[發明專利]一種太陽能除草機器人及其控制方法

在審

• 申請號: 202210409400.2
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114617114A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 張艷超;束艾靜;曾翊;張積燁;黃成強;王梓宇;高源
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: A01M21/02
• 分類號: A01M21/02;H02J7/35;G06N3/04;G06N3/08;G05D1/02
• 代理公司: 浙江僑悅專利代理有限公司 33470
• 代理人: 尹潔芳

1.一種太陽能除草機器人，其特征在于，包括：中控臺、麥克納姆輪、編碼電機、并聯多自由度執行機構、平臺升高支架、機體搭載平臺、太陽能板、蓄電池；

所述機體搭載平臺的四角底部分別安裝有四根平臺升高支架；

所述每根平臺升高支架地底部安裝有一個麥克納姆輪，每個麥克納姆輪由一個編碼電機驅動；

所述機體搭載平臺正下方安裝有并聯多自由度執行機構；

所述機體搭載平臺上平面的后方兩側固定安裝有太陽能板；

所述機體搭載平臺前方安裝有中控臺；

所述中控臺包括智能控制模塊。

2.根據權利要求1所述的一種太陽能除草機器人，其特征在于，所述并聯多自由度執行機構，包括：第一執行器高度調節機構、第二執行器高度調節機構、第一主軸、第二主軸、末端執行器安裝位、旋轉電機、三組主傳動桿、三組副傳動桿、主軸轉向電機、執行器位置角度調節結構；

所述主軸轉向電機轉動帶動第一主軸和第二主軸旋轉并調整角度；

所述主軸轉向電機轉動帶動第一執行器高度調節機構、第二執行器高度調節機構并驅動副傳動桿帶動末端執行器安裝位進行升降運動；

所述執行器位置角度調節機構下安裝有三組旋轉電機，所述每組旋轉電機帶動對應的每組主傳動桿和副傳動桿運動，并對末端執行器安裝位進行角度調節。

3.根據權利要求2所述的一種太陽能除草機器人，其特征在于，所述副傳動桿與所述末端執行器安裝位的邊沿進行連接，各個連接點位置關于所述末端執行器安裝位的中點中心對稱；所述末端執行器為安裝位為圓環形用以安裝除草執行部件。

4.根據權利要求1所述的一種太陽能除草機器人，其特征在于，所述機體搭載平臺下方還安裝有包含多個LED燈珠的光源組；LED燈珠所述均勻分布在搭載平臺下。

5.根據權利要求1所述的一種太陽能除草機器人，其特征在于，所述太陽能板連接光源轉換器、傳感器、升壓穩壓電路和透鏡耦合系統；所述太陽能板收集的電能經控制器向所述蓄電池充電；所述蓄電池的電能通過逆變器向除草機器人的各個部件提供電源。

6.根據權利要求1所述的一種太陽能除草機器人，其特征在于，所述中控臺安裝在所述機體搭載平臺；

所述中控臺上設置有調節按鍵和LED顯示屏幕。

7.根據權利要求3所述的一種太陽能除草機器人，其特征在于，還包括識別攝像頭，所述識別攝像頭安裝在所述并聯多自由度執行機構中固定于除草執行部件上。

8.一種太陽能除草機器人控制方法，基于如權利要求1-7任一所述的一種太陽能除草機器人，其特征在于，所述方法包括：

基于深度神經網絡識別技術構建雜草識別系統；

在除草機器人操作系統中開啟實時定位和地圖構建；

獲取除草機器人的除草執行部件當前的位置、距離、環境信息數據；

在除草機器人操作系統中繪制柵格地圖，并利用SLAM算法和RGB-D的深度攝像頭的視覺里程計進行環境感知，融合生成三維點云地圖；

基于RTK-GNSS技術在路徑構成回路時對所述三維點云地圖進行矯正，計算所述機器人路徑；

計算除草機器人當前位置并匹配三維點云地圖中的坐標，根據給定的目標點位置，控制智能除草機器人運動至目標位置；

除草機器人在行走過程中，所述識別攝像頭采集實時數據并傳輸到中控臺，中控臺捕捉到與所述雜草識別系統特征相符的雜草時，確定雜草所在位置，并將所述雜草所在位置數據回傳至中控臺；

中控臺發布控制指令給所述并聯多自由度執行機構，控制所述三個旋轉電機驅動所述執行器位置角度調節結構轉過相應的角度，將所述除草執行部件移動到除草工作需要的工作位置，并執行除草操作，同時中控臺控制所述編碼電機停止轉動以使得麥克納姆輪停止轉動，機器人靜止，至除草動作完成；

當一處的除草動作完成時，所述并聯多自由度執行機構恢復到初始位置，除草機器人繼續行進，繼續采集下一處雜草數據。