[0030] 如图1所示，剪叉喷药系统包括剪叉伸缩机构21、剪叉前进机构22、剪叉回收机构25、药箱27、药管28、喷杆24、电磁阀22、喷头23。药箱27与药泵29固定在底盘轨道车1上，药管28固定在剪叉伸缩机构21的内部，随剪叉伸缩机构21动作，喷头23由竖直喷杆24固定在剪叉伸缩机构21的前端，可由剪叉伸缩机构21带动到作物行间竖直向两侧喷药，左右两侧喷头23分为两组，分别有两个电磁阀22控制，根据需要开启或关闭某侧喷头23。剪叉伸缩机构21用于连接底盘轨道车1和喷杆24，并限制喷杆24左右移动，剪叉前进机构22带动喷杆24伸出，剪叉回收机构26带动喷杆24收回到底盘轨道车1的剪叉回收机构26上。
[0031] 如图4所示，剪叉伸缩机构21由左右两组平行的多级X型剪叉机构组成，包括C型滑道211、剪叉连接轴212、剪叉滑动轴213、滑动轮214、剪叉固定轴215、剪叉连接杆216、滑轨固定板217组成。各级剪叉连接杆216之间与剪叉连接轴212形成铰接，并通过
螺母固定两侧剪叉连接杆216的间距。头尾一级剪叉机构的剪叉连接杆213下部通过剪叉固定轴215与左右两侧C型滑道211 固定在一起，剪叉连接杆216上部通过剪叉滑动轴213与滑动轮214相连，剪叉伸缩时带动滑动轮214在C型滑道211内滑动。滑轨固定板217将两侧C型滑道211固定在一起，并限制其距离。C型滑道211尾端轨道可直接插入轨道车机架12内的相应槽内，进而固定整套剪叉喷药系统。
[0032] 如图6所示，剪叉前进机构25由轮毂电机固定板251、弹簧减震器上部件 252、弹簧253、弹簧减震器下部件254、U型安装架255、轮毂电机256组成， U型安装架255用于固定轮毂电机256，轮毂电机固定板251与剪叉伸缩机构21 的C型滑道211通过螺栓连接，弹簧减震器安装在U型安装架与轮毂电机固定板中间；弹簧减震器由上下部件以及中间的弹簧构成用于保证轮毂电机始终与地面
接触。
[0033] 如图6所示，剪叉回收装置26由绞盘底座261、主动齿轮轴262、从动齿轮轴263、步进电机264、联轴器265、固定板267。固定板267一方面与剪叉伸缩机构21的C型滑道211以及底盘轨道车1机架11用螺栓固定在一起，步进电机264与固定板267的左侧板用螺栓固定在一起，绞盘底座261与固定板
底板267固定在一起，步进电机264轴通过联轴器265与绞盘主动齿轮轴262 相连，钢丝缠绕于从动齿轮轴263上，钢丝绳一段与剪叉伸缩机构21前端的滑轨固定件相连，另一端与绞盘轮盘固定，需要收回喷杆时，步进电机264带动绞盘轮盘旋转，钢丝绳缠绕在绞盘轮盘上，带动剪叉前进机构的轮毂电机265 收回到轨道车的剪叉回收板上。
[0034] 如图7所示，控制系统由超声波避障模块、激光定位模块、上下限位开关、
铅酸蓄电池、电源模块、按键、核心板、直流电机驱动模块、步进电机驱动模块、轮毂电机驱动模块、物联网通讯模块、电磁阀驱动模块、警报灯组成。如图8所示，超声避障模块31固定在底盘轨道车行驶方向，用于检测轨道上是否有障碍物，检测到障碍物则紧急停车；激光定位模块32安装在剪叉回收装置的固定板上，用于检测剪叉喷药装置是否到达作物行间；上下限位开关33固定在剪叉伸缩机构的C型滑轨上，用于限制剪叉伸缩的行程；
铅酸蓄电池37安装在底盘轨道车的机架上，用于给控制系统供电。警报灯36安装在底盘轨道车
外壳一侧，用于显示机具的工作状态。其它控
制模块安装在控制箱36内，核心控制板选用Arduino UNO，直流驱动模块用于控制底盘轨道车的直流电机调速和正反转，轮毂电机驱动模块用于控制剪叉前进装置的轮毂电机旋转、调速和停止，电磁阀驱动模块用于驱动剪叉喷药系统电磁阀的开闭，步进电机驱动模块用于控制剪叉回收装置的绞盘轮盘旋转，物联网通讯模块用于接收物联网的作业
信号及反馈作业状态。
[0035] 针对日光温室黄瓜、西红柿等采取绳索“吊蔓”栽培方式，植株较高较密，当前喷药机械无法深入作物行间均匀喷药。本实用新型的日光温室高架栽培作物行间自动喷药机可单独用于大棚内物资、果实等的运输，剪叉喷药系统可快速安装底盘轨道车上、当轨道车行驶到作物行间时，可沿东西方向深入到作物行间进行施药，喷药均匀性更好，控制系统安装在底盘轨道车内，用于控制底盘轨道车的行驶以及日光温室内自动无人喷药，避免农药中毒状况，能够降低劳动强度，提高作业效率。
[0036] 以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本
说明书的内容，可作很多的
修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受
权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
