能精准浇水的喷灌机器人系统技术方案

一种能精准浇水的喷灌机器人系统，包括机器人主体、调速水泵、手持编程器、土壤湿度传感器、风速传感器，所述机器人主体包括二自由度云台、主控制器，所述二自由度云台由可左右转动180°的水平旋转组件和可上下转动180°的垂直旋转组件组成，水平旋转组件的第二驱动电机安装在底座上，垂直旋转组件的第一驱动电机安装在水平旋转组件上，所述垂直旋转组件上安装喷头，所述喷头通过管道与调速水泵连接，所述调速水泵设置在一储水箱中，一水位控制系统的液位监测器设于储水箱底部，所述第一驱动电机、第二驱动电机、调速水泵、水位控制系统、土壤湿度传感器、风速传感器分别与主控制器通过导线连接，所述手持编程器与主控制器通过无线信号连接。

Sprinkler Irrigation Robot System with Precision Water Irrigation

【技术实现步骤摘要】
能精准浇水的喷灌机器人系统
本专利技术涉及智能喷灌领域，特别涉及一种能精准浇水的喷灌机器人系统。
技术介绍
目前，园林、花园植物的浇水方式普遍为人工浇水或者安装喷头进行喷灌浇水。其中，人工浇水的方式效率较低，且人工成本高昂。安装喷头进行喷灌的浇水方式，通常会涉及到管道开挖与铺设，安装十分繁琐，对于已经完成种植的花园，重新开挖土壤会造成植株损伤，且该喷灌方式难以针对单棵植物进行供水量调节。此外，旋转式喷头对同一区域进行浇灌，重复性太高，造成严重的水资源浪费。对于植物墙特别是苔藓墙，目前采用的喷雾头喷雾方式，难以面面俱到，即植物墙苔藓存在有的区域水量不足、或有的区域水量过多等问题，都极不利于苔藓等植物的生长。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种能精准浇水的喷灌机器人系统，其能实现精准浇水，以及满足不同的植物的喷灌需求。本专利技术的技术方案是：一种能精准浇水的喷灌机器人系统，包括机器人主体、调速水泵、手持编程器、土壤湿度传感器、风速传感器，所述机器人主体包括二自由度云台、主控制器，所述二自由度云台包括可左右转动180°的水平旋转组件，可上下转动180°的垂直旋转组件，水平旋转组件的第二驱动电机安装在底座上，垂直旋转组件的第一驱动电机安装在水平旋转组件上，所述垂直旋转组件上安装喷头，所述喷头通过管道与调速水泵连接，所述调速水泵设置在一储水箱中，一水位控制系统的液位监测器设于储水箱底部，所述第一驱动电机、第二驱动电机、调速水泵、水位控制系统、土壤湿度传感器、风速传感器分别与主控制器通过导线连接，所述手持编程器与主控制器通过无线信号连接。所述水平旋转组件与第二驱动电机的转轴周向固定，所述第一驱动电机固定在水平旋转组件上，所述垂直旋转组件与第一驱动电机的转轴周向固定。所述第一驱动电机、第二驱动电机采用步进电机或者舵机。所述垂直旋转组件上安装有多个喷头，所述喷头分别通过管道与电磁阀连接，所述电磁阀通过管道与调速水泵连接，且该电磁阀通过电磁阀控制电路与主控制器连接。所述储水箱通过一进水管补水，所述进水管上设有电磁阀，该电磁阀通过电磁阀控制电路与水位控制系统连接。所述主控制器内嵌有蓝牙串口模块，通过蓝牙串口模块使手持编程器与主控制器进行无线连接。所述水位监测器采用气囊箱，该气囊箱固定在储水箱的箱底通过气传导导管与水位控制系统连接。所述主控制器外接有风速传感器。所述手持编程器的数据保存在主控制器中主控芯片的只读存储器EEPROM中，或者外增只读存储器EEPROM、FLASH芯片进行数据保存。