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    • 专利摘要:
    本实用新型提供一种除草剂精准施药器，包括车轮驱动结构、车架、三维测量机构和施药结构；施药结构设置在车架上，包括X轴线性模组、Y轴线性模组、Z轴线性模组和喷头；X轴线性模组固安装在车架的两侧上表面；Y轴线性模组设置在X轴线性模组上方；Y轴线性模组上垂直设置有Z轴线性模组，使得Z轴线性模组能沿着Y轴线性模组做水平直线往复运动，也能在竖直方向上移动；喷头固定设置在Z轴线性模组底部；三维测量机构包括门型支架和线激光三维测量装置，以识别草坪中杂草的位置及高度。本实用新型可识别杂草位置，并通过线性模组的移动，控制喷头移动，实现除草剂的精准喷施，提高除草剂利用率，同时保证除草效果，操作方便，实用性强。
    公开号:CN214339643U
    申请号:CN202120209734.6U
    申请日:2021-01-26
    公开日:2021-10-08
    发明作者:姚袁梦；金小俊；洪晓玮；于佳琳；陈勇
    申请人:Nanjing Forestry University；
    IPC主号:A01M21-04
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型属于杂草治理技术领域，具体涉及一种除草剂精准施药器。
    [n0002] 随着国家对生态建设的重视，草坪越来越频繁地进入人们的视线。由于草坪生长迅速，容易成活、成坪快，绿化效果好，在城乡建设、环境保护和生态恢复中发挥着非常重要的作用。草坪中杂草的生长不但会破坏草坪草生长的一致性，而且会影响草坪的颜色、质地和密度。因此，杂草不仅损害草坪的整体外观，并与草坪争阳光、争水分、争氧气、争化肥，从而破坏草坪的景观效果。所以，草坪杂草的防除显得尤为重要。
    [n0003] 目前，草坪除草大致分为人工除草、化学除草两大类。人工除草，劳动强度大，会松动草坪土层，而且效率低下；传统化学除草采用大面积喷施除草剂的方式，会污染生态环境，使杂草产生抗药性，后期除草困难，而且除草剂会威胁人体健康，大面积喷洒会浪费除草剂。因此，本实用新型提出一种除草剂精准施药器，该施药器通过机器视觉识别杂草及其三维坐标位置，并通过线性模组的移动，将喷头移动到杂草上方，喷洒除草剂，能够减少除草剂的施用量、提高利用率、同时保证除草效果。
    [n0004] 本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种除草剂精准施药器。
    [n0005] 本实用新型采用以下技术方案：
    [n0006] 一种除草剂精准施药器，包括车轮驱动结构、车架和施药结构；所述车轮驱动结构设置在车架的下方，带动装置前进；所述施药结构设置在车架上，包括X轴线性模组、Y轴线性模组、Z轴线性模组和喷头；所述X轴线性模组设置数量为两组，分别固定安装在车架的两侧上表面；所述Y轴线性模组设置在X轴线性模组上方，Y轴线性模组的两端分别与两个X轴线性模组的滑块固定连接，使得Y轴线性模组沿着X轴线性模组做水平直线往复运动；所述Y轴线性模组上垂直设置有Z轴线性模组，所述Z轴线性模组的滑块与Y轴线性模组上的连接板固定连接，使得Z轴线性模组能沿着Y轴线性模组做水平直线往复运动，也能在竖直方向上移动；所述喷头固定设置在Z轴线性模组底部，所述喷头在X轴线性模组、Y轴线性模组和Z轴线性模组的带动下进行X轴、Y轴或Z轴方向上的移动并施药。
    [n0007] 进一步的，还包括三维测量机构，所述三维测量机构包括门型支架和线激光三维测量装置，所述门型支架的两端分别固定安装在车架上，线激光三维测量装置设置在门型支架上，以识别草坪中杂草的位置及高度。
    [n0008] 进一步的，所述线激光三维测量装置包括C型架、摄像头、激光发生器和电机；所述C型架安装在门型支架上，所述摄像头、激光发生器和电机均安装在C型架上，激光发生器在电机的驱动下旋转。
