一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人

1.本发明涉及林业机械技术领域，具体涉及一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人。


背景技术：

2.树木涂白是指树干部位被人为的附着一层白色浆液，主要成分包括生石灰、水、食盐、黏着剂和石硫合剂原液。其作用是杀菌、杀虫防虫、减少冻害和日灼、方便夜间标识。针对病虫害发生情况，对槐、榆、紫薇、合欢、杨、栾、柳、樱花、蔷薇科中经常发生病虫危害的和部分受蚧虫、天牛、蚜虫危害的常绿树以及易受冻害的杜英、含笑等树木可进行重点涂白。树木涂白可以通过涂刷和喷涂的形式进行。
3.涂刷一般采用人工涂刷的形式进行，工作人员使用小运输车运输材料到位置后，再进行调配搅拌，最后工作人员使用刷子对树木枝干进行涂白液的涂刷。该工作方式存在工作效率不高，涂白液难以清洗，在工作中容易滴溅到地面和人的衣服甚至皮肤表面，对人体造成损害。其次工作质量参差不齐，涂白位置和效果不统一，对于树皮纹路复杂，沟壑深的地方涂刷容易不均匀，不能全覆盖，减小了杀菌和预防病虫害的的作用。
4.喷涂是采用喷涂机器，将配置好的涂白液倒入机器后，操作机器进行喷涂，如：中国专利公开号cn215992168u，名称为：一种树木涂白装置；中国专利公开号为cn215784436u，名称为：树木涂白机。
5.还有如：何世杰等.《智能农药喷洒小车设计》.电子技术与软件工程,2021(07):84-85；
6.靳文停等.《履带式温室智能喷药机器人的设计》.农机使用与维修,2019(01):8-11；
7.张勇等《一种农业自主导航的智能无人打药车设计》.机电技术，2020(04):16-19；
8.朱晨曦.《基于机器视觉的黄瓜大棚农药自动喷洒装置设计》.南方农机,2022,53(18):67-69。
9.上述机器人可实现对树木的喷涂，但存在农药消耗量大，且喷洒区域不够精准，但尚未见有针对树木生长环境特点及识别涂白区域、树木病症喷涂的机器人报道。


