一种园林树木病虫防治用的多自由度自适应喷涂装置

技术领域

本发明涉及一种给园林树木喷涂养护剂的多自由度自适应装置，属于园林绿化树木养护和市政树木防护设备的技术领域。

背景技术

随着社会发展，绿色发展理论的逐步完善与推进，我国城市化进程已经迈入了一个新层次，作为装扮城市必不可少的城市绿化带也如雨后春笋般大量出现。对此树木病虫防治已成为园林养护的关注重点问题。为树木喷涂石灰水，可达到防止虫害，杀菌、防止病菌感染和加速伤口愈合的目的，同时在冬季时可防冻害与日灼，养护剂是白色的，能够反射40％-70％阳光，起到了防寒保温的作用。

目前园林树木和城市树木呈现根部直径有差异、树木主干非线性的特点，刷白喷涂一般都是人工作业，效率低下，需要耗费大量人力物力；其次喷涂药剂中有一定化物成分，近距离人工作业影响身体健康；再次涂抹不均匀，导致石灰水的浪费；并且石灰水长时间存储在储料装置中，易发生沉淀。专利CN201810133057.7采用齿轮齿条控制喷涂装置的合拢，喷涂高度采用电动伸缩杆控制，而喷涂纵向机构采用丝杠滑块驱动的形式，缺点是喷涂装置占较大重量，高度控制的刚度和稳定性不够、喷涂伸展的距离有限，其次主要针对直径变化小和树干挺直的树木，对树木的适应性和通用性不高。现有技术的难点主要有两方面，首先复杂林况和离道路一定距离时装置无法很好伸展进行喷涂作业，其次树木形状多样性需要多自由度方面考虑考虑喷涂装置的自适应性。

为克服以上问题，本发明公开的一种园林绿化病虫防治用多自由度自适应树木喷涂装置，与之前装置相比有很大改进，考虑了轴向和纵向喷涂位置调整，能伸展较大距离适应喷涂，喷涂末端进行多自由度升级对各类型树木有较强的自适应性，对园林树木病虫防治具有重大意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：喷涂末端体积太笨重、喷涂伸展的距离有限、对树木的适应性和通用性差、喷涂位置校调难的问题。

本发明针对现有传统化机械式喷涂装置存在的问题，进行原理性创新，基本思想是：①以丝杠滑块执行完成传动单元的轴向和纵向喷涂位置的调整，能精确调节树木作业位置对中问题，避免反复移动整机，丝杠自锁也确保了装置在纵向调节的稳定；②采取剪式外伸机构和车体叠加配重块的形式，即使远离道路的树木仍可完成喷涂，装置能够实现较远距离作业，保证了操作人员远离有害喷涂液；③设计两个旋转自由度以适应不同类型树木形状与直径，以距离传感器辅助，结合矩形同步带传动完成分布式喷涂器的均匀作业。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种园林绿化病虫防治用多自由度自适应树木喷涂装置由喷涂单元、车体、传动单元、多自由度外伸单元四部分所组成；

所述喷涂单元包括左弧形板支撑转盘1801，伺服电机Ⅲ1802，主动齿轮Ⅰ1803，主动转轴1804，矩形同步带轮Ⅰ1805，环形固定齿形导轨Ⅰ1806，喷涂器1807，从动转轴1808，从动齿轮Ⅰ1809，张紧轮1810，从动齿轮Ⅱ1811，矩形同步带轮Ⅱ1812，环形固定齿形导轨Ⅱ1813，主动齿轮Ⅱ1814，右弧形板支撑转盘1815，支撑装置1816，距离传感器1817，喷涂器导向块1818；

所述左弧形板支撑转盘1801安装在支撑装置1816上，环形固定齿形导轨Ⅰ1806通过焊接手段焊接在支撑装置1816上，喷涂器1807安装在环形固定齿形导轨Ⅰ1806与矩形同步带轮Ⅰ1805之间；

所述喷涂器导向块1818安装在喷涂器1807下端，与喷涂器1807共轴，保证喷涂器1807在移动时其喷涂方向始终对准树木，实现大面积喷涂；

所述伺服电机Ⅲ1802通过焊接手段将其焊接在支撑装置1816上，通过主动转轴1804驱动主动齿轮Ⅰ1803进行转动，进而带动矩形同步带轮Ⅰ1805与从动转轴1808进行转动，进而控制喷涂器1807进行喷涂运动；

