[實用新型]一種基于多光譜視覺的高效除草機器人

有效

• 申請號: 201220285655.4
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN202907683U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 何東健;喬永亮;唐晶磊;趙川源;高瞻;楊闊;杜書增
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: A01M21/02
• 分類號: A01M21/02
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 潘憲曾

技術領域

本實用新型涉及一種基于多光譜視覺的高效除草機器人，尤其是一種能夠利用多光譜圖像來識別田間雜草并進行快速除草的機器人，屬于農業機械應用領域。?

背景技術

農田雜草是農業生產的大敵，它會影響農作物的生長發育，降低農作物產量和品質，對農作物的危害不容忽視。我國每年均要花費大量的人力、物力和財力進行雜草清理作業。因此，研究一種高效的除草機器人對提高農業生產效率和糧食等作物產量均具有重要的現實意義。?

目前主要的除草方法有：人工除草、機械除草和化學除草。其中人工除草效率低下已被逐漸淘汰；機械除草主要是利用機械工具切割或鏟除雜草；化學除草是利用除草劑來殺滅雜草，雖然效率高，但多由于采用大面積噴灑，既造成土壤、空氣及農產品自身的嚴重污染，且農藥浪費嚴重。?

隨著公眾環保意識的不斷增強及精準農業發展的需要，國內外已經開始研究精確除草的方法，依據雜草和作物分布情況，只對雜草進行定點變量噴灑農藥，其它無草區域則不噴灑農藥。這種方法在一定程度上節約了除草劑，減少了環境污染，但仍不可避免地會產生“霧滴飄移”，而且不可避免的會將化學藥劑噴灑到土壤上引起污染。如何高效地清除雜草而又盡可能減輕環境污染，仍需進行研發和創新。?

除此之外，精確除草的前提是雜草的識別，也就是將雜草從背景（作物和土壤）中識別出來。目前國內的研究大多采用基于見光范圍內的機器視覺和數字圖像處理的方法來進行雜草的識別，存在算法復雜、實時性不強等問題。且主要是利用顏色、紋理、空間分布和形狀等特征進行識別。然而在實際的田地環境中，由于綠色葉子對光的反射受諸多因素的影響，導致在可見光所提取的葉片特征不能很好表現作物和雜草差別。?

另外，在眾多采用切割除草的裝置中，刀具極易在切割雜草時沾染植物的組織液或水等化合物而銹蝕，從而致使刀具壽命過短，增加使用成本，不利于推廣使用。?

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種基于多光譜視覺的高效除草機器人，其針對以上現有除草方法和技術存在的不足和缺點，充分利用植物可見光范圍及近紅外波段的數字圖像來精確、自動識別田間雜草，并根據識別結果，采用切割和藥物涂抹結合的方式來除草，同時利用除銹裝置來延長刀盤使用周期。?

本實用新型的技術方案是：?

一種基于多光譜視覺的高效機器人，包括移動小車，設置在移動小車上彼此連接的橫向移動裝置、除草切割裝置以及主控系統，其特殊之處在于：

所述移動小車包括視覺導航系統、車體、車架、車輪、電源、車輪電機、車輪電機驅動器、車輪電機編碼器；所述視覺導航系統設置于車體的車頭位置，車體下方設有電源，車輪由車架支承，并由一個車輪電機帶動；

所述橫向移動裝置包括橫移電機、滑動導軌、滑塊、上連接片、下連接片、行程開關、橫移電機驅動器、橫移電機編碼器；所述橫移電機設置于車體上，橫移電機與滑塊相連；上連接片與下連接片通過螺栓連接，通過調節螺栓與上連接片及下連接片的相對位置，可以調整刀盤距離地面的高度；所述車體上設置行程開關，對上連接片橫向移動的極限位置進行安全限位；所述橫移電機編碼器設置于橫移電機的軸上，檢測橫移電機的轉動位置信息并輸入主控系統，實現橫移電機的伺服運動控制?；

所述除草切割裝置包括多光譜感知系統、固定盒、旋轉電機、刀盤；所述多光譜感知系統設置在車體的車頭下方，利用多光譜圖像信息進行雜草的識別與定位；所述旋轉電機外設置固定盒；固定盒起到固定旋轉電機的作用，所述旋轉電機的軸末端套接刀盤。

上述除草切割裝置還包括海綿，所述海綿粘貼在刀盤的底部。?

上述基于多光譜視覺的高效機器人，其特殊之處在于：還包括除銹裝置，所述除銹裝置包括貯液箱、調節閥、軟管、固定環和節流板；所述貯液箱通過軟管與刀盤連接；所述調節閥設置在軟管上，固定環固設于軟管末端，所述節流板設置于海綿外側，所述貯液箱內設有除銹劑。?

上述主控系統包括工控機、多軸運動控制卡和輸入/輸出接口板。?

上述刀盤與地面成45～60°傾角為佳。?

上述車輪為3個、四個或多個。?

上述軟管一般為塑料軟管。?