所述电磁阀控制电路包括继电器、PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极经电阻与主控制器的主控芯片引脚连接，发射极接5V直流电源正极，集电极与继电器的2号引脚连接，所述继电器的2号引脚和4号引脚之间连接第一二极管，所述第一二极管的正极与继电器的4号引脚连接，负极与继电器的2号引脚连接，所述继电器的4号引脚接地，3号引脚接12V电源，5号引脚与电磁阀的电源端连接，所述电磁阀的接地端接地且经第二二极管与继电器的5号引脚连接，所述第二二极管的正极与电磁阀的接地端连接，负极与继电器的5号引脚连接。采用上述技术方案：所述第一驱动电机、第二驱动电机、调速水泵、水位控制系统、土壤湿度传感器、风速传感器分别与主控制器通过导线连接，水平旋转组件的第二驱动电机安装在底座上，垂直旋转组件的第一驱动电机安装在水平旋转组件上。在主控制器的控制下，第二驱动电机驱动水平旋转组件可左右转动180°，且第一驱动电机会随着水平旋转组件转动，第一驱动电机驱动垂直旋转组件可上下转动180°。所述垂直旋转组件上安装喷头，因此喷头会随着垂直旋转组件、水平旋转组件发生上下左右的转动。所述喷头通过管道与调速水泵连接，调速水泵将储水箱中的水增压，沿喷头喷出，通过主控制器控制调速水泵的转速，从而调节喷头喷射水的距离和强度，以针对不同距离的植物浇水。一水位控制系统的液位监测器设于储水箱底部，通过该液位监测器实时监测储水箱的液位，若连续监测到液位低于调速水泵的正常工作值，则水位恒定系统将缺水信号传递给主控制器，使调速水泵停止转动，防止调速水泵空转。并且，主控制器可以通过土壤湿度传感器对土壤湿度进行检测，在土壤湿度低于设定值时，启动喷灌机器人开始喷灌工作。所述手持编程器与主控制器通过无线信号连接，由于手持编程器可以将喷灌机器人的各个喷灌点的工作参数，设置在主控制器中，因此在调试喷灌机器人的过程中，可以根据现场植物的分布范围以及植物对水分的需求量，通过手持编程器设置每个喷灌点的垂直旋转组件和水平旋转组件转动的角度方位、调速水泵的转速、喷灌机器人的喷灌时间、喷头种类。手持编程器与主控制之间采用无线信号连接，简化了手持编程器与主控制器之间的连接，使连接更灵活、方便。所述第一驱动电机、第二驱动电机采用步进电机或者舵机，驱动垂直旋转组件和水平旋转组件，完成云台的转向功能。若采用步进电机可以降低制造成本，若采用舵机可以提高云台响应速度。所述垂直旋转组件上安装有多个喷头，所述喷头分别通过管道与电磁阀连接，所述电磁阀通过管道与调速水泵连接，且该电磁阀通过电磁阀控制电路与主控制器连接。即垂直旋转组件上可以安装不同种类的喷头，在实际使用中，可以通过手持编程器设定各个喷灌点所需的喷头种类，然后由主控制器对不同喷头进行切换。所述储水箱通过一进水管补水，所述进水管上设有电磁阀，该电磁阀通过电磁阀控制电路与水位控制系统连接，由于水位控制系统可以实时监测储水箱的水位，因此当水位控制系统监测到水位低于设定阈值时，将打开进水管上的电磁阀对储水箱进行补水，从而维持储水箱的水位恒定，保证水压的稳定，即保证调速水泵入水口的水压稳定，从而使喷头出水口的水压保持稳定。所述主控制器内嵌有蓝牙串口模块，通过蓝牙串口模块使手持编程器与主控制器进行无线连接，减少线路连接，使用起来灵活、方便。所述水位监测器采用气囊箱，该气囊箱固定在储水箱的箱底通过气传导导管与水位控制系统连接，采用气囊箱作为水位监测器，将气囊箱受到的水压通过气囊箱内部的气压经气传导导管传递给水位控制系统，实现对储水箱水位的实时监测。所述主控制器外接有风速传感器，用于实时检测风速，当风速较大时，暂停喷灌，以保证喷灌的精准性。