本發(fā)明涉及草坪養(yǎng)護(hù)，尤其涉及一種多功能體育場草坪養(yǎng)護(hù)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、目前，體育場草坪養(yǎng)護(hù)多依賴人工或單一功能設(shè)備完成，傳統(tǒng)設(shè)備通常僅具備單一功能，需多次作業(yè)才能完成全面養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致時間成本高、資源浪費(fèi)嚴(yán)重，且多設(shè)備協(xié)同作業(yè)易造成草坪碾壓損傷。土壤濕度監(jiān)測多依賴人工采樣或固定式傳感器，數(shù)據(jù)采集覆蓋范圍有限，難以實現(xiàn)全場精準(zhǔn)控制。草種和肥料播撒多采用輪盤式下料，存在交界區(qū)域重復(fù)撒播、播撒量波動大等問題，導(dǎo)致草種浪費(fèi)和草坪均勻性差。傳統(tǒng)化學(xué)除草劑可能殘留于草坪表面對運(yùn)動員健康造成威脅，而機(jī)械除草難以徹底清除雜草根系。

2、為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，亟需設(shè)計一種高度集成、智能可控的多功能草坪養(yǎng)護(hù)裝置，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化與算法協(xié)同，實現(xiàn)松土、修剪、施肥、噴灌及除草的全流程自動化作業(yè)，同時提升養(yǎng)護(hù)精度與安全性，降低人工干預(yù)需求。本發(fā)明顯著提升了草坪養(yǎng)護(hù)的效率、精度與安全性，解決了傳統(tǒng)設(shè)備功能分散、智能化不足及資源浪費(fèi)等問題，為體育場草坪的高標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)提供了高效可靠的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，研制一種多功能體育場草坪養(yǎng)護(hù)裝置及方法，整合了修剪、灌溉、撒種和施肥功能，采用微波除草技術(shù)實現(xiàn)零污染，配備智能傳感器動態(tài)監(jiān)測土壤數(shù)據(jù)實現(xiàn)定量灌溉，滿足高強(qiáng)度使用與生態(tài)養(yǎng)護(hù)需求。

2、本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為：一種多功能體育場草坪養(yǎng)護(hù)裝置,包括地面行走機(jī)構(gòu)和地面噴灌機(jī)構(gòu)，所述地面行走機(jī)構(gòu)包括車體、松土機(jī)構(gòu)、修剪機(jī)構(gòu)、識別機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)，所述車體靠近行進(jìn)方向的一側(cè)設(shè)置有連鎖機(jī)構(gòu)和紅外避障傳感器，車體內(nèi)部設(shè)置有控制器，車體上設(shè)置有太陽能供電系統(tǒng)，所述太陽能供電系統(tǒng)與控制器電性連接，所述控制器與松土機(jī)構(gòu)、修剪機(jī)構(gòu)、識別機(jī)構(gòu)及下料機(jī)構(gòu)電性連接，用于協(xié)同控制作業(yè)流程；

3、所述松土機(jī)構(gòu)包括排針，所述排針由氣缸驅(qū)動；

4、所述修剪機(jī)構(gòu)包括割草組件和收集機(jī)構(gòu)，所述收集機(jī)構(gòu)包括收集口和收集箱，所述收集口設(shè)置在車體上，所述收集口處設(shè)置有護(hù)罩，所述收集箱與護(hù)罩可拆卸連接，所述車體在收集機(jī)構(gòu)處設(shè)置有箱門；

5、所述識別機(jī)構(gòu)包括圖像傳感器，所述圖像傳感器包括rgb攝像頭及圖像處理模塊，用于分析地表有無草皮缺損；

6、所述下料機(jī)構(gòu)設(shè)置有兩套第一套下料機(jī)構(gòu)設(shè)置在修剪機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離車體行進(jìn)方向的一側(cè)，第二套下料機(jī)構(gòu)設(shè)置在第一套下料機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離車體行進(jìn)方向的一側(cè)；

7、所述地面噴灌機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)管、線管和彈射噴頭，所述彈射噴頭連接在導(dǎo)管上，彈射噴頭頂部覆蓋有可開合草皮狀保護(hù)蓋，所述導(dǎo)管和線管均預(yù)埋設(shè)置，地面噴灌系統(tǒng)陣列設(shè)置組成噴灌管網(wǎng)。

