[發明專利]智能自動除草機

在審

• 申請號: 201910246613.6
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109819758A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 姜媛媛;陶德俊;時美樂
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: A01D43/06
• 分類號: A01D43/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種智能自動除草機，其特征在于：包括控制模塊、電源模塊、視覺識別模塊、避障模塊、平衡模塊、報警模塊、刀具模塊、電機驅動模塊、人機交互模塊、草屑收集模塊和履帶小車，除履帶小車外的其余各模塊安裝設置在履帶小車上；履帶小車的底盤采用雙坦克履帶車底盤，分為前后四個履帶；具有自主除草和遙控除草兩種模式，自主除草模式為除草機通過自主智能識別草地的類型，選用相對應的工作方式進行工作，而遙控除草模式是通過無線通信技術人工遠程遙控除草機進行工作，主要針對草地中的“死角”問題。

2.根據權利要求1所述的智能自動除草機，其特征在于：所述控制模塊由樹莓派3B+微型電腦和Arduino mega2560微控制器構成，設置于履帶小車的中心位置，并加以鐵殼保護，樹莓派3B+微型電腦負責對除草機整個工作系統進行統籌規劃，Arduino mega2560微控制器負責收集各傳感器的數據并傳回樹莓派，由樹莓派3B+微型電腦對數據經過處理，發布各種命令，再由Arduino mega2560微控制器去執行各種動作。

3.根據權利要求1所述的智能自動除草機，其特征在于：智能自動除草機在所述自主除草模式下，在移動過程中，視覺識別模塊中的攝像頭將數據傳送給控制模塊中的樹莓派3B+微型電腦進行處理，融合平衡模塊中的MPU6050陀螺儀傳感器進行自主定位，建造增量式柵格地圖，然后利用避障模塊中的激光雷達實現除草機的自主導航與行走(即SLAM，即時定位與地圖構建)，根據構造的地圖除草機可覆蓋整個草地進行工作。

4.根據權利要求1所述的智能自動除草機，其特征在于：所述視覺識別模塊采用的是Kinect深度攝像頭，安裝于除草機的頂部右上側的旋轉平臺，可以進行旋轉，當進行識別任務時，攝像頭對準下方草地，運用圖像處理及機器學習的理論，通過之前用攝像頭對各種草地類型的照片進行若干的識別訓練，控制模塊可以根據視覺識別模塊傳送的數據識別出不同的草地類型，從而選用不同的自主工作方式來進行自主除草，不同的自主工作方式對應著使用不同的刀具以及以不同的工作速度進行工作，攝像頭在完成識別任務之后，旋轉對準正前方，進入實時監測與導航狀態，便于工作人員遠程監督。

5.根據權利要求1所述的智能自動除草機，其特征在于：所述刀具模塊由刀具升降模塊、刀具驅動、舵機、鐮刀、尼龍繩和2刃割草機刀片構成，放置在履帶小車前后履帶之間的底部，舵機選用的是可以進行360度旋轉的舵機，鐮刀、尼龍繩和2刃割草機刀片由舵機控制，每120度安裝一個，控制模塊根據草地的類型，旋轉舵機選用不同的刀具進行工作。

6.根據權利要求4所述的自主工作方式，其特征在于：所述自主工作模式分為3種；①慢：對于濃密且高壯的草地，選用鋸齒狀刀刃的鐮刀作為切割部件，以較慢的速度進行工作，確保完全切割；②快：對于比較嫩的好切斷、較矮的草地以及稀疏的草地，選用高強度尼龍繩作為切割部件，柔性結構，不怕碰到剛性障礙物，可以以較快的速度的進行工作，提升工作效率；③中：對于面積較大且其中草地類型較為復雜的草地，選用2刃長方形割草機刀片，長條形的刀片則比較鋒利，覆蓋的面積也更大一些，以中等的速度進行工作。

7.根據權利要求1所述的智能自動除草機，其特征在于：所述避障模塊采用的是SICK室外系列激光雷達，安裝于控制模塊上方，與控制模塊中樹莓派3B+微型電腦相連，除草機自主行走過程中，微型電腦通過計算障礙物與除草機的距離，從而發布指令于Arduinomega2560微控制器，控制除草機進行做出相應的避障動作。

8.根據權利要求1所述的智能自動除草機，其特征在于：所述平衡模塊中的MPU6050六軸加速度傳感器，必須安裝在履帶小車的中央位置用以測定履帶小車的傾斜角度，然后傳送到Arduino mega2560微控制器中進行比較計算，當履帶小車傾斜角度大于設定值時，有側翻的傾向時，控制模塊通過調整履帶電機的轉速差使履帶小車穩定。