一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人，其包括可行走的車架、藥水箱、視覺導(dǎo)航裝置、視覺感知裝置、動(dòng)力裝置、主控系統(tǒng)和噴藥裝置；本實(shí)用新型能夠快速有效的識(shí)別田間草害和蟲害，并根據(jù)草害和蟲害程度定點(diǎn)變量噴灑除草劑和(或)除蟲劑，適合農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)田間作業(yè)，大大提高了作業(yè)效率，降低了農(nóng)田管理成本。
【專利說明】一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)是發(fā)展的農(nóng)業(yè)大國(guó)，改革開放三十年，中國(guó)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)取得了飛躍進(jìn)步，但我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展仍然面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在農(nóng)作物的田間生產(chǎn)管理過程中，雜草和病蟲害一直是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的主要因素。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)因蟲害草害引起的作物產(chǎn)量損失每年約占糧食總產(chǎn)23%，損失糧食達(dá)上百億公斤。我國(guó)農(nóng)藥化肥的生產(chǎn)量和施用量居世界首位，單位面積使用量是美國(guó)的2.6倍，但農(nóng)藥的利用率僅在30%左右。因此研究一種高效的除蟲除草噴藥機(jī)器人，對(duì)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和糧食等作物產(chǎn)量均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]傳統(tǒng)農(nóng)田除蟲除草采用田間大面積統(tǒng)一定量均勻噴灑，導(dǎo)致化學(xué)除蟲劑和除草劑利用率較低。同時(shí)，還導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染、化學(xué)農(nóng)藥殘留超標(biāo)和害蟲及雜草抗藥性增強(qiáng)等嚴(yán)重的生態(tài)與農(nóng)產(chǎn)品安全問題，嚴(yán)重威脅人類的健康，智能變量噴施除蟲除草劑能夠保護(hù)環(huán)境和提高作物產(chǎn)量，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人，一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人，其包括可行走的車架、藥水箱、視覺導(dǎo)航裝置、視覺感知裝置、動(dòng)力裝置、主控系統(tǒng)和噴藥裝置，其特征在于，所述的藥水箱為兩個(gè)；所述的視覺導(dǎo)航裝置包括第一支架和兩個(gè)第一攝像頭，所述的第一支架安裝在所述的車架的前端，所述的兩個(gè)第一攝像頭均以與地面成45度角的方式并排安裝在所述的第一支架上，所述的第一攝像頭與所述的主控系統(tǒng)相連，所述的主控系統(tǒng)將所述的第一攝像頭采集到的圖像經(jīng)過處理后，用來識(shí)別所述除蟲除草噴藥機(jī)器人在農(nóng)田中的導(dǎo)航路徑；所述的視覺感知裝置包括設(shè)置在所述的車架兩端的兩個(gè)第二支架和設(shè)置在每個(gè)第二支架上的第二攝像頭，所述的兩個(gè)第二攝像頭均以與地面成45度角的方式分別安裝在各自的第二支架上，所述的第二攝像頭與所述的主控系統(tǒng)相連，所述的主控系統(tǒng)將所述的第二攝像頭采集到的圖像經(jīng)過處理后，對(duì)農(nóng)田的雜草和農(nóng)作物上的害蟲進(jìn)行識(shí)別和定位；所述的噴灑裝置設(shè)置于所述的藥水箱的后方，所述的噴灑裝置包括兩排橫向水管和分別沿所述的兩排橫向水管間隔分布的除草噴頭和除蟲噴頭，所述的除草噴頭與除蟲噴頭相間隔布置。
[0006]進(jìn)一步，為了提高除草噴頭與除蟲噴頭噴灑的壓力，以提高噴灑效果，該基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人還包括水泵，所述的水泵安裝在車架上，所述的藥水箱的出水端經(jīng)所述的水泵的進(jìn)水管和所述的水泵的進(jìn)水口相連，所述的水泵的出水管與所述的噴灑裝置的橫向水管相連。