8、作為優(yōu)選，所述下料機(jī)構(gòu)包括儲料箱、下料筒和下料輥，所述下料筒設(shè)置在車體底部，所述儲料箱與下料筒連接，所述下料輥轉(zhuǎn)動連接在下料筒中，所述車體底部設(shè)置有下料板，所述車體頂部設(shè)置有加料口。

9、作為優(yōu)選，所述識別機(jī)構(gòu)還包括埋設(shè)于土壤中的濕度傳感器和設(shè)置在車體上的藍(lán)牙接收模塊，所述濕度傳感器上設(shè)置有藍(lán)牙發(fā)射模塊，所述藍(lán)牙發(fā)射模塊按網(wǎng)格坐標(biāo)編碼，信號覆蓋半徑小于網(wǎng)格間距的1/2，避免相鄰網(wǎng)格信號干擾，所述圖像傳感器處設(shè)置有補(bǔ)光燈。

10、作為優(yōu)選，所述松土機(jī)構(gòu)的排針傾斜設(shè)置，排針與水平面夾角為45°-60°，傾斜方向與車體行進(jìn)方向相反。

11、作為優(yōu)選，所述修剪機(jī)構(gòu)中，割草組件由第一電機(jī)驅(qū)動，所述收集箱上設(shè)置有接口，所述車體上靠近收集箱的位置設(shè)置有負(fù)壓機(jī)，所述負(fù)壓機(jī)通過導(dǎo)管與接口可拆卸連接。

12、作為優(yōu)選，所述下料機(jī)構(gòu)中的下料輥外徑與下料筒內(nèi)徑貼合，下料輥表面圓周陣列設(shè)置有凹槽，所述凹槽沿下料輥長度方向設(shè)置，所述下料輥由第二電機(jī)驅(qū)動。

13、作為優(yōu)選，所述車體上還設(shè)置有微波除草機(jī)，所述微波除草機(jī)設(shè)置在下料機(jī)構(gòu)靠近車體行進(jìn)方向的一側(cè)，所述微波除草機(jī)處配套設(shè)置有熱成像儀。

14、一種多功能體育場草坪養(yǎng)護(hù)裝方法，具體包含以下步驟：

15、步驟1：在控制器中輸入草坪面積和位置信息，地面行走機(jī)構(gòu)根據(jù)面積計算行進(jìn)軌跡開始作業(yè)；

16、步驟2：行進(jìn)過程中松土機(jī)構(gòu)通過氣缸的往復(fù)運(yùn)動對土體進(jìn)行松土；

17、步驟3：修剪機(jī)構(gòu)修剪草坪，收集機(jī)構(gòu)通過負(fù)壓機(jī)的輔助作用對草進(jìn)行高效收集；

18、步驟4：微波除草機(jī)進(jìn)行除草；

19、步驟5：第一套下料機(jī)構(gòu)中裝有草籽，在開始作業(yè)前，檢查草種密度，確定單位面積撒種量，通過控制第一套下料機(jī)構(gòu)中的下料輥進(jìn)行定量撒種；

20、步驟6：第二套下料機(jī)構(gòu)中裝有肥料，通過控制第二套下料機(jī)構(gòu)中的下料輥進(jìn)行定量施肥；

21、步驟7：識別機(jī)構(gòu)中的圖像傳感器對地表顏色進(jìn)行分析并在控制器中設(shè)置缺損閾值，檢查是否有草皮缺損并根據(jù)行進(jìn)距離記錄位置信息，在行進(jìn)過程中藍(lán)牙接收模塊在經(jīng)過藍(lán)牙發(fā)射模塊時，藍(lán)牙發(fā)射模塊將土壤濕度信息發(fā)送給藍(lán)牙接收模塊，藍(lán)牙接收模塊記錄該位置的土壤濕度；

22、步驟8：地面行走機(jī)構(gòu)返回后根據(jù)收集到的藍(lán)牙發(fā)射模塊的土壤濕度信息，通過控制各位置彈射噴頭的電磁閥，對各區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)定量噴灌。

