[0001] 本发明属于农业机器人技术领域，具体涉及具有扬尘抑制功能的智能施肥装置。

[0002] 目前，机器人已深入到各行各业，在农业领域也有了长足的进步。近年来，农业施肥过程正逐渐从传统的人工施肥模式转向如今的自动化、智能化施肥模式。

[0003] 众所周知，施肥是农业种植过程中一个重要环节。现代农业已经大面积采用化肥来代替传统有机肥。以往我国农户都是采用人工施肥的方式来对农作物施肥的，但我国耕地面积辽阔，人工施肥不利于大面积作业，并且人工施肥还存在施撒不均匀、浪费肥料、污染环境等问题。现代农业施肥装置大多采用抛洒的方式，这种方式作业面积大、工作效率高、施撒也较为均匀，但在施肥过程中没有对扬尘进行处理，在施肥过程中引起的扬尘也会影响农户的身体健康，破坏环境。目前，大部分农户所采用的肥料施撒装置都需要人工介入，调节肥料流量，无法实时监控流量和施撒状态，在施肥过程中需消耗时间去检查肥料施撒情况，浪费时间和精力。

[0004] 例如，申请号为CN202010711131.6的中国专利文献描述的一种基于农业种植用抛洒式施肥装置，包括抛洒盘；所述抛洒盘转动连接在出料通道底部的固定杆外部。该装置在使用时，调节外罩能够在定位罩的内部转动，从而能够改变底部抛洒盘的倾斜角度，且出料通道能够在调节外罩的内部伸缩，从而能够改变底部抛洒盘的高度，以此适应不同情况下肥料的抛洒施肥，张紧轮的设计使得当抛洒盘改变角度和高度时依然能够稳定的被主传动轮通过链条传动，完成肥料抛洒施肥的作业。虽然解决了现有的施肥机在固定后无法调节抛洒施肥的高度和抛洒的角度，且肥料在料斗内堆积容易阻塞通道口的问题，但不足之处在于，由于仍采用抛洒的方式，且在施肥过程中没有对扬尘进行处理，会影响农户的身体健康并破坏环境。

[0005] 因此，设计一种能够均匀施撒肥料，兼顾扬尘抑制，又能按照农户要求智能调节施肥量的具有扬尘抑制功能的智能施肥装置，就显得十分重要。

[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

[0032] 实施例：

[0033] 如图1至图4所示，本发明提供了具有扬尘抑制功能的智能施肥装置，包括：运输组件1、抑尘施撒组件2、预处理组件3、固定组件4和控制面板5，所述运输组件的一端连接预处理组件，另一端连接抑尘施撒组件；所述运输组件用于执行肥料运输动作；所述抑尘施撒组件用于执行施撒和抑尘动作；所述预处理组件用于执行装载和打散动作；

[0034] 其中，预处理组件置于支架之上，二者用多个螺栓固定；运输组件位于预处理组之下，二者用螺栓固定；抑尘施撒组件置于运输组件之下，二者通过运输管连接。

[0035] 所述固定组件包括支架41、抱箍42、连接脚架43和连接件44，固定组件用于固定具有扬尘抑制功能的智能施肥装置，防止其在工作时产生颠簸；所述支架的一端与预处理组件连接，另一端与连接脚架连接，用于支撑整体部件；所述控制面板固定于支架上；

[0036] 所述连接脚架、连接件和抱箍用于将具有扬尘抑制功能的智能施肥装置固定于旋耕装置上；所述旋耕装置为一种拖拉机配套完成耕、耙作业的耕耘机械装置。

[0037] 本发明具有扬尘抑制功能的智能施肥装置与工作底盘6和旋耕装置7配套使用，如图7所示，工作底盘负责为各个组件提供动力以及携带各个组件移动，抑尘施撒装置8(即本发明具有扬尘抑制功能的智能施肥装置)负责均匀施撒肥料并抑制施肥过程中所扬起的灰尘，旋耕装置用于对已施肥的耕地进行旋耕，防止肥料流失，提高肥料利用效率。

[0038] 本发明中预处理组件包括施肥箱31、双向蛟龙32、第一皮带轮33、第二皮带轮34、皮带35和皮带轮驱动电机36；所述皮带轮驱动电机与施肥箱连接；所述皮带轮驱动电机与第二皮带轮连接；所述第二皮带轮与第一皮带轮通过皮带连接传动；所述第一皮带轮上设有与双向蛟龙连接的槽口。

