[發明專利]一種室內自主移動噴藥機器人及其變量噴藥方法

有效

• 申請號: 201410119127.5
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103891697A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 劉陽
• 申請（專利權）人: 南通職業大學
• 主分類號: A01M7/00
• 分類號: A01M7/00;B25J3/00;B25J5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及農用植保機械領域，尤其涉及一種室內自主移動噴藥機器人以及該機器人對室內成行作物的變量噴藥方法。

背景技術

植物病害嚴重威脅著農業生產，化學防治、機械施藥是病害防治的主要手段。目前，我國農藥的有效利用率只有30%左右(發達國家為60%～70%)。這不僅浪費農藥，還造成環境污染。20世紀90年代以來，“精確農業”技術受到世界各國的普遍重視。精確噴霧技術即在施藥過程中按實際需要，做到“定量、定點”對靶噴藥，追求藥液的最少用量和最高效率，是農藥應用技術的發展方向。與戶外大田復雜境況相比，以溫室為代表的友好設施環境為噴藥機器人及其精確噴霧技術的率先推廣創造有利條件。

查閱現有文獻，目前國內外該領域的相關工作偏重于作物行的檢測及作物與雜草的識別研究，且大多應用于戶外大田環境中，針對設施內移動機器人的精準噴藥研究在國內文獻中很少見到。

申請號是CN?200910211739.6、名稱為“基于處方圖控制的智能變量噴藥機”的發明涉及一種智能變量噴藥機，根據GPS/GIS技術獲取的病、蟲、草害差異信息，按需噴藥，包括智能控制系統和噴藥系統。其智能控制系統是基于處方圖模式工作，并非來自機器視覺的實時判別，并且缺少視覺導航功能，噴藥工作方式的靈活性與精準性不足。

申請號是CN201310272642、名稱為“溫室自動噴藥機器人”的發明涉及一種行走于軌道上的溫室自動噴藥機器人，其包括軌道行走部件、固定于行走部件上的藥液噴施部件以及相關控制部件。所公開內容的最主要特征在于地面鋪設的軌道，但其自主導航功能的缺失限制了其工作方式的靈活性。

發明內容

發明的目的：本發明克服了現有技術中存在的精準噴藥作業過程中存在的效率低的不足，針對低矮行栽作物及類似成行排列盆景植株提供了一種高效的變量噴藥工作方法。

技術方案：一種室內自主移動噴藥機器人，具體包括輪式機器人本體，所述輪式機器人本體上部安裝有藥箱及控制部件，在所述藥箱一側固定安裝有活動支架，所述活動支架包括相互垂直設置的橫向支架及縱向支架，所述橫向支架遠端固定有噴桿，所述噴桿端部設有噴頭，所述噴桿尾部通過軟管與所述藥箱連接，所述橫向支架上固定安裝作物識別攝像頭及超聲波傳感器，所述輪式機器人本體前端設有導航攝像頭及超聲波傳感器。

所述橫向支架包括相互嵌套的第一支架及第二支架，且所述第一支架與所述第二支架可相互拉伸及縮回。

所述縱向支架包括相互嵌套的第三支架及第四支架，且所述第三支架與所述第四支架可相互拉伸及縮回。

一種室內自主移動噴藥機器人的變量噴藥方法，是一種基于單目視覺的連續工作過程，其工作方法包括如下循環執行的快速連續步驟：

A、讀取機器人本體前端的超聲波傳感器采集的測距信息，確保機器人前進方向上無障礙；否則持續測距并等待，直至障礙物消失；

B、讀取輪式機器人本體的作物識別攝像頭拍攝的當前畫面，采用色差法從垂直近景成像中快速分割出目標作物，并實現圖像的二值化；

C、判斷當前幀中的目標作物行是否出現盡頭，如果是則直接結束程序運行；否則轉入下一步；

D、在步驟B二值化圖像的基礎上，擬合作物行中心線，隨即提取偏航角、

偏航距兩個參數；

E、根據步驟D中提取的偏航角及偏航距兩個參數，采用自適應模糊控制方法實現對輪式機器人本體的導航運動控制，以實現作物識別攝像頭的光心對準作物行中心線的垂直跟蹤；

F、輪式機器人本體每行使一段距離，計算一次當前導航幀中目標像素面積的占比，根據成像距離和成像占比，結合人工輸入的節氣信息，通過事先訓練好的模糊神經網絡的決策來實時控制噴霧流量，實現精量對靶噴霧；然后返回步驟A。

有益效果：本發明所揭示的室內自主移動噴藥機器人及其變量噴藥方法，將通常兩種不同單目視覺分別實現的導航信息提取、作物檢測識別兩種不同圖像處理過程融合為單目視覺下的一種圖像處理過程，有效減少圖像處理運算量，明顯加快了對行噴藥的實際工作過程。即在沿作物行噴藥作業過程中，以作物識別攝像頭的光心垂直追蹤作物行中心線的方式實現室內友好環境下的高效快捷導航的同時在同一場景圖片中進行目標檢測識別，明顯降低系統圖像處理運算量，實現精準、精量對靶噴藥的同時顯著提升噴藥機器人的實際工作效率，對促進溫室噴藥機器人的應用推廣有著積極推動作用。

附圖說明

圖1是本發明的室內自主移動噴藥機器人的結構示意圖；

圖2是本發明的活動支架結構示意圖；