23、所述步驟5中第一套下料機(jī)構(gòu)中下料輥轉(zhuǎn)速計算公式為：n=（a*m1）/m2*γ，其中：

24、n為第一套下料機(jī)構(gòu)中下料輥轉(zhuǎn)速，單位：圈/s；

25、a為目標(biāo)播撒量，單位：粒/平米；

26、m1為草種干重，單位：g/千粒；

27、m2為下料輥轉(zhuǎn)動一圈的下料量，單位g/圈；

28、γ為糾偏系數(shù)，γ=車體行進(jìn)速率*下料輥寬度；

29、其中：車體行進(jìn)速率單位：米/秒；下料輥寬度單位：米。

30、所述步驟7中微波除草采用熱成像儀輔助定位，熱成像儀利用雜草代謝旺盛葉片表面與草坪草種存在溫差的特點(diǎn)進(jìn)行輔助定位，熱成像儀根據(jù)溫差識別到雜草后觸發(fā)微波除草機(jī)定向輻射除草，當(dāng)熱成像儀檢測到局部溫差≥1.5℃時，微波除草機(jī)定向輻射該區(qū)域持續(xù)2-5秒。

31、
技術(shù)實現(xiàn)要素：
中提供的效果僅僅是實施例的效果，而不是發(fā)明所有的全部效果，上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

32、1.本發(fā)明將打孔、修草、施肥、澆水多種功能集成于一體，能夠根據(jù)草坪狀況實現(xiàn)連續(xù)自動養(yǎng)護(hù)，節(jié)省了成本，提高了養(yǎng)護(hù)工作的效率，減少了人工操作的復(fù)雜性，本發(fā)明還設(shè)置有連鎖機(jī)構(gòu)，在復(fù)雜情況需要人工操作時能夠連接牽引車進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)方式多樣化；

33、2.通過將松土排針傾斜設(shè)計，能夠深入草種根部，提高透氣量，同時也能夠減少車體行進(jìn)時的阻力，減少斷針現(xiàn)象的發(fā)生；

34、3.通過設(shè)置可拆卸的收集機(jī)構(gòu)，能夠?qū)﹄s草進(jìn)行收集，提高草坪整潔度，增設(shè)了負(fù)壓機(jī)，對切割后對草收集效率更好效果更好；

35、4.通過設(shè)置圖像傳感器，能夠?qū)Φ孛骖伾M(jìn)行分析，檢測是否有草皮缺損，可以設(shè)置缺損閾值，將信號傳給控制器儲存，控制器還會根據(jù)行進(jìn)的距離記錄位置信息，便于后期對草皮進(jìn)行缺損修復(fù)；

36、5.在行進(jìn)之前，通過觀察草種密度，通過控制器設(shè)置第一套下料機(jī)構(gòu)中下料輥的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)定量撒種，通過控制草種密度能夠更好地控制出牙率，保證草坪質(zhì)量，也節(jié)約了成本；

37、6.所述地面噴灌機(jī)構(gòu)中埋設(shè)有藍(lán)牙發(fā)射模塊和濕度傳感器，車體上設(shè)置有藍(lán)牙接收模塊，藍(lán)牙發(fā)射模塊會將土壤濕度信息在車體路過時傳遞給藍(lán)牙接收模塊，車體完成所有養(yǎng)護(hù)工作時，收集到整個場地的土壤濕度信息，能夠通過控制電磁閥控制特定區(qū)域的噴灌時間，能夠精準(zhǔn)控制以使整個場地濕度均勻，避免過澇，通過調(diào)試設(shè)置藍(lán)牙發(fā)射模塊的信號范圍，能夠有效避免信號干擾，提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性；

38、7.下料輥的特殊設(shè)計能夠保證下料輥在轉(zhuǎn)動一圈時定量下料，有利于控制草種和肥料的撒出量，同時本下料方法實現(xiàn)了定寬下料，相比于傳統(tǒng)采用輪盤下料的方式，下料區(qū)域精準(zhǔn)，能夠避免交界處的重復(fù)下料，降低了成本；

39、8.通過設(shè)置微波除草機(jī)，采用物理方式進(jìn)行除草，根據(jù)雜草代謝旺盛，葉片表面會與草坪草種葉片表面存在溫差的特性進(jìn)行微波除草，避免了化學(xué)藥劑對運(yùn)動員的傷害，微波除草機(jī)設(shè)置在下料機(jī)構(gòu)靠近車體行進(jìn)方向的一側(cè)，能夠避免下料后再進(jìn)行微波除草對草種造成損壞，影響出芽率。