[0039] 所述施肥箱上还设有与支架连接的螺纹孔以及固定双向蛟龙的孔位。

[0040] 另外，双向蛟龙为双螺旋结构，两螺旋带间设有切割刀片。两个螺旋结构一大一小，用于对施肥箱中的结块的肥料进行打散，方便接下来的施撒工作。

[0041] 进一步的，所述运输组件包括槽轮驱动电机15、槽轮管11、运输管12、槽轮13和槽轮侧盖14；所述运输组件的槽轮管上设有与槽轮驱动电机连接的安装孔、与施肥箱连接的安装孔以及与运输管连接的定位槽；所述槽轮侧盖上设有与槽轮管固定的卡扣以及与槽轮连接的轴杆。

[0042] 所述运输管利用横向伸缩性固定在槽轮管上，所述运输管内设有流量传感器实时检测管内肥料流量；所述槽轮上设有D形孔与槽轮驱动电机连接，槽轮管和槽轮同轴，槽轮直径略小于槽轮管内径防止转动时二者产生干涉。

[0043] 施肥箱下方为向下突出的锥面结构，便于内部肥料下落至槽轮管中，防止肥料粘在施肥箱内壁上。

[0044] 进一步的，抑尘施撒组件包括抑尘方罩21、离心施撒组件22和抑尘罩侧盖23；所述抑尘方罩分别与离心施肥组件和抑尘罩侧盖连接。

[0045] 本发明实施例的抑尘施撒组件与运输组件相连，离心施撒组件下方设有与抑尘方罩连接的螺纹孔，其中心轴与抑尘方罩上方落料口的中心轴重合。抑尘方罩侧面设有与抑尘罩侧盖固定的孔位，可方便拆卸抑尘罩侧盖并安装离心施撒组件。

[0046] 运输组件中运输管为柔性管道，其在横向与纵向上具有一定伸缩性,利用其横向伸缩性来连接槽轮管和抑尘方罩。

[0047] 进一步的，如图6所示，所述离心施肥组件包括离心圆盘221、电机支架222和离心圆盘驱动电机223；所述离心圆盘中心设有与离心圆盘驱动电机连接的D形孔；所述离心圆盘通过D形孔与离心圆盘驱动电机的D形轴相配合固定；电机支架顶部设有与离心驱动电机连接的固定孔位，离心圆盘驱动电机与电机支架之间通过螺纹连接，电机支架下方设有与抑尘方罩连接的固定孔位；电机支架的弯折处设有加强筋，离心圆盘驱动电机在工作时会对电机支架弯折处施加较强作用力，加强筋能够提升弯折处抗弯折能力，防止发生形变。

[0048] 另外，抑尘方罩下方设有与抑尘方罩等长的开口；所述开口方向垂直向下，以便于肥料顺着方罩内壁均匀落下至耕地。

[0049] 为实现智能施撒，本发明中运输管内设有流量传感器，用于实时检测运输管道内肥料流量。

[0050] 此外，控制面板包括数显屏51、电源开关52以及功能按键53；所述控制面板内还设有惯性传感器和控制模块；所述惯性传感器用于检测机器人移动速度和位姿，所述控制模块用于控制槽轮驱动电机转速。

[0051] 槽轮驱动电机内设有编码器，用于实时检测槽轮驱动电机的转速，并将检测信息反馈给控制面板中的控制模块。

[0052] 控制模块分别与槽轮驱动电机、编码器、底盘电池、流量传感器、惯性传感器连接。

[0053] 内置的控制模块可以根据惯性传感器测量的机器人移动速度自动调节运输组件中槽轮驱动电机的转速，从而控制槽轮的转速和肥料运输量，并且可以接收运输管中流量传感器测量的流量信息，实现闭环控制；此外，根据惯性传感器检测的机器人的位姿，当机器人在耕地外转弯掉头时可自动关闭槽轮驱动电机，从而达到停止施肥的目的，避免肥料的浪费；当控制模块给槽轮驱动电机旋转信号而编码器测得转速信号为零，可知电机堵转，应及时停止，防止电机烧毁。

