一种灭杀果树枝干钻蛀性害虫的机器人 |
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| 申请号 | CN201611124658.9 | 申请日 | 2016-12-08 | 公开(公告)号 | CN106719532A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 河南科技学院; | 发明人 | 张平川; 马国峰; 白巧灵; 王廷雨; 赵高丽; 宋军平; 杨俊红; 苏文芝; 侯丽敏; 刘春霞; 高国红; 赵明富; 张利伟; 许睿; | ||||
| 摘要 | 一种灭杀果树枝干钻蛀性 害虫 的 机器人 ,包括 机架 和设置于机架两侧的 履带 轮，机架上设置有六轴机械关节手臂、 水 容器、 蓄 电池 和注水 泵 ，机械手臂的夹持部上设置有注水塑料管，注水泵分别与水容器和注水塑料管相连接，注水塑料管表面设置有 电极 ，机器人自主移动到果树树干旁，通过高清摄像头扫描果树枝杆，识别害虫虫孔，机械手臂将注水塑料管插入虫孔，然后DC升压模 块 产生并输出的高压直流电，由电极经虫孔内的水施加到害虫 生物 体上，使得害虫被电击杀灭，本 发明 与目前使用的农业防治方法、 化学防治 方法和 生物防治 方法相比，本发明对果树枝干的害虫能进行有效地灭杀，且无生态环境污染、无 农药 残留，效果好、机械自动化程度高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种灭杀果树枝干钻蛀性害虫的机器人，其特征在于：包括机架（1）和设置于机架（1）两侧的履带轮（2），所述机架（1）表面上设置有六轴机械关节手臂（3）、水容器（4）、蓄电池（5）和注水泵（6），所述六轴机械关节手臂（3）的夹持部（17）上设置有注水塑料管（7），臂腕（18）上设置有高清摄像头（9），注水泵（6）一端与水容器（4）相连接另一端与注水塑料管（7）相连接，所述注水塑料管（7）上设置有电极（8），电极（8）对称固定于注水塑料管（7）外侧，控制电路由机器人控制系统（10）、单片机（11）、DC升压模块（12）、第一电子开关（13）、第二电子开关（14）和电源系统（15），所述蓄电池（5）通过线路与电源系统（15）相连接，所述电源系统（15）通过线路分别与高清摄像头（9）、机器人控制系统（10）、履带轮（2）上的伺服电机（16）、单片机（11）、第一电子开关（13）、第二电子开关（14）、六轴机械关节手臂（3）和DC升压模块（12）相连接，所述高清摄像头（9）通过线路与机器人控制系统（10）相连接，所述机器人控制系统（10）通过线路分别与伺服电机（16）、六轴机械关节手臂（3）和单片机（11）相连接，所述单片机（11）通过线路分别与第一电子开关（13）、第二电子开关（14）和DC升压模块（12）相连接，所述第一电子开关（13）通过线路与注水泵（6）相连接，所述DC升压模块（12）通过线路与第二电子开关（14）相连接，所述第二电子开关（14）通过线路与电极（8）相连接。 |
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| 说明书全文 | 一种灭杀果树枝干钻蛀性害虫的机器人技术领域[0001] 本发明涉及农业工程装备技术领域，具体设计一种灭杀果树枝干钻蛀性害虫的机器人。 背景技术[0002] 果实可食的树木，即称果树，是能提供可供食用的果实、种子的多年生植物及其砧木的总称。果树有很多害虫，有的危害树叶、有的危害果实、有的危害枝干。其中，钻入枝干内的钻蛀性害虫蛀食枝干韧皮部、木质部等，影响输导系统传递养分、水分，影响果树产量，甚至导致树势衰弱或死亡，一旦受侵害后，植株很难恢复生机，严重影响果树的经济效益。目前,果树害虫的灭除方法主要：农业防治技术、化学农药灭除、生物防治法；但这些方法存在着多种的缺陷，采用农业技术防治果树害虫，投入的人工成本较高，采用化学农药灭除时，喷洒方法对于叶面害虫和果实表面害虫灭杀效果好，但是容易造成环境污染和农药残留危害人体健康，采用生物防治方法适用的害虫种类有限，且比较繁杂，成本也高。 发明内容[0003] 本发明的目的是在于针对现有技术的不足，提供了一种结构合理、无污染、减少人工投入成本，提高了除虫效率且智能化水平高的一种灭杀果树枝干钻蛀性害虫的机器人。 [0004] 本发明的目的通过以下技术措施实现：一种灭杀果树枝干钻蛀性害虫的机器人，包括机架和设置于机架两侧的履带轮，所述机架表面上设置有六轴机械关节手臂、水容器、蓄电池和注水泵，所述六轴机械关节手臂的夹持部上设置有注水塑料管，臂腕上设置有高清摄像头，注水泵一端与水容器相连接另一端与注水塑料管相连接，所述注水塑料管上设置有电极，电极对称固定于注水塑料管外侧，控制电路由机器人控制系统、单片机、DC升压模块、第一电子开关、第二电子开关和电源系统，所述蓄电池通过线路与电源系统相连接；所述电源系统通过线路分别与高清摄像头、机器人控制系统、履带轮上的伺服电机、单片机、第一电子开关、第二电子开关、六轴机械关节手臂和DC升压模块相连接，所述高清摄像头通过线路与机器人控制系统相连接，所述机器人控制系统通过线路分别与伺服电机、六轴机械关节手臂和单片机相连接，所述单片机通过线路分别与第一电子开关、第二电子开关和DC升压模块相连接，所述第一电子开关通过线路与注水泵相连接，所述DC升压模块通过线路与第二电子开关相连接，所述第二电子开关通过线路与电极相连接。 [0005] 进一步优选的，所述机架每侧设置有两个履带轮。 [0006] 进一步优选的，所述蓄电池为可进行充电的锂电池。 [0008] 一种灭杀果树枝干钻蛀性害虫的机器人的控制方法，其特征在于：高清摄像头对果树树干进行探测识别定位，并扫描果树枝干识别虫孔，对虫孔进行定位，将虫孔位置信息传输给机器人控制系统，机器人控制系统处理后先控制六轴机械关节手臂将注水塑料管插入虫孔内，单片机启动第一电子开关，使注水泵对注水塑料管进行输送水，注水塑料管开始注水工作，然后单片机启动DC升压模块和第二电子开关，单片机通过设定DC升压模块的电压，把产生的高压直流电传输到电极上，电击杀灭害虫。 [0009] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果：1、对果树枝杆中的钻蛀性害虫提供了智能化的采用物理电场灭除的履带机器人，对大面积果园代替人工除虫，提高了劳动效率，对枝干虫孔内害虫的灭杀率高，且履带机器人在果园等环境下运行平稳可靠。 [0010] 2、机器人能自主移动到果树树干旁，自主扫描识别虫孔，自动将注水塑料管插入虫孔注水施加高电压灭除害虫，具有较高的智能化水平。 [0011] 3.使用该设备提高了杀虫效率、保护了生态环境、减少了果品类农药残留保证食品安全，而且适用于各类果树枝干害虫的灭除，也可以用于其他各类树木枝干钻蛀性害虫的灭除，具有较高的应用价值。附图说明 [0012] 图1是本发明结构示意图，图2是本发明的电路原理图。 [0013] 图面说明：1、机架，2、履带轮，3、六轴机械关节手臂，4、水容器，5、蓄电池，6、注水泵，7、注水塑料管，8、电极，9、高清摄像头，10、机器人控制系统，11、单片机，12、DC升压模块，13、第一电子开关，14、第二电子开关，15、电源系统，16、伺服电机，17、夹持部，18、臂腕。 具体实施方式[0014] 结合附图1-2，本发明提供的一种实施例：一种灭杀果树枝干钻蛀性害虫的机器人，其特征在于：包括机架1和设置于机架1两侧的履带轮2，所述机架1表面上设置有六轴机械关节手臂3、水容器4、蓄电池5和注水泵6，所述六轴机械关节手臂3的夹持部17上设置有注水塑料管7，臂腕18上设置有高清摄像头9，注水泵6一端与水容器4相连接另一端与注水塑料管7相连接，所述注水塑料管7上设置有电极8，电极8对称固定于注水塑料管7外侧，控制电路由机器人控制系统10、单片机11、DC升压模块12、第一电子开关13、第二电子开关14和电源系统15，所述蓄电池5通过线路与电源系统15相连接；所述电源系统15通过线路分别与高清摄像头9、机器人控制系统10、履带轮2上的伺服电机16、单片机11、第一电子开关13、第二电子开关14、六轴机械关节手臂3和DC升压模块12相连接；所述高清摄像头9通过线路与机器人控制系统10相连接，所述机器人控制系统10通过线路分别与伺服电机16、六轴机械关节手臂3和单片机11相连接，所述单片机11通过线路分别与第一电子开关13、第二电子开关14和DC升压模块12相连接，所述第一电子开关13通过线路与注水泵6相连接，所述DC升压模块12通过线路与第二电子开关14相连接，所述第二电子开关14通过线路与电极8相连接，所述机架1每侧可设置有两个履带轮2，所述蓄电池5为可进行充电的锂电池，所述电极8由两片相互绝缘，宽1mm、长20-300mm，纯铜薄膜组成。 [0015] 蓄电池5额定电压为24V，连接电源系统15，电源系统15向DC升压模块12、注水泵6、伺服电机16、第一电子开关13、第二电子开关14提供12V直流电压，电源系统15向高清摄像头9和机器人控制系统10及单片机11提供5V直流电压；高清摄像头9用来对果树树干进行探测识别定位，并扫描果树枝干识别虫孔，对虫孔进行定位，将虫孔位置信息传输给机器人控制系统10，机器人控制系统10处理后先控制六轴机械关节手臂3将注水塑料管7插入虫孔内，单片机11启动第一电子开关13，使得注水泵6开始注水工作，注水5秒后单片机11启动DC升压模块12和第二电子开关14，单片机11通过设定DC升压模块12的电压，把产生的高压直流电传输到固定在注水塑料管7的两侧电极8上；机器人控制系统10主要有卫星导航功能和嵌入式系统的控制计算作用，能完成对果树的定位，以及对设置有高清摄像头9的臂腕18的控制，以便于高清摄像头9对果树枝干虫孔的扫描，机器人控制系统10控制伺服电机16，完成行走功能，同时控制六轴机械关节手臂3，将注水塑料管7准确的管插入虫孔，在灭除过程结束后拔出注水塑料管7后复位；单片机11控制DC升压模块12的工作，包括设定DC升压模块12产生电压的大小，并通过采样电路获取DC升压模块12输出电压电流参数完成数据显示和进行DC升压模块12的保护控制；DC升压模块12，主要在单片机11的控制下，将电源系统15送来的12V直流电压进行升压，输出直流高电压，电压根据果树枝干粗细进行调节，可调范围为200—500V，注水塑料管7向虫孔注水后，DC升压模块12输出直流电压，通过电极8导入虫孔，由于水能够很快注满虫孔并接触到害虫生物体，再通过电极8施加高压直流电，水的导电性将高压直流电产生物理电场作用到害虫生物体上，使得物理电场能够充分地接触害虫生物体，使得害虫被电击杀灭。 [0016] 以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。 |
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