所述手持编程器的数据保存在主控制器中主控芯片的只读存储器EEPROM中，或者外增只读存储器EEPROM、FLASH芯片进行数据保存，保证有足够的存储空间对手持编程器的数据进行保存，手持编程器也能设置多个喷灌点的工作参数。下面结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的二自由度云台的结构示意图；图3为本专利技术的主控制电路图；图4为本专利技术的水位控制系统的电路图；图5为本专利技术的电磁阀控制电路的电路图；图6为本专利技术的手持编程器的电路图。具体实施方式参见图1至图6，一种能精准浇水的喷灌机器人系统的实施例，包括机器人主体、调速水泵U7、手持编程器7、土壤湿度传感器U2、风速传感器U4，所述机器人主体包括二自由度云台、主控制器12。所述二自由度云台包括可左右转动180°的水平旋转组件2，可上下转动180°的垂直旋转组件3，水平旋转组件的第二驱动电机U6安装在底座1上，垂直旋转组件3的第一驱动电机U5安装在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能精准浇水的喷灌机器人系统，其特征在于：包括机器人主体、调速水泵、手持编程器、土壤湿度传感器、风速传感器，所述机器人主体包括二自由度云台、主控制器，所述二自由度云台由可左右转动180°的水平旋转组件和可上下转动180°的垂直旋转组件组成，水平旋转组件的第二驱动电机安装在底座上，垂直旋转组件的第一驱动电机安装在水平旋转组件上，所述垂直旋转组件上安装喷头，所述喷头通过管道与调速水泵连接，所述调速水泵设置在一储水箱中，一水位控制系统的液位监测器设于储水箱底部，所述第一驱动电机、第二驱动电机、调速水泵、水位控制系统、土壤湿度传感器分别与主控制器通过导线连接，所述手持编程器与主控制器通过无线信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种能精准浇水的喷灌机器人系统，其特征在于：包括机器人主体、调速水泵、手持编程器、土壤湿度传感器、风速传感器，所述机器人主体包括二自由度云台、主控制器，所述二自由度云台由可左右转动180°的水平旋转组件和可上下转动180°的垂直旋转组件组成，水平旋转组件的第二驱动电机安装在底座上，垂直旋转组件的第一驱动电机安装在水平旋转组件上，所述垂直旋转组件上安装喷头，所述喷头通过管道与调速水泵连接，所述调速水泵设置在一储水箱中，一水位控制系统的液位监测器设于储水箱底部，所述第一驱动电机、第二驱动电机、调速水泵、水位控制系统、土壤湿度传感器分别与主控制器通过导线连接，所述手持编程器与主控制器通过无线信号连接。2.根据权利要求1所述的能精准浇水的喷灌机器人系统，其特征在于：所述水平旋转组件与第二驱动电机的转轴周向固定，所述第一驱动电机固定在水平旋转组件上，所述垂直旋转组件与第一驱动电机的转轴周向固定。3.根据权利要求1所述的能精准浇水的喷灌机器人系统，其特征在于：所述第一驱动电机、第二驱动电机采用步进电机或者舵机。4.根据权利要求1所述的能精准浇水的喷灌机器人系统，其特征在于：所述垂直旋转组件上安装有多个喷头，所述喷头分别通过管道与电磁阀连接，所述电磁阀通过管道与调速水泵连接，且该电磁阀通过电磁阀控制电路与主控制器连接。5.根据权利要求1所述的能精准浇水的喷灌机器人系统，其特征在于：所述储水箱通过一进水管补水，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明伟，刘进，
申请(专利权)人：重庆欣克尔智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50