    [n0009] 进一步的，所述C型架为中空的长方体薄壁结构，所述摄像头与C型架螺纹固定连接。
    [n0010] 进一步的，所述摄像头通过第一圆环与C型架连接，所述第一圆环与C型架螺纹连接，摄像头固定设置在第一圆环内。
    [n0011] 进一步的，所述电机的输出端固定连接有云台，云台上安装有第二圆环，所述激光发生器固定设置在第二圆环内，激光发生器在电机的驱动下来回扫描，用于识别出草坪中杂草的空间位置。
    [n0012] 进一步的，所述车轮驱动结构包括两个直流电机、两个主动轮和两个万向轮；两个直流电机分别与两个主动轮连接，驱动主动轮转动，进而带动万向轮转动。
    [n0013] 进一步的，所述车轮驱动结构与车架之间设置有支撑架，起到支撑的作用。
    [n0014] 进一步的，所述车架为一水平设置的中空矩形框架。
    [n0015] 进一步的，所述Z轴线性模组与门型支架互不干涉。
    [n0016] 本发明的有益效果：
    [n0017] （1）本实用新型通过三维测量装置识别杂草的位置及其高度，并通过线性模组的移动，将喷头移动到草坪上方，若喷头所在区域内有杂草，喷头打开，喷施除草剂；若喷头所在区域内没有杂草，喷头将不会打开，实现了除草剂的精准喷施，减少除草剂的施用量，提高除草剂利用率，同时保证除草效果；
    [n0018] （2）本实用新型通过Z轴线性模组上下移动，控制喷头与杂草保持合适的喷施高度，达到理想的喷施效果，弥补了传统的喷杆施药器高低调节功能的空白；
    [n0019] （3）本实用新型装置采取间歇式行驶，而传统施药装置通常采取连续式行驶，连续行驶方式喷雾效率高，但是会导致摄像头抖动，雾滴漂移，识别杂草不精确，喷施效果不理想。而间歇式行驶，识别杂草精确，能够达到理想的喷施效果。
    [n0020] 附图说明：
    [n0021] 图1为本实用新型实施例结构示意图；
    [n0022] 图2为本实用新型实施例三维测量机构示意图；
    [n0023] 图3为本实用新型实施例拍摄区域示意图；
    [n0024] 附图中的标记为：1、主动轮；2、车架；3、X轴线性模组；4、门型支架；5、Z轴线性模组；6、激光三维测量装置；6-1、C型架；6-2、摄像头；6-3、第一圆环；6-4、激光发生器；6-5、第二圆环；6-6、电机；6-7、云台；7、Y轴线性模组；8、支撑架；9、万向轮；10、直流电机；11、喷头。
    [n0025] 具体实施方式：
    [n0026] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
    [n0027] 参见图1-3，本实用新型实施例提供一种除草剂精准施药器，包括车轮驱动结构、车架2、三维测量机构和施药结构；所述车轮驱动结构设置在车架2的下方，带动装置前进；所述车轮驱动结构与车架2之间设置有支撑架8，起到支撑的作用；所述车架2为一水平设置的中空矩形框架；所述三维测量机构设置在车架2上，以识别草坪中杂草的位置及高度；所述施药结构设置在车架2上，包括X轴线性模组3、Y轴线性模组7、Z轴线性模组5和喷头11；所述X轴线性模组3设置数量为两组，分别固定安装在车架2的两侧上表面；所述Y轴线性模组7设置在X轴线性模组3上方，Y轴线性模组7的两端分别与两个X轴线性模组3的滑块固定连接，使得Y轴线性模组7沿着X轴线性模组3做水平直线往复运动；所述Y轴线性模组7上垂直设置有Z轴线性模组5，所述Z轴线性模组5的滑块与Y轴线性模组7上的连接板固定连接，使得Z轴线性模组5能沿着Y轴线性模组7做水平直线往复运动，也能在竖直方向上移动；所述Z轴线性模组5与门型支架4互不干涉；所述喷头11固定设置在Z轴线性模组5底部，所述喷头11在X轴线性模组3、Y轴线性模组7和Z轴线性模组5的带动下进行X轴、Y轴或Z轴方向上的移动并施药；所述三维测量机构包括门型支架4和线激光三维测量装置6，所述门型支架4的两端分别固定安装在车架2上，线激光三维测量装置6设置在门型支架4上，以识别草坪中杂草的位置及高度。