[0007]為了進(jìn)一步提高除草噴頭與除蟲噴頭的噴灑效果，使二者能夠以合理的流速和流量進(jìn)行噴灑，所述水泵的出水管和所述噴灑裝置之間還設(shè)有分水機(jī)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述的分水機(jī)構(gòu)包括分水管和控制該分水管流量的分水控制器，所述的噴灑裝置的橫向水管具有能分別與所述分水管的出水管口相對(duì)接的入水口。
[0009]進(jìn)一步為了提高了整個(gè)機(jī)器人的動(dòng)力以及抓地力，適合于在田間行走，所述的動(dòng)力裝置由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，并采用四輪驅(qū)動(dòng)。
[0010]進(jìn)一步，為了使該機(jī)器人具有較好的導(dǎo)航能力，所述的第一支架的高度高于一米，且高于所述的第二支架的高度。
[0011]本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案所能達(dá)到的有益效果是:本實(shí)用新型提供的一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人能夠快速有效的識(shí)別田間草害和蟲害程度，并根據(jù)草害和蟲害程度變量噴灑除草劑或者除蟲劑，適合田間實(shí)時(shí)工作。以機(jī)器代替了人工勞動(dòng)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。將農(nóng)藥通過水泵提取，通過視覺感知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)雜草和蟲害的識(shí)別及定位，由控制系統(tǒng)根據(jù)雜草和蟲害的位置信息及危害程度，分別利用尾部2橫向水管的多個(gè)噴頭變量噴灑農(nóng)藥，大大提高了工作效率，農(nóng)田管理成本得到降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人的正視圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型的一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人的側(cè)視圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型的一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人的后視圖.
[0015]圖中，1、藥水箱，2、車架，3、第一支架，4、第一攝像頭，5、第二支架，6、第二攝像頭，7、橫向水管，8、除早嗔頭，9、除蟲嗔頭。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1-3所示，本實(shí)用新型提供了一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人，其包括可行走的車架2、藥水箱1、視覺導(dǎo)航裝置、視覺感知裝置、動(dòng)力裝置、主控系統(tǒng)和噴藥裝置，藥水箱I為兩個(gè)；視覺導(dǎo)航裝置包括第一支架3和兩個(gè)第一攝像頭4，第一支架3安裝在車架2的前端，兩個(gè)第一攝像頭4均以與地面成45度角的方式并排安裝在第一支架3上，第一攝像頭4與主控系統(tǒng)相連，主控系統(tǒng)將第一攝像頭4采集到的圖像經(jīng)過處理后，用來識(shí)別除蟲除草噴藥機(jī)器人在農(nóng)田中的行走導(dǎo)航路徑；視覺感知裝置包括設(shè)置在車架2兩端的兩個(gè)第二支架5和設(shè)置在每個(gè)第二支架5上的第二攝像頭6，兩個(gè)第二攝像頭6均以與地面成45度角的方式分別安裝在各自的第二支架5上，第二攝像頭6與主控系統(tǒng)相連，主控系統(tǒng)將第二攝像頭6采集到的圖像經(jīng)過處理后，對(duì)農(nóng)田的雜草和農(nóng)作物上的害蟲進(jìn)行識(shí)別和定位；噴灑裝置設(shè)置于藥水箱I的后方，噴灑裝置包括兩排橫向水管7和分別沿兩排橫向水管7間隔分布的除草噴頭8和除蟲噴頭9，除草噴頭8與除蟲噴頭9相間隔布置。
[0018]為了提高除草噴頭與除蟲噴頭噴灑的壓力，以提高噴灑效果，該基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人還包括水泵，水泵安裝在車架2上，藥水箱I的出水端經(jīng)水泵的進(jìn)水管和水泵的進(jìn)水口相連，水泵的出水管與噴灑裝置的橫向水管7相連。