技术实现要素：

10.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
11.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，包括用于支撑的机架，所述机架上设置有自动涂白组件；
12.所述自动涂白组件包括设置在机架内竖截面形状设置为倒梯形的存液箱，所述存液箱的顶部设置有用于支撑的横板，所述横板上设置有两个第一电机；
13.两个所述第一电机的输出端且位于存液箱内设置有转轴，所述转轴的外侧设置有
若干个搅拌叶，且各所述搅拌叶层叠设置；
14.所述机架的顶部一侧设置有用于支撑的滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的顶部一侧设置有连接板，所述连接板通过滑块与滚珠丝杆滑动连接，所述连接板上设置有用于喷涂的喷头，所述喷头与存液箱通过液压泵与软管相连接，所述滚珠丝杆的一侧设置有用于感应的红外传感器；
15.所述横板的顶部一侧设置有用于抽水的泵机，所述泵机的输出端与喷头通过水管相连接，且水管上设置有电磁阀；
16.可以看出，上述技术方案中，红外传感器到装置正前方有未涂白的树木后装置停止移动，逐渐靠近树木直至喷头将树木枝干包裹，然后液压泵通过软管将存液箱内的涂白液由喷头喷涂在树木枝干上，第一电机启动，驱动转轴和搅拌叶旋转，使得涂白液保持成分均匀。
17.可选的，在一种可能的实施方式中，所述自动涂白组件还包括设置在滚珠丝杆底部一侧用于支撑的托板，所述托板上设置有第二电机，所述第二电机的输出端设置有安装在滚珠丝杆上的皮带轮组，所述滑块与皮带轮组的外侧可拆卸连接，所述滚珠丝杆的底部一侧设置有加强件，所述存液箱的顶部设置有两个注药接口，所述托板的底部设置有安装在机架上用于对托板进行支撑的斜托杆，所述机架的底部四边角处分别设置有舵轮，两个所述第一电机的一侧分别设置有用于限位的隔板，所述存液箱的底部设置有与存液箱可拆卸连接的下挡板，所述下挡板顶部且位于存液箱内设置有滤芯；
18.可以看出，上述技术方案中，第二电机启动，驱动皮带轮组旋转，皮带轮组旋转时带动滑块在滚珠丝杆上滑动使喷头上下移动，从而多次覆盖，完成喷涂任务；
19.当树木较为粗壮，装置在一个位置无法全部喷涂时，装置能够以树木为旋转中心舵轮绕着树木旋转喷涂直至喷涂完成，并且当喷涂任务结束后，可以拆开下挡板进行残余涂白液的回收和处理。
20.可选的，在一种可能的实施方式中，所述喷头上设置有摄像头，通过体积小、功耗较低并可进行滤波处理的摄像头，便于对目标物体进行检测，并且随着机器人的运动，对于相对运动发生变化进行记录并抓取目标物体。
21.本发明的技术效果和优点：
22.通过设置自动涂白组件，与现有技术相比，整体设计简单，结构合理，通过各个结构的相应配合使用，通过舵轮按照原先设定的道路行走，能够实现全方向的移动，提高装置在使用时的灵活性。
23.同时第一电机启动，驱动转轴和搅拌叶旋转，使得涂白液保持成分均匀，喷头将树木枝干包裹，然后液压泵通过软管将存液箱内的涂白液由喷头喷涂在树木枝干上，使涂白液喷涂更均匀，稳定的附着在喷涂位置，不产生聚集流动。
24.本发明通过红外传感器感应周边的环境特点、结合摄像头和系统系统的结合，使机器人识别涂白区域、树木病症状态，并对其进行喷涂。并且通过皮带轮组旋转时带动滑块在滚珠丝杆上滑动使喷头上下移动，从而稳定覆盖，完成喷涂任务，提高喷涂时的准确性和便捷性。
附图说明
25.图1为本发明整体结构主视图。
26.图2为本发明第二电机、搅拌叶、转轴和隔板的侧视图。
27.图3为本发明整体结构侧视图。
28.附图标记为：1、机架；2、存液箱；3、横板；4、第一电机；5、转轴；6、搅拌叶；7、滚珠丝杆；8、托板；9、第二电机；10、皮带轮组；11、滑块；12、连接板；13、喷头；14、加强件；15、注药接口；16、红外传感器；17、斜托杆；18、舵轮；19、隔板；20、滤芯；21、下挡板；22、泵机；23电磁阀。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在实施例中，如附图1-3所示的一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，通过机架1上设置的自动涂白组件，在使用时，由舵轮18带动装置位移，通过喷头13进行喷涂，同时通过滑块11和皮带轮组10，喷头13能够在滚珠丝杆7上进行高度调节，实现自动喷涂功能，提高喷涂时的便捷性，且组件的具体结构设置如下；
31.自动涂白组件包括设置在机架1内竖截面形状设置为倒梯形的存液箱2，存液箱2的顶部设置有用于支撑的横板3，横板3上设置有两个第一电机4；
32.两个第一电机4的输出端且位于存液箱2内设置有转轴5，转轴5的外侧设置有若干个搅拌叶6，且各搅拌叶6层叠设置；
33.机架1的顶部一侧设置有用于支撑的滚珠丝杆7，滚珠丝杆7的顶部一侧设置有连接板12，连接板12通过滑块11与滚珠丝杆7滑动连接，连接板12上设置有用于喷涂的喷头13，喷头13与存液箱2通过液压泵与软管相连接，滚珠丝杆7的一侧设置有用于感应的红外传感器16；
34.横板3的顶部一侧设置有用于抽水的泵机22，泵机22的输出与喷头13通过水管相连接，且水管上设置有电磁阀23；
35.自动涂白组件还包括设置在滚珠丝杆7底部一侧用于支撑的托板8，托板8上设置有第二电机9，第二电机9的输出端设置有安装在滚珠丝杆7上的皮带轮组10，滑块11与皮带轮组10的外侧可拆卸连接，滚珠丝杆7的底部一侧设置有加强件14，存液箱2的顶部设置有两个注药接口15，托板8的底部设置有安装在机架1上用于对托板8进行支撑的斜托杆17，机架1的底部四边角处分别设置有舵轮18，两个第一电机4的一侧分别设置有用于限位的隔板19，存液箱2的底部设置有与存液箱2可拆卸连接的下挡板21，下挡板21顶部且位于存液箱2内设置有滤芯20。