    [n0028] 本实用新型实施例中，所述线激光三维测量装置6包括C型架6-1、摄像头6-2、激光发生器6-4和电机6-6；所述C型架6-1安装在门型支架4上，所述摄像头6-2、激光发生器6-4和电机6-6均安装在C型架6-1上，激光发生器6-4在电机6-6的驱动下旋转；本实施例中，所述C型架6-1为中空的长方体薄壁结构，所述摄像头6-2与C型架6-1螺纹固定连接，用来图像采集；所述摄像头6-2通过第一圆环6-3与C型架6-1连接，所述第一圆环6-3与C型架6-1螺纹连接，摄像头6-2固定设置在第一圆环6-3内；所述电机6-6的输出端固定连接有云台6-7，云台6-7上安装有第二圆环6-5，所述激光发生器6-4固定设置在第二圆环6-5内，激光发生器6-4在电机6-6的驱动下来回扫描，用于识别出草坪中杂草的空间位置。
    [n0029] 本实用新型实施例中，所述车轮驱动结构包括两个直流电机10、两个主动轮1和两个万向轮9；两个直流电机10分别与两个主动轮1连接，驱动主动轮1转动，进而带动万向轮9转动，从而驱动装置前进。
    [n0030] 本实用新型实施例的应用过程：
    [n0031] S1：将本装置停在草坪上，可通过遥控系统控制其行驶；首先摄像头6-2拍摄草坪图像，识别出草坪杂草的位置。三维测量装置6测量出拍摄区域内杂草的高度，得出草坪中杂草的三维坐标信息；
    [n0032] S2：根据草坪中杂草的三维坐标信息，Y轴线性模组7沿着X轴线性模组3移动，确定杂草的平面位置，Z轴线性模组5沿着Y轴线性模组7水平或竖直方向上移动，使喷头11与杂草保持合适的高度，从而达到理想的喷雾效果；
    [n0033] S3：喷头11喷洒除草剂，随后，X轴线性模组3 和Y轴线性模组7继续移动到下一处杂草。在一个拍摄区域内，除草路线采用S字形，不漏掉拍摄区域内的每一处杂草，如图3拍摄区域所示，五角星代表草坪中的杂草，折线代表喷头的移动路径，喷头11从拍摄区域的左下角箭头处开始喷施，喷头沿着S形路径喷施，直至移动到拍摄区域的右上角箭头处，一个拍摄区域的杂草喷施完毕；
    [n0034] S4：当该拍摄区域内杂草全部喷施完成后，通过遥控系统控制施药器向前移动，移动到下一个拍摄区域，停止移动，重复上述3个步骤。在每一个过程中，喷头11都会从拍摄区域的左下角，沿着S形路径喷洒除草剂，直至整个拍摄区域内杂草喷施完毕，即完成一个拍摄区域内的施药。
    [n0035] 本施药器采取间歇式行驶，施药器停下来对拍摄区域的杂草施药，施药完成后，施药器向前移动到下一个拍摄区域，进行下一次施药作业，如此往复。所有的拍摄区域是衔接在一起的，不间断也不重叠，如图3所示，此处只是列举一种实例，也可以根据实际需求以其他路径为喷施路线。
    [n0036] 本装置可调节喷头11的高度，对于高尔夫球场、体育场等草坪地面凹凸不平的场地具有较强的适用性，此类场地杂草有高有低，如果喷头11高度过高，则喷洒范围大，除草剂可能会喷洒到周围没有杂草的区域，达不到精准施药的目的；如果喷头11高度过低，则喷洒范围小，只喷洒到杂草的一小部分，喷施效果不显著。因此，本装置的Z轴线性模组7可以根据杂草的高度来上下移动，从而使得喷头11与杂草表面保持合适的喷雾距离，达到理想的喷雾效果。
    [n0037] 以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
    权利要求:
    Claims (10)
