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

背景技術：

1、目前，體育場草坪養(yǎng)護多依賴人工或單一功能設備完成，傳統(tǒng)設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，導致時間成本高、資源浪費嚴重，且多設備協(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)域重復撒播、播撒量波動大等問題，導致草種浪費和草坪均勻性差。傳統(tǒng)化學除草劑可能殘留于草坪表面對運動員健康造成威脅，而機械除草難以徹底清除雜草根系。

2、為克服現(xiàn)有技術缺陷，亟需設計一種高度集成、智能可控的多功能草坪養(yǎng)護裝置，通過結構優(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)護精度與安全性，降低人工干預需求。本發(fā)明顯著提升了草坪養(yǎng)護的效率、精度與安全性，解決了傳統(tǒng)設備功能分散、智能化不足及資源浪費等問題，為體育場草坪的高標準維護提供了高效可靠的解決方案。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，研制一種多功能體育場草坪養(yǎng)護裝置及方法，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，滿足高強度使用與生態(tài)養(yǎng)護需求。

2、本發(fā)明解決技術問題的技術方案為：一種多功能體育場草坪養(yǎng)護裝置,包括地面行走機構和地面噴灌機構，所述地面行走機構包括車體、松土機構、修剪機構、識別機構和下料機構，所述車體靠近行進方向的一側設置有連鎖機構和紅外避障傳感器，車體內(nèi)部設置有控制器，車體上設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構、修剪機構、識別機構及下料機構電性連接，用于協(xié)同控制作業(yè)流程；

3、所述松土機構包括排針，所述排針由氣缸驅動；

4、所述修剪機構包括割草組件和收集機構，所述收集機構包括收集口和收集箱，所述收集口設置在車體上，所述收集口處設置有護罩，所述收集箱與護罩可拆卸連接，所述車體在收集機構處設置有箱門；

5、所述識別機構包括圖像傳感器，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、所述下料機構設置有兩套第一套下料機構設置在修剪機構遠離車體行進方向的一側，第二套下料機構設置在第一套下料機構遠離車體行進方向的一側；

7、所述地面噴灌機構包括導管、線管和彈射噴頭，所述彈射噴頭連接在導管上，彈射噴頭頂部覆蓋有可開合草皮狀保護蓋，所述導管和線管均預埋設置，地面噴灌系統(tǒng)陣列設置組成噴灌管網(wǎng)。

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

9、作為優(yōu)選，所述識別機構還包括埋設于土壤中的濕度傳感器和設置在車體上的藍牙接收模塊，所述濕度傳感器上設置有藍牙發(fā)射模塊，所述藍牙發(fā)射模塊按網(wǎng)格坐標編碼，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置有補光燈。

10、作為優(yōu)選，所述松土機構的排針傾斜設置，排針與水平面夾角為45°-60°，傾斜方向與車體行進方向相反。

11、作為優(yōu)選，所述修剪機構中，割草組件由第一電機驅動，所述收集箱上設置有接口，所述車體上靠近收集箱的位置設置有負壓機，所述負壓機通過導管與接口可拆卸連接。

12、作為優(yōu)選，所述下料機構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置有凹槽，所述凹槽沿下料輥長度方向設置，所述下料輥由第二電機驅動。

13、作為優(yōu)選，所述車體上還設置有微波除草機，所述微波除草機設置在下料機構靠近車體行進方向的一側，所述微波除草機處配套設置有熱成像儀。

14、一種多功能體育場草坪養(yǎng)護裝方法，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，地面行走機構根據(jù)面積計算行進軌跡開始作業(yè)；

16、步驟2：行進過程中松土機構通過氣缸的往復運動對土體進行松土；

17、步驟3：修剪機構修剪草坪，收集機構通過負壓機的輔助作用對草進行高效收集；

18、步驟4：微波除草機進行除草；

19、步驟5：第一套下料機構中裝有草籽，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構中的下料輥進行定量撒種；

20、步驟6：第二套下料機構中裝有肥料，通過控制第二套下料機構中的下料輥進行定量施肥；

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

22、步驟8：地面行走機構返回后根據(jù)收集到的藍牙發(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)域進行精準定量噴灌。

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

24、n為第一套下料機構中下料輥轉速，單位：圈/s；

25、a為目標播撒量，單位：粒/平米；

26、m1為草種干重，單位：g/千粒；

27、m2為下料輥轉動一圈的下料量，單位g/圈；

28、γ為糾偏系數(shù)，γ=車體行進速率*下料輥寬度；

29、其中：車體行進速率單位：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進行輔助定位，熱成像儀根據(jù)溫差識別到雜草后觸發(fā)微波除草機定向輻射除草，當熱成像儀檢測到局部溫差≥1.5℃時，微波除草機定向輻射該區(qū)域持續(xù)2-5秒。

31、
技術實現(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，上述技術方案具有如下優(yōu)點或有益效果：

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，節(jié)省了成本，提高了養(yǎng)護工作的效率，減少了人工操作的復雜性，本發(fā)明還設置有連鎖機構，在復雜情況需要人工操作時能夠連接牽引車進行作業(yè)，作業(yè)方式多樣化；

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

34、3.通過設置可拆卸的收集機構，能夠對雜草進行收集，提高草坪整潔度，增設了負壓機，對切割后對草收集效率更好效果更好；

35、4.通過設置圖像傳感器，能夠對地面顏色進行分析，檢測是否有草皮缺損，可以設置缺損閾值，將信號傳給控制器儲存，控制器還會根據(jù)行進的距離記錄位置信息，便于后期對草皮進行缺損修復；

36、5.在行進之前，通過觀察草種密度，通過控制器設置第一套下料機構中下料輥的轉速實現(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.所述地面噴灌機構中埋設有藍牙發(fā)射模塊和濕度傳感器，車體上設置有藍牙接收模塊，藍牙發(fā)射模塊會將土壤濕度信息在車體路過時傳遞給藍牙接收模塊，車體完成所有養(yǎng)護工作時，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，能夠精準控制以使整個場地濕度均勻，避免過澇，通過調(diào)試設置藍牙發(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)的精準性；

38、7.下料輥的特殊設計能夠保證下料輥在轉動一圈時定量下料，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，能夠避免交界處的重復下料，降低了成本；

39、8.通過設置微波除草機，采用物理方式進行除草，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行微波除草，避免了化學藥劑對運動員的傷害，微波除草機設置在下料機構靠近車體行進方向的一側，能夠避免下料后再進行微波除草對草種造成損壞，影響出芽率。