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专利号: 202110563239X
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于物联网的智能雾化栽培控制系统,其特征在于,包括机械手喷雾装置、移动装置和监测系统;

所述机械手喷雾装置用来实现对植株的喷雾,移动装置带动机械手喷雾装置移动,监测系统用来对智能雾化栽培控制系统进行监测;具体的,所述机械手喷雾装置包括机械手大臂(5)、机械手小臂(7)和连接轴(10);

所述机械手大臂(5)的一端通过第一活动关节(4)与支撑座(3)连接;所述支撑座(3)安装在旋转底座(2)上,所述旋转底座(2)通过第二驱动电机(18)驱动,第二驱动电机(18)通过第一控制器(17)控制;所述旋转底座(2)设置在固定底板(1)上,固定底板(1)安装在移动平台(30)上;

所述机械手大臂(5)的另一端通过第二活动关节(6)与机械手小臂(7)输入端连接,机械手小臂(7)输出端通过螺纹连接有连接轴(10)的输入端,所述连接轴(10)的输出端通过第三活动关节(11)安装有机械手手爪(13),机械手手爪(13)与第三活动关节(11)连接处设置有摄像头(12);机械手手爪 (13)内壁安装有管道,管道上安装有管道喷头(15);通过机械手手爪(13)的闭合实现管道喷头(15)的闭合。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能雾化栽培控制系统,其特征在于,所述移动装置包括移动平台(30)、行动轮(22)和约束轮(23);所述移动平台(30)下方设置有行动轮(22)和约束轮(23),所述行动轮(22)和约束轮(23)通过第三驱动电机(28)驱动,蓄电池(29)为第三驱动电机(28)提供电能;所述移动平台(30)上设置有营养液箱(24),通过水泵(25)可将营养液从营养液箱(24)泵出并从出液口(27)进入到管道并由管道喷头(15)喷施到植株根系(36)上。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的智能雾化栽培控制系统,其特征在于,所述营养液箱(24)内设置有物位传感器(26);移动平台(30)一端设置有测距传感器(21)。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能雾化栽培控制系统,其特征在于,所述监测系统包括物位传感器(26)、测距传感器(21)、湿度传感器(35)和摄像头(12);所述物位传感器(26)用来检测营养液的多少,测距传感器(21)用来测量移动平台(30)移动的距离,湿度传感器(35)用来监测雾培箱(31)内的湿度信息,摄像头(12)用来对植株根系(36)进行图像采集。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的智能雾化栽培控制系统,其特征在于,植株生长在雾培箱(31)内,所述雾培箱(31)有数层,各层之间均通过雾培框架(34)支撑,且雾培箱(31)内设置有固定导轨(32),雾培箱(31)外安装有升降台(33),通过固定导轨(32)可实现机械手喷雾装置的左右移动,通过升降台(33)可实现机械手喷雾装置的上下移动。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的智能雾化栽培控制系统,其特征在于,所述机械手手爪(13)内部安装有两根管道,管道上均连接有所述管道喷头(15),管道直径为8mm~

10mm,管道为TPE软管,管道喷头(15)上均布有3~5个喷嘴,管道喷头(15)内的压强为

0.2Mpa~0.3Mpa,喷嘴的孔径直径为0.1mm~0.2mm。

7.根据权利要求4所述的基于物联网的智能雾化栽培控制系统,其特征在于,控制系统接收到摄像头(12)的传输照片后,对其进行数学形态分析,根据Sobel算子算法提取出植物根系的轮廓特征图;系统将提取后轮廓特征图放入X/Y轴的坐标系中,然后得出它的最大宽度处和最大长度数值D/L,将数值与系统设定的标准值对比。

8.根据权利要求7所述的基于物联网的智能雾化栽培控制系统,其特征在于,机械手喷雾装置每次喷雾时设定两个等级的喷雾量:第一种喷雾量:5秒~6秒;第二种喷雾量:8秒~

9秒;当得出D/L大于标准值时,执行第一种喷雾量,反之则执行第二种喷雾量。

9.根据权利要求1‑8任一项所述的基于物联网的智能雾化栽培控制系统的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

首先,雾培箱(31)内安装有数个湿度传感器(35),湿度传感器(35)用来实时采集雾培箱(31)的湿度信息,然后控制系统通过物联网传输到人机界面中,并对信号进行处理和分析;

控制系统发出的工作指令,雾化栽培控制系统接受到指令,整个系统开始工作,首先控制器按照设定的程序控制移动平台(30)的移动,移动到指定位置后,机械手喷雾装置在第一驱动电机(16)的驱动下根据控制器已经设定好的程序路线工作:首先,第一活动关节(4)开始转动从而带动机械手大臂(5)、机械手小臂(7)转动,当机械手手爪(13)靠近根系表面时摄像头(12)进行图像采集,经过系统对图像处理后发出的指令,机械手手爪(13)张开,管道喷头(15)按照系统命令的喷雾量开始喷雾,根系表面喷雾完成后机械手手爪(13)闭合,第一道工序完成;

然后,第二活动关节(6)开始转动带动机械手大臂(5)、机械手小臂(7)开始转动,控制器的控制下,机械手手爪(13)深入植物根系内部,机械手手爪(13)开始张开后,管道喷头(15)打开喷雾开始,当喷雾结束时,机械手手爪(13)闭合,第二道工序完成;

机械手喷雾装置的各个部位退回原位,移动平台(30)带动机械手喷雾装置移动到下一个位置进行下一个位置的喷雾工作,在完成一个层面的喷雾后,移动平台(30)带动机械手喷雾装置移动到升降台(33)位置,在控制系统的控制下,机械手喷雾装置对下一层面开始工作;如此往复进行工作,当所有位置喷雾工作完成后,退回原位,然后自动补充营养液,营养液补充完毕后,原位等待,控制系统通过物联网把喷雾工作结束信号发送给人机界面。