所述距离传感器1817粘接在支撑装置1816内侧，测量树木与喷涂单元之间的距离，张紧轮1810安装在距离传感器1817外壳上侧，对矩形同步带轮Ⅰ1805进行张紧保证矩形同步带轮Ⅰ1805能按预定形状正常运转；

所述车体包括离心滚筒轴1，储液桶支撑座Ⅰ2，储液桶3，储液桶支撑座Ⅱ4，水平机座5，行走轮6，控制显示屏7，配重块8；

所述储液桶支撑座Ⅰ2、储液桶支撑座Ⅱ4与控制显示屏7焊接在水平机座5对应位置上，配重块8通过铆钉连接在水平机座5的尾部来抵消装置工作时的倾覆力矩；

所述传动单元包括步进电机Ⅱ9，水平丝杆传动机构10，竖直丝杆传动机构11，步进电机Ⅰ12，传动滑块13；

所述步进电机Ⅱ9置于水平丝杆传动机构10的左侧，竖直丝杆传动机构11与水平丝杆传动机构10中丝杆啮合，步进电机Ⅰ12置于竖直丝杆传动机构11顶部，传动滑块13通过螺纹与竖直丝杆机构11中丝杆进行连接，实现运动的传递；

所述多自由度外伸单元包括传动滑块13，支撑平台14，微型液压缸Ⅰ1401，剪式外伸机构15，左右摆动机构16，伺服电机Ⅰ1601，上下摆动机构17，微型液压缸Ⅱ1701，伺服电机Ⅱ1702；

所述支撑平台14与传动滑块13通过焊接连接，支撑平台14内设有微型液压缸Ⅰ1401中控制剪式外伸机构15的运动，剪式外伸机构15安装在支撑平台14顶部，通过六角螺母进行固定锁死；

所述左右摆动机构16与剪式外伸机构15连接，连接处内嵌有伺服电机Ⅰ1601控制左右摆动机构16实现左右摆动运动；

所述上下摆动机构17与左右摆动机构16连接，连接处内嵌有伺服电机Ⅱ1702控制上下摆动机构17实现上下摆动运动，上下摆动机构17中部内嵌有微型液压缸Ⅱ1701；

所述微型液压缸Ⅱ1701与支撑装置1816连接，通过左弧形板支撑转盘1801与右弧形板支撑转盘1815将往复摆动运动转为回转运动，进而控制喷涂单元的开合。

本发明的有益效果是：

1、本发明涂刷效率高，采用间歇性对喷涂储液桶均匀搅拌，避免沉淀，喷涂效果好，复杂林况下本发明装置也能很好校调横纵轴，大范围内对树木进行快速定位。

2、本发明中喷涂末端通过剪式外伸机构伸展，在控制喷涂末端部件质量基础上能实现较远距离伸展作业，拥有配重块，可抵消倾覆力矩，保证装置运行时的平稳，能较好应对复杂林况和远离道路的工况。