[0019]為了進(jìn)一步提高除草噴頭與除蟲噴頭的噴灑效果，使二者能夠以合理的流速和流量進(jìn)行噴灑，水泵的出水管和噴灑裝置之間還設(shè)有分水機(jī)構(gòu)。
[0020]在本實(shí)施例中，分水機(jī)構(gòu)包括分水管和控制該分水管流量的分水控制器，噴灑裝置的橫向水管7具有能分別與分水管的出水管口相對(duì)接的入水口。
[0021]進(jìn)一步為了提高了整個(gè)機(jī)器人的動(dòng)力以及抓地力，適合于在田間行走，動(dòng)力裝置由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，并采用四輪驅(qū)動(dòng)。
[0022]此外，為了使該機(jī)器人具有較好的導(dǎo)航能力，第一支架3的高度高于一米，且高于第二支架6的高度。
[0023]理論和實(shí)踐證明，本實(shí)例的機(jī)器人在前進(jìn)過程中，雜草以及害蟲可以有效的清除，工作效率高，節(jié)省農(nóng)藥，起到了環(huán)境保護(hù)的作用。
[0024]本實(shí)用新型所創(chuàng)新的地方在于可同時(shí)進(jìn)行除蟲除草的工作，并且根據(jù)蟲害和草害的危害程度控制噴灑量，將農(nóng)藥通過水泵提取，通過視覺感知裝置對(duì)雜草和蟲害的識(shí)別和定位，由主控系統(tǒng)根據(jù)雜草和蟲害的位置信息和危害程度，利用尾部的兩個(gè)橫向水管上的噴頭變量噴出農(nóng)藥，大大提高了工作效率，耕作成本更低，對(duì)提升食品和作業(yè)安全、降低環(huán)境污染具有顯著地意義。
[0025]以上實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人，其包括可行走的車架、藥水箱、視覺導(dǎo)航裝置、視覺感知裝置、動(dòng)力裝置、主控系統(tǒng)和噴藥裝置，其特征在于，所述的藥水箱為兩個(gè)；所述的視覺導(dǎo)航裝置包括第一支架和兩個(gè)第一攝像頭，所述的第一支架安裝在所述的車架的前端，所述的兩個(gè)第一攝像頭均以與地面成45度角的方式并排安裝在所述的第一支架上，所述的第一攝像頭與所述的主控系統(tǒng)相連，所述的主控系統(tǒng)將所述的第一攝像頭采集到的圖像經(jīng)過處理后，用來識(shí)別所述除蟲除草噴藥機(jī)器人在農(nóng)田中的導(dǎo)航路徑；所述的視覺感知裝置包括設(shè)置在所述的車架兩端的兩個(gè)第二支架和設(shè)置在每個(gè)第二支架上的第二攝像頭，所述的兩個(gè)第二攝像頭均以與地面成45度角的方式分別安裝在各自的第二支架上，所述的第二攝像頭與所述的主控系統(tǒng)相連，所述的主控系統(tǒng)將所述的第二攝像頭采集到的圖像經(jīng)過處理后，對(duì)農(nóng)田的雜草和農(nóng)作物上的害蟲進(jìn)行識(shí)別和定位；噴灑裝置設(shè)置于所述的藥水箱的后方，所述的噴灑裝置包括兩排橫向水管和分別沿所述的兩排橫向水管間隔分布的除草噴頭和除蟲噴頭，所述的除草噴頭與除蟲噴頭相間隔布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人，其特征在于，還包括水泵，所述的水泵安裝在車架上，所述的藥水箱的出水端經(jīng)所述的水泵的進(jìn)水管和所述的水泵的進(jìn)水口相連，所述的水泵的出水管與所述的噴灑裝置的橫向水管相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人，其特征在于，所述水泵的出水管和所述噴灑裝置之間還設(shè)有分水機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人，其特征在于，所述的分水機(jī)構(gòu)包括分水管和控制該分水管流量的分水控制器，所述的噴灑裝置的橫向水管具有能分別與所述分水管的出水管口相對(duì)接的入水口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人，其特征在于，所述的動(dòng)力裝置由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，并采用四輪驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種基于機(jī)器視覺的除蟲除草噴藥機(jī)器人，其特征在于，所述的第一支架的高度高于一米，且高于所述的第二支架的高度。
【文檔編號(hào)】A01M7/00GK204090848SQ201420469177
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】唐晶磊, 史澤華, 龔力, 王杰, 李嵩, 薛璇, 劉燁 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)