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履带式温室智能喷药机器人的设计

作者：靳文停葛宜元张闯闯岳晓娜杜爽彭正玲赵宝月张拂晓车芷君

来源：《农机使用与维修》2019年第01期

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摘;要：喷药机是民用领域必备的农业装备，各国对喷药机的研发都非常重视。智能、精

准化机器能在广阔的田野上代替手工完成各种农活，世界各国农业机械都是向着全方位实现农

业智能化、信息化方向发展，并努力促进高新技术的快速发展。日本、美国、西班牙等国家智

能喷药机技术相对成熟，并已广泛应用于农业。我国的智能精准化喷药机研究起步较晚，技术

水平与发达国家具有一定差距。利用高精度喷药技术、高精度传感器技术、机电一体化技术等

相结合研发的履带式温室智能喷药系统，减轻作业人员的劳动强度、改善工作环境、施药均

匀、提高药盖率、减少资源浪费，对改善环境污染等有着重要的现实意义，并且将会极大地提

升作物的产量，对于国民经济的发展具有重要意义。

关键词：履带式;温室;智能;喷药机

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中图分类号：S49;TP242;;;;;;;;文献标识码：A

：doi10.14031/ki.njwx.2019.01.003

引言0;

传统的喷药机效率较低，人工成本较高，人工喷药除操作人员易中毒，劳动强度大外，还

存在着作物受药质量差，大型机械不适合温室作业等缺点。随着社会进步和人们对生活质量的

要求不断提高，人们对食品安全关注度也不断的提高，温室智能喷药机产业潜在市场巨大，发

展前景可观。20世纪80年代以来，“精准农业”技术的研究与应用在发达国家受到普遍地重

视，“精准农业”己被国际农业科学界认为是21世纪实现农业可持续发展的先导性技术之一

[1]。2017年，美国约翰迪尔公司以3.05亿美元收购机器人初创公司蓝河科技，将利用蓝河科

技的计算机视觉精准喷洒农药机器人来实现“精准农业技术”;西班牙Almeria大学针对大棚环境

研制的喷雾机，通过高压喷雾器，实现雾滴在作物冠层中的高渗透率喷雾;塞维利亚大学针对

大面积草坪，通过GNSS导航的路径规划实现地面自主施药的移动平台。除此之外，德国、韩

国、巴西等国家都已经将智能喷药机应用于农业植保作业[2-6]。

《中国制造2025》将农机装备列为重要领域，制定了农机装备发展行动方案。《全国农

业现代化规划（2016-2020年）》对农业机械化提档升级作出全面部署。“智能农机装备”纳入

了“十三五”国家重点研发计划[7]。济南大学研究了基于悬挂链输送机的大棚智能喷药机器人;

青岛农业大学研究了自动识别定量喷药机器人;中国农业大学研制的电磁诱导农用喷雾机器人

于2007年通过测试，进行了走直线和45°转弯两组试验，能够实现喷药的自动化和智能

化;2017年德州“共享农机”新模式问世，农民扫码支付既可使用喷药机器人，该项目获得了地

方农业机械部门的认可和支持[8-14]。

履带式1;温室智能喷药机器人结构及工作原理

课题组研制的履带式温室智能喷药机器人由喷药系统、调节装置、履带底盘、传感器、控

制系统、信息采集装置、供电模块等几大部分组成。履带底盘配合控制装置自主导航摄像头以

及传感器可实现温室自动行走。自主导航摄像头配合控制装置控制滚珠丝杠左右调节装置和直

线电动推杆高度调节装置，适应不同高度作物均匀施药。履带式温室智能喷药机器人的三维模

型如图1所示。

履带式温室智能喷药机器人工作时自主导航摄像头可360°旋转，采集温室内作业环境以

及所针对的作物情况，回馈到STC89S52单片机控制系统进行信息处理并作出指令;滚珠丝杆、

直线电动推杆进行高度和幅宽调节，以适应作物能够在最佳受药距离自动停止。行走时由循迹

避障传感器实时感受温室路况，回馈到单片机控制系统，对Safari-600T履带底盘进行即走即

调，保证通行顺畅。为防止长时间作业药液沉淀情况发生，在药箱增加搅拌装置，根据不同药

物可设置不同搅拌时间间隔。

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履带式温室智能喷药机器人设计2;

软件设计2