[0054] 具体的，如图5所示，本发明实施例在支架处设有控制面板，数显屏可以实时显示施肥机器人移动速度和施肥量，并根据当前移动速度和机器人姿态调整施肥量，更具体地说，当机器人底盘开始移动，控制面板内置的惯性传感器便开始测得机器人移动速度并反馈给控制模块，同时控制模块处理流量传感器测得的肥料流量信息和编码器所测得的槽轮驱动电机转速信息，若肥料流量小于该配速下应有的流量，则提高槽轮驱动电机转速直至肥料流量匹配当前机器人移速，若肥料流量大于该配速下应有的流量，则减小槽轮驱动电机转速直至肥料流量匹配当前机器人移速，若所测得的槽轮驱动电机转速较大，但运输管中肥料流量较小时，则说明施肥箱中肥料用尽，应当提醒工作人员添加肥料，若控制模块已给槽轮驱动电机传输旋转信息，但编码器测得旋转速度为零或远低于应有转速，则槽轮驱动电机堵转，应立即停止旋转防止电机烧毁。当机器人位于耕地外调转方向时，惯性传感器将位姿信息反馈给控制模块，控制模块将槽轮驱动电机转速调至零，暂时停止施撒工作，当机器人返回耕地施撒时，惯性传感器将位姿信息反馈给控制模块，控制模块将槽轮驱动电机转速调至与当前移速匹配转速。

[0055] 本发明实施例的施撒装置运动过程具体如下：

[0056] S1：双向蛟龙在电机带动下旋转将施肥箱中肥料打散并混合均匀；随后肥料在重力作用下落入槽轮管。

[0057] S2：槽轮驱动电机启动带动槽轮旋转，槽轮管中的肥料在槽轮旋转的带动下从槽轮管上方落至槽轮下方，紧接着沿着运输管落入抑尘施撒组件。

[0058] S3：离心圆盘驱动电机启动，带动离心圆盘高速旋转，落在圆盘上的肥料在离心力的作用下被均匀施撒在抑尘罩中，在抑尘罩的作用下，离心作用下扬起的尘土被包裹在抑尘罩内。

[0059] S4：抑尘罩中被抛撒出去的肥料在重力作用下沿着抑尘罩内壁落下，最终从抑尘罩下方出口掉落至耕地，完成施肥。

[0060] 本发明装置可通过S1，S2，S3，S4四个过程实现打散、落肥、运肥、施肥四个过程，极大地提高了自动化施肥的效率并能有效抑制施肥扬起的尘土。

[0061] 本发明装置中，施肥箱底面为向下突出的锥面，便于肥料更好地下落至运输组件，防止肥料粘在肥料箱内壁上；施肥箱内安装有双向蛟龙用于将结块肥料打散，施肥箱上安装的皮带轮驱动电机通过带传动将动能传输给双向蛟龙；支架用于承受整个施撒装置的重量，保持整个装置在施撒过程中整体的平衡性和稳定性；本发明装置中涉及的电机及控制面板均使用电能驱动，电能来源于外接工作底盘的电瓶；运输管中设有流量传感器用于实时检测管中流量，槽轮驱动电机内设有编码器用于实时检测电机转速；支架上设有控制面板，控制面板内部有惯性传感器和控制模块，控制面板可用于显示机器人移动速度，电机转速，功能按键可用于在自动和手动两种模式间切换，并人为干预肥料施撒量，惯性传感器用于检测机器人移动速度和位姿，控制模块用于处理惯性传感器、流量传感器和编码器的数据实现肥料流量的闭环控制；本发明中槽轮直径略小于槽轮管内径以防止槽轮转动时与槽轮管内侧干涉，但槽轮与槽轮管内侧间距应略大于肥料颗粒直径以防止在槽轮转动时颗粒从间隙中滑出；本发明装置中涉及的电机及控制面板均使用电能驱动，电能来源于外接工作底盘的电瓶；肥料在施肥箱内被双向蛟龙打散并搅拌均匀，在重力作用下落入槽轮管重，之后肥料颗粒随槽轮转动被运输至运输管，紧接着落入离心施撒组件，通过离心驱动电机带动离心圆盘的高速转动，肥料颗粒被均匀地施撒在抑尘方罩中，抑尘方罩只有下方设有一排出口与外界连接，以起到抑尘作用，肥料颗粒在重力作用下从抑尘方罩下方均匀落至耕地，完成施撒工作。

[0062] 可选的，本文中所提到的连接方式，包括有螺纹连接、螺栓连接和D形孔连接，但不限于这几种连接方式，还可以是焊接、卡扣连接或其他异形孔连接方式。

[0063] 在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。除非另作定义,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”包括两个,相当于至少两个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同,并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而且可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

[0064] 以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。