    [0001] 1.一种除草剂精准施药器，其特征在于，包括车轮驱动结构、车架（2）和施药结构；所述车轮驱动结构设置在车架（2）的下方，带动装置前进；所述施药结构设置在车架（2）上，包括X轴线性模组（3）、Y轴线性模组（7）、Z轴线性模组（5）和喷头（11）；所述X轴线性模组（3）设置数量为两组，分别固定安装在车架（2）的两侧上表面；所述Y轴线性模组（7）设置在X轴线性模组（3）上方，Y轴线性模组（7）的两端分别与两个X轴线性模组（3）的滑块固定连接，使得Y轴线性模组（7）沿着X轴线性模组（3）做水平直线往复运动；所述Y轴线性模组（7）上垂直设置有Z轴线性模组（5），所述Z轴线性模组（5）的滑块与Y轴线性模组（7）上的连接板固定连接，使得Z轴线性模组（5）能沿着Y轴线性模组（7）做水平直线往复运动，也能在竖直方向上移动；所述喷头（11）固定设置在Z轴线性模组（5）底部，所述喷头（11）在X轴线性模组（3）、Y轴线性模组（7）和Z轴线性模组（5）的带动下进行X轴、Y轴或Z轴方向上的移动并施药。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的除草剂精准施药器，其特征在于，还包括三维测量机构，所述三维测量机构包括门型支架（4）和线激光三维测量装置（6），所述门型支架（4）的两端分别固定安装在车架（2）上，线激光三维测量装置（6）设置在门型支架（4）上，以识别草坪中杂草的位置及高度。
    [0003] 3.根据权利要求2所述的除草剂精准施药器，其特征在于，所述线激光三维测量装置（6）包括C型架（6-1）、摄像头（6-2）、激光发生器（6-4）和电机（6-6）；所述C型架（6-1）安装在门型支架（4）上，所述摄像头（6-2）、激光发生器（6-4）和电机（6-6）均安装在C型架（6-1）上，激光发生器（6-4）在电机（6-6）的驱动下旋转。
    [0004] 4.根据权利要求3所述的除草剂精准施药器，其特征在于，所述C型架（6-1）为中空的长方体薄壁结构，所述摄像头（6-2）与C型架（6-1）螺纹固定连接。
    [0005] 5.根据权利要求4所述的除草剂精准施药器，其特征在于，所述摄像头（6-2）通过第一圆环（6-3）与C型架（6-1）连接，所述第一圆环（6-3）与C型架（6-1）螺纹连接，摄像头（6-2）固定设置在第一圆环（6-3）内。
    [0006] 6.根据权利要求3所述的除草剂精准施药器，其特征在于，所述电机（6-6）的输出端固定连接有云台（6-7），云台（6-7）上安装有第二圆环（6-5），所述激光发生器（6-4）固定设置在第二圆环（6-5）内，激光发生器（6-4）在电机（6-6）的驱动下来回扫描，用于识别出草坪中杂草的空间位置及其高度。
    [0007] 7.根据权利要求1所述的除草剂精准施药器，其特征在于，所述车轮驱动结构包括两个直流电机（10）、两个主动轮（1）和两个万向轮（9）；两个直流电机（10）分别与两个主动轮（1）连接，驱动主动轮（1）转动，进而带动万向轮（9）转动。
    [0008] 8.根据权利要求1所述的除草剂精准施药器，其特征在于，所述车轮驱动结构与车架（2）之间设置有支撑架（8），起到支撑的作用。
    [0009] 9.根据权利要求1所述的除草剂精准施药器，其特征在于，所述车架（2）为一水平设置的中空矩形框架。
    [0010] 10.根据权利要求1所述的除草剂精准施药器，其特征在于，所述Z轴线性模组（5）与门型支架（4）互不干涉。
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    同族专利:
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-08| GR01| Patent grant|
    2021-10-08| GR01| Patent grant|
    优先权:
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