[發明專利]一種溫室植保機器人用自動導向和定位裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201710891805.3
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107624737B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 劉雪美;杜帥;李揚;苑進;趙新學;劉興華;牛子孺;鄒亮亮
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: A01M7/00
• 分類號: A01M7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種溫室植保機器人用自動導向和定位裝置，其特征在于：包括機架、行走導向裝置、定位裝置和控制系統；

所述的行走導向裝置包括行進輪、萬向輪、驅動減速電機、行進輪支座、萬向輪支座；所述的行進輪為兩個，分別通過行進輪支座固定在機架的后半部分，作為溫室植保機器人行進的驅動輪總成；所述的萬向輪為兩個，分別通過萬向輪支座對稱固定在機架的前半部分，實現機器人行走過程中的導向；所述的驅動減速電機為兩個，分別通過連接軸與行進輪相連；所述的行進輪支座為兩個，分別通過螺栓對稱固定在機架后半部分下表面的兩側；所述的萬向輪支座為兩個，分別通過螺栓對稱固定在機架前半部分下表面的兩側；

所述的定位裝置包括定位減速電機、定位減速電機座、轉輪、導向滑軌、攝像頭固定架、攝像頭、拉繩、位置標定球、連桿、接觸開關；所述的定位減速電機分為兩個，分別通過定位減速電機座固定在溫室與植保機器人行走方向垂直的兩面墻上端，輸出軸垂直于機器人行進方向，用于實現植保機器人的差速驅動，實現導向；所述的定位減速電機座分為兩個，分別通過螺栓固定在與植保機器人行進方向垂直的兩面墻上，用于固定定位減速電機；所述的轉輪為兩個，分別通過花鍵與定位減速電機的輸出軸連接，用于拉繩的鋪卷；所述的導向滑軌為兩個，選用質量較輕的塑料材料，分別通過螺栓固定在溫室墻體上，用作攝像頭固定架滑動的軌道；所述的攝像頭固定架在導向滑軌里滑動；所述的攝像頭通過螺栓固定在攝像頭固定架的下端面上，并保持取景框豎直向下；所述的拉繩分為兩根，其中一根拉繩一端系在攝像頭固定架上，另一端與其中一個轉輪連接，另一根拉繩分別系在攝像頭固定架與另一轉輪上；所述的位置標定球為里面帶有發光二極管的小球，通過其下端的連桿與植保機器人連接，用于植保機器人行走過程中的位置標定；所述的接觸開關為多個，固定在與植株行中間位置對齊的導向滑軌上，用于溫室內植株行間的定位；

所述的控制系統包括控制箱、攝像頭、定位減速電機、驅動減速電機、位置標定小球、接觸開關、電源；所述的控制箱包括控制器、電機驅動器，固定在機架上，實現圖形圖像處理、電機控制和通訊功能；所述的控制器由單片機、微處理器、工控機和I/O驅動接口電路構成；所述的電機驅動器，根據電機類型選用不同型號的交、直流電機驅動器、步進電機驅動器、伺服電機驅動器，接收由控制器發出的控制信號，驅動電機轉動；所述的攝像頭固定在上述攝像頭固定架的下端面上，用以拍照位置標定小球得出其位于圖像中的位置；所述的攝像頭在行走過程中通過控制器控制電子快門；所述的定位減速電機和驅動減速電機相互配合，用以實現植保機器人在行走過程中的自動導向與定位，其中定位減速電機和驅動減速電機采用滿足定位精度要求的步進電機或伺服電機；所述的電源為控制系統的工作提供電能。

2.根據權利要求1所述一種溫室植保機器人用自動導向和定位裝置的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）植保機器人位于導向滑軌的正下方，并且機器人上的位置標定小球位于攝像頭的取景框內；攝像頭拍攝一張照片，將拍攝的照片傳給控制系統，經過處理后，標定出位置標定小球的在圖像中的坐標，然后驅動植保機器人移動，使得位置標定小球移動到取景框的中間位置；

2）植保機器人在行走過程中與攝像頭的運動保持同步進行，攝像頭每間隔20ms拍攝一張照片，不斷的修正植保機器人的行走方向，保證其沿著直線行走；

3）攝像頭固定架觸碰到接觸開關時，接觸開關給控制系統一個信號，植保機器人停止運動，此時位于植株的行間，然后進行噴霧作業；待該行作業完畢，植保機器人行進到下一行進行噴霧作業。