36.根据上述结构在使用时，装置工作前，首先需要将配置好的涂白液或将原材料按照配比加入存液箱2，之后装置开始工作，舵轮18按照原先设定的道路行走，同时第一电机4启动，驱动转轴5和搅拌叶6旋转，使得涂白液保持成分均匀；
37.当装置上的红外传感器16到装置正前方有未涂白的树木后装置停止移动，逐渐靠
近树木直至喷头13将树木枝干包裹，喷头13上设置有摄像头，红外传感器16、摄像头和主控制系统电性连接，摄像头拍摄到树木有凹槽或树干有病症，通过主控制系统发出指令给液压泵通软管将存液箱2内的涂白液由喷头13喷涂在树木枝干上；
38.在喷涂过程中第二电机9启动，驱动皮带轮组10旋转，皮带轮组10旋转时带动滑块11在滚珠丝杆7上滑动使喷头13上下移动，从而多次覆盖，完成喷涂任务；
39.当树木较为粗壮，装置在一个位置无法全部喷涂时，装置能够以树木为旋转中心舵轮18绕着树木旋转喷涂直至喷涂完成，并且当喷涂任务结束后，可以拆开下挡板21进行残余涂白液的回收和处理。
40.区别于现有技术的情况，本技术公开了一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，通过舵轮18按照原先设定的道路行走，同时第一电机4启动，驱动转轴5和搅拌叶6旋转，使得涂白液保持成分均匀，喷头13将树木枝干包裹，然后液压泵通软管将存液箱2内的涂白液由喷头13喷涂在树木枝干上，皮带轮组10旋转时带动滑块11在滚珠丝杆7上滑动使喷头13上下移动，从而多次覆盖，完成喷涂任务。
41.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，包括用于支撑的机架(1)，其特征在于：所述机架(1)上设置有自动涂白组件；所述自动涂白组件包括设置在机架(1)内竖截面形状设置为倒梯形的存液箱(2)，所述存液箱(2)的顶部设置有用于支撑的横板(3)，所述横板(3)上设置有两个第一电机(4)；两个所述第一电机(4)的输出端且位于存液箱(2)内设置有转轴(5)，所述转轴(5)的外侧设置有若干个搅拌叶(6)，且各所述搅拌叶(6)层叠设置；所述机架(1)的顶部一侧设置有用于支撑的滚珠丝杆(7)，所述滚珠丝杆(7)的顶部一侧设置有连接板(12)，所述连接板(12)通过滑块(11)与滚珠丝杆(7)滑动连接，所述连接板(12)上设置有用于喷涂的喷头(13)，所述喷头(13)与存液箱(2)通过液压泵与软管相连接，所述滚珠丝杆(7)的一侧设置有用于感应的红外传感器(16)；所述横板(3)的顶部一侧设置有用于抽水的泵机(22)，所述泵机(22)的输出端与喷头(13)通过水管相连接，且水管上设置有电磁阀(23)。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，其特征在于：所述自动涂白组件还包括设置在滚珠丝杆(7)底部一侧用于支撑的托板(8)，所述托板(8)上设置有第二电机(9)。3.根据权利要求2所述的一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，其特征在于：所述第二电机(9)的输出端设置有安装在滚珠丝杆(7)上的皮带轮组(10)，所述滑块(11)与皮带轮组(10)的外侧可拆卸连接。4.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，其特征在于：所述滚珠丝杆(7)的底部一侧设置有加强件(14)，所述存液箱(2)的顶部设置有两个注药接口(15)。5.根据权利要求2所述的一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，其特征在于：所述托板(8)的底部设置有安装在机架(1)上用于对托板(8)进行支撑的斜托杆(17)。6.根权利要求1所述的一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，其特征在于：所述机架(1)的底部四边角处分别设置有舵轮(18)，两个所述第一电机(4)的一侧分别设置有用于限位的隔板(19)。7.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，其特征在于：所述存液箱(2)的底部设置有与存液箱(2)可拆卸连接的下挡板(21)，所述下挡板(21)顶部且位于存液箱(2)内设置有滤芯(20)。8.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，其特征在于：所述喷头(13)上设置有摄像头。

技术总结
本发明公开了一种基于视觉识别的树木自动涂白机器人，具体涉及树木自动涂白技术领域，包括用于支撑的机架，所述机架上设置有自动涂白组件，所述自动涂白组件包括设置在机架内竖截面形状设置为倒梯形的存液箱。本发明通过设置自动涂白组件，通过舵轮按照原先设定的道路行走，能够实现全方向的移动，提高装置在使用时的灵活性，液压泵通软管将存液箱内的涂白液由喷头喷涂在树木枝干上，使涂白液喷涂更均匀，稳定的附着在喷涂位置，不产生聚集流动，皮带轮组旋转时带动滑块在滚珠丝杆上滑动使喷头上下移动，从而稳定覆盖，完成喷涂任务，提高喷涂时的准确性和便捷性。高喷涂时的准确性和便捷性。高喷涂时的准确性和便捷性。


技术研发人员：韦力元 刘倩 农思远 刘雅莉 马春 张宗轩 李岩舟 易健彬 吴泽森 陈亦冉
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/9/14