3、本发明在喷涂末端创新性设计两个旋转自由度能较好适应各种类型的弯曲树木目标，并且叠加了距离传感器的辅助，能很好的自适应树木直径变化。

4、本发明设计是扇形喷涂器以单面齿皮带驱动，实现往复式高效喷涂，大大缩短作业时间和提高整机工作效率。

5、本发明装置有较好的兼容性，可以人工通过总控制屏可对所有电机进行调控以达到对喷头姿态的自适应调整，实现了树木喷涂的自动化，极大减轻劳动强度。

附图说明

图1多自由度自适应树木喷涂装置的整机结构图

图2树木喷涂装置车体的机架底座图

图3轴向和纵向定位的树木喷涂装置丝杆传动机构图

图4树木喷涂装置的横向多自由度外伸机构图

图5喷涂装置的左右环形分布式喷涂机构图

图6左环形喷涂机构图

图7喷涂器导向的剖视图

图中各标号为：1-离心滚筒轴，2-储液桶支撑座Ⅰ，3-储液桶，4-储液桶支撑座Ⅱ，5-水平机座，6-行走轮，7-控制显示屏，8-配重块，9-步进电机Ⅱ，10-水平丝杆传动机构，11-竖直丝杆传动机构，12-步进电机Ⅰ，13-传动滑块，14-支撑平台，1401-微型液压缸Ⅰ，15-剪式外伸机构，16-左右摆动机构，1601-伺服电机Ⅰ，17-上下摆动机构，1701-微型液压缸Ⅱ，1702-伺服电机Ⅱ，1801-左弧形板支撑转盘，1802-伺服电机Ⅲ，1803-主动齿轮Ⅰ，1804-主动转轴，1805-矩形同步带轮Ⅰ，1806-环形固定齿形导轨Ⅰ，1807-喷涂器，1808-从动转轴，1809-从动齿轮Ⅰ，1810-张紧轮，1811-从动齿轮Ⅱ，1812-矩形同步带轮Ⅱ，1813-环形固定齿形导轨Ⅱ，1814-主动齿轮Ⅱ，1815-右弧形板支撑转盘，1816-支撑装置，1817-距离传感器，1818-喷涂器导向块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1-6所示，一种园林绿化病虫防治用多自由度自适应树木喷涂装置包括离心滚筒轴1，储液桶支撑座Ⅰ2，储液桶3，储液桶支撑座Ⅱ4，水平机座5，行走轮6，控制显示屏7，配重块8，步进电机Ⅱ9，水平丝杆传动机构10，竖直丝杆传动机构11，步进电机Ⅰ12，传动滑块13，支撑平台14，微型液压缸Ⅰ1401，剪式外伸机构15，左右摆动机构16，伺服电机Ⅰ1601，上下摆动机构17，微型液压缸Ⅱ1701，伺服电机Ⅱ1702，左弧形板支撑转盘1801，伺服电机Ⅲ1802，主动齿轮Ⅰ1803，主动转轴1804，矩形同步带轮Ⅰ1805，环形固定齿形导轨Ⅰ1806，喷涂器1807，从动转轴1808，从动齿轮Ⅰ1809，张紧轮1810，从动齿轮Ⅱ1811，矩形同步带轮Ⅱ1812，环形固定齿形导轨Ⅱ1813，主动齿轮Ⅱ1814，右弧形板支撑转盘1815，支撑装置1816，距离传感器1817，喷涂器导向块1818；

所述喷涂单元包括左弧形板支撑转盘1801，伺服电机Ⅲ1802，主动齿轮Ⅰ1803，主动转轴1804，矩形同步带轮Ⅰ1805，环形固定齿形导轨Ⅰ1806，喷涂器1807，从动转轴1808，从动齿轮Ⅰ1809，张紧轮1810，从动齿轮Ⅱ1811，矩形同步带轮Ⅱ1812，环形固定齿形导轨Ⅱ1813，主动齿轮Ⅱ1814，右弧形板支撑转盘1815，支撑装置1816，距离传感器1817，喷涂器导向块1818；所述的左弧形板支撑转盘1801安装在支撑装置1816上，环形固定齿形导轨Ⅰ1806通过焊接手段焊接在支撑装置1816上，喷涂器1807安装在环形固定齿形导轨Ⅰ1806与矩形同步带轮Ⅰ1805之间；

所述喷涂器导向块1818安装在喷涂器1807下端，与喷涂器1807共轴，保证喷涂器1807在移动时其喷涂方向始终对准树木，实现大面积喷涂；

所述伺服电机Ⅲ1802通过焊接手段将其焊接在支撑装置1816上，通过主动转轴1804驱动主动齿轮Ⅰ1803进行转动，进而带动矩形同步带轮Ⅰ1805与从动转轴1808进行转动，进而控制喷涂器1807进行喷涂运动；

所述距离传感器1817粘接在支撑装置1816内侧，测量树木与喷涂单元之间的距离，进而调控伺服电机Ⅱ1702转速使得支撑装置1816处于合适位置，张紧轮1810安装在距离传感器1817外壳上对矩形同步带轮Ⅰ1805进行张紧保证能正常运转；

