[发明专利]一种林木障碍药带环形喷施装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种农林业植保作业装置，尤其涉及一种林木障碍药带环形喷施装置。

背景技术

具有上、下树干迁移习性的食叶害虫是危害林木生长的主要害虫。当初春林木开始发芽时，食叶害虫在夜间或者阴天等阳光较弱的时候顺着树干爬到树冠上啃食嫩芽和新枝，从而造成林木、特别是经济林果树减产甚至整株死亡，危害严重。目前常见防治方法有人工捕捉、锄地灭卵、诱杀法、灌水淹杀和化学防治等方法，其中化学方法仍是主要手段。传统的化学防治采用漫喷方式对整株林木喷洒杀虫剂以灭杀食叶害虫。该方式会导致过度施药，不但使成本增加，还会引发诸如空气、土壤和地下水污染等环境问题。此外，食叶害虫的化学防治方法还包括树干注药法和树干涂胶法。注药法是在树干周围钻孔注药，使全树体都具有农药的有效成分，不论害虫在什么部位取食，都会中毒死亡；对于具有上下树迁移习性的害虫，可直接将粘虫胶涂于树干上，或先用胶带在树干光滑部位缠绕一圈，然后均匀涂抹粘虫胶以阻隔食叶害虫。这两种方法都有各自的弊端：注药法过程复杂，需要先钻孔后注药，且药液浓度难以把握，容易因药液浓度过高而对树体产生药害；涂胶法需先刮去树皮，再缠绕胶带，最后涂抹粘虫胶，程序繁杂、劳动强度高、效率低下，且对涂抹的粘胶均匀性要求较高，否则无法达到良好的阻隔效果。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的缺陷，提供一种林木障碍药带环形喷施装置，车辆在树干一侧匀速行进过程中，能够根据每棵林木树干的具体情况(尺寸和位置)来进行精准环形施药动作，在树干上近距离、小范围地喷涂一道与树干涂胶法类似的，具有一定宽度的障碍药带以切断食叶害虫上下树迁移必经之路(树干)。这类方法大幅节省用药量、减少药液飘散、提高农药利用率、降低环境污染，还可解放劳动力、提高生产效率，即可克服以上三种化学防治方法的弊端。此外，本发明还提出了应用上述装置对林木树干精准仿形喷施障碍药带的方法。

本发明所提供的技术方案是提出一种林木障碍药带精准仿形施药装置，其包括：

移动平台、主控单元、激光扫描雷达、环形喷施机械臂和喷药子系统；其中，激光扫瞄雷达固定在移动平台一侧的前部，扫描识别树干的位置和直径；环形喷施机械臂，其安装在移动平台后部与激光扫描雷达同侧位置，并与激光扫描雷达处于同一水平方向上；环形喷施机械臂由旋转部分、升降部分、进给部分、手臂部分和手爪组成；主控单元接收由激光扫描雷达得到的树干位置和直径，在移动平台的行进过程中，控制环形喷施机械臂转过一定角度并环抱树干，对树干进行喷药。

所述机械臂的旋转部分包括步进电机、一个大锥齿轮和四个小锥齿轮，实现环形喷施机械臂的转动；

所述机械臂的进给部分包括步进电机、丝杠、滑板和导轨，实现环形喷施机械臂的伸缩进给动作；

所述机械臂的手臂部分包含2个手臂，每个手臂末端均配有一个手爪，每个手爪包含2个铰链，每个铰链都由舵机控制，实现树干包围动作；

所述机械臂的每个手爪都有3个指节，每个指节上都装有喷头。

此外，本发明还提出了应用上述林木障碍药带环形喷施装置自动喷施障碍药带的方法，其特征在于：

(1)移动平台在树干一侧低速匀速行进的过程中，激光扫描雷达水平扫描林木树干，当激光扫描雷达完成一次扫描后，计算得到树干直径和中心位置；

(2)移动平台低速匀速行进的过程中，环形喷施机械臂的中心线与移动方向呈45°夹角，当环形喷施机械臂的中心线与树干相切时，机械臂执行进给动作，以及手臂和手爪包围树干的操作，使手爪的仿形中心和树干的中心位置的误差控制在一定范围内；

(3)所有喷头开启，喷施障碍药带；同时，环形喷施机械臂按顺时针方向旋转，同时配合伸缩动作，始终保持手爪的仿形中心和树干的中心位置误差在一定范围内；当环形喷施机械臂旋转到与移动方向呈135°夹角时，所有喷头关闭停止喷施，实现在树干上喷施一道环形封闭的障碍药带；

(4)主控单元控制手爪和手臂执行张开动作，同时控制进给部分执行退让动作，脱开树干后，环形喷施机械臂旋转到其中心线与移动方向呈45°的位置。

本发明的有益效果为：移动平台在树干一侧行进过程中，能够对林木树干进行快速、准确定位识别和尺寸估算，并控制环形喷施机械臂在移动平台匀速行进、无需停车的情况下，即可在树干指定部位的圆周方向上喷施一道具有一定宽度的、封闭的且药液浓度分布均匀的环形障碍药带，以阻隔食叶害虫。该装置自动化水平高，能够降低劳动强度、提高生产效率，大幅节省用药量、减少药液飘散、提高农药利用率。

附图说明