所述车体包括离心滚筒轴1，储液桶支撑座Ⅰ2，储液桶3，储液桶支撑座Ⅱ4，水平机座5，行走轮6，控制显示屏7，配重块8；储液桶支撑座Ⅰ2、储液桶支撑座Ⅱ4与控制显示屏7焊接在水平机座5对应位置上，配重块8通过铆钉连接在水平机座5的尾部用来抵消装置喷涂单元外伸工作时的倾覆力矩；

所述传动单元包括步进电机Ⅱ9，水平丝杆传动机构10，竖直丝杆传动机构11，步进电机Ⅰ12，传动滑块13；步进电机Ⅱ9置于水平丝杆传动机构10左侧，竖直丝杆传动机构11与水平丝杆传动机构10中丝杆啮合，步进电机Ⅰ12置于竖直丝杆传动机构11顶部，传动滑块13通过螺纹与竖直丝杆机构11中丝杆进行连接，实现运动的传递；

所述多自由度外伸单元包括传动滑块13，支撑平台14，微型液压缸Ⅰ1401，剪式外伸机构15，左右摆动机构16，伺服电机Ⅰ1601，上下摆动机构17，微型液压缸Ⅱ1701，伺服电机Ⅱ1702；支撑平台14与传动滑块13通过焊接连接，支撑平台14内设有微型液压缸Ⅰ1401控制剪式外伸机构15的运动，剪式外伸机构15安装在支撑平台14顶部，通过六角螺母进行固定锁死；

所述左右摆动机构16与剪式外伸机构15连接，连接处内嵌有伺服电机Ⅰ1601控制左右摆动机构16实现左右摆动运动；

所述上下摆动机构17与左右摆动机构16连接，连接处内嵌有伺服电机Ⅱ1702控制上下摆动机构17实现上下摆动运动，上下摆动机构17中部内嵌有微型液压缸Ⅱ1701；

所述微型液压缸Ⅱ1701与支撑装置1816连接，通过左弧形板支撑转盘1801与右弧形板支撑转盘1815将往复摆动运动转为回转运动，进而控制喷涂单元的开合。

当装置工作时，外界可通过对控制显示屏7输入操作发出信号，微型液压缸Ⅱ1701工作，支撑装置1816张开至合适位置，同时行走电机驱动行走轮6，使装置向前移动至合适位置，之后，步进电机Ⅰ12控制竖直丝杆传动机构11，步进电机Ⅱ9控制水平丝杆传动机构10，微型液压缸Ⅰ1401工作控制剪式外伸机构15向外伸出抵达树木附近，伺服电机Ⅰ1601与伺服电机Ⅱ1702分别控制左右摆动机构16与上下摆动机构17工作，对喷涂单元位置与姿态进行调整直至喷涂器1807开口垂直对准树木，同时微型液压缸Ⅱ1701工作，支撑装置1816逐渐闭合，待距离传感器1817检测到支撑装置1816与树木距离合适时发出停止的信号，步进电机Ⅰ12工作，竖直丝杆传动机构11控制喷涂单元向上运动至合适位置时，储液桶3中的石灰水通过橡胶管从喷涂器1807开口喷出，喷涂单元开始工作，伺服电机Ⅲ1802控制主动齿轮1803进行转动，主动齿轮1803通过啮合控制矩形同步带轮Ⅰ1805进行转动，进而控制从动齿轮1809转动，喷涂器1807在轨道内开始移动，当喷涂器1807碰到环形固定齿形导轨Ⅰ1806中的限位装置，伺服电机Ⅲ1802反转，喷涂器1807返回，完成喷涂器1807的往返动作，同时步进电机Ⅰ12控制竖直丝杆传动机构11反转，使喷涂单元缓缓向下运动，直至运动至丝杆最底端，储液桶3中泵停止工作，同时微型液压缸Ⅱ1701伸出，支撑装置1816逐渐打开，行走轮6反向转动使装置后退，喷涂完毕，其中四个行走轮6之间具有差速装置可实现差速运动，实现装置的转弯，进而转向其它树木继续作业，当储液桶3底部内表面的液面传感器检测到石灰水用完时，单片机控制部分发出信号在控制显示屏7中显示，使喷涂装置停止工作，并发出警报，等待石灰水补给。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中部分做出一些变动均体现本发明原理，属于本发明的保护范围之内。