一種基于電磁檢測(cè)的大棚智能噴藥機(jī)器人及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能機(jī)器人，特別是針對(duì)一種基于電磁檢測(cè)的大棚智能噴藥機(jī)器人及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁檢測(cè)是用交變電流的導(dǎo)線所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)進(jìn)行路徑檢測(cè)。通過架設(shè)導(dǎo)線設(shè)置路徑導(dǎo)向，導(dǎo)線中通交流電流時(shí)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，利用磁場(chǎng)傳感器不斷對(duì)電磁場(chǎng)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑的檢測(cè)。
[0003]目前，給大棚噴藥的工作主要由人工完成。人工噴藥存在以下不利因素:1、藥物對(duì)人體有害，會(huì)引起人體的潛在的病變危害。2、噴藥效率低下，人工噴藥不僅消耗體力，更耽誤時(shí)間。3、藥物利用率低，人工噴藥會(huì)造成噴藥不均勻，藥物滴漏等問題，導(dǎo)致藥物的浪費(fèi)。有一些機(jī)械噴藥裝置應(yīng)用在大棚噴藥方面，但這些噴藥裝置存在以下弊端:1、需要人為控制，不能夠自主完成噴藥全過程。2、噴藥量不合理，藥物浪費(fèi)嚴(yán)重，藥物利用率不夠高。3、工作方式不符合現(xiàn)在大棚的建園標(biāo)準(zhǔn)。4、操作方式復(fù)雜。
[0004]因此，目前大棚噴藥方式存在許多弊端，發(fā)明一種基于電磁檢測(cè)的大棚智能噴藥機(jī)器人及方法可以用來解決大棚噴藥的問題，幫助大棚種植戶輕松的完成對(duì)大棚果蔬植物的噴藥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)無法滿足上述大棚噴藥方面的問題，提供了一種基于電磁檢測(cè)的大棚智能噴藥機(jī)器人及方法，該大棚智能噴藥機(jī)器人通過磁場(chǎng)傳感器檢測(cè)電磁場(chǎng)沿導(dǎo)線移動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能識(shí)別大棚區(qū)建園路徑自主移動(dòng)，通過檢測(cè)永磁鐵確定果蔬植物種植區(qū)間開始和結(jié)束位置，通過圖像處理識(shí)別果蔬植物，根據(jù)不同果蔬植物及所處的不同生長(zhǎng)時(shí)期合理控制噴藥量，同時(shí)完成對(duì)2列果蔬植物頂部、中部和底部噴藥，智能完成對(duì)大棚果蔬植物的整個(gè)噴藥過程。
[0006]為了完成上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0007]一種基于電磁檢測(cè)的大棚智能噴藥機(jī)器人，其特征在于，所述大棚智能噴藥機(jī)器人包括:中央控制器、電磁檢測(cè)識(shí)別路徑模塊、永磁鐵檢測(cè)模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測(cè)模塊、無線通信模塊、人機(jī)交互模塊、自身狀態(tài)檢測(cè)模塊、行駛模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊、供電模塊。所述的中央控制器分別與電磁檢測(cè)識(shí)別路徑模塊、永磁鐵檢測(cè)模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測(cè)模塊、無線通信模塊、人機(jī)交互模塊、自身狀態(tài)檢測(cè)模塊、行駛模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊、供電模塊連接，所述的供電模塊分別與中央控制器、電磁檢測(cè)識(shí)別路徑模塊、永磁鐵檢測(cè)模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測(cè)模塊、無線通信模塊、人機(jī)交互模塊、自身狀態(tài)檢測(cè)模塊、行駛模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊連接。通過以上各個(gè)模塊的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的工作，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能，完成大棚智能噴藥機(jī)器人對(duì)大棚果蔬植物的噴藥工作。
[0008]所述的中央控制器分別與電磁檢測(cè)識(shí)別路徑模塊、永磁鐵檢測(cè)模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測(cè)模塊、無線通信模塊、人機(jī)交互模塊、自身狀態(tài)檢測(cè)模塊、行駛模塊、報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊、供電模塊連接，接收和處理各模塊的采集信息和數(shù)據(jù)，快速控制各個(gè)模塊完成具體功能。
[0009]所述的電磁檢測(cè)識(shí)別路徑模塊采用磁場(chǎng)傳感器檢測(cè)交變電流產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)進(jìn)行識(shí)別路徑技術(shù)。通過在大棚區(qū)果蔬植物種植區(qū)外的空地過道上方懸空架設(shè)包裹防水、防腐蝕絕緣層的直導(dǎo)線，直導(dǎo)線中通交流電流以產(chǎn)生交變的電磁場(chǎng)；機(jī)器人上架起一個(gè)支撐桿安裝磁場(chǎng)傳感器接近通有交變電流的直導(dǎo)線用來檢測(cè)交流電流產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)，交變電流由交變電流電源提供；機(jī)器人通過處理磁場(chǎng)傳感器檢測(cè)的交變磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向信息識(shí)別所處的空間位置，沿著直導(dǎo)線架設(shè)的位置循交變電磁場(chǎng)前進(jìn)；電磁檢測(cè)識(shí)別路徑模塊包括磁場(chǎng)傳感器、導(dǎo)線、交變電流電源。
[0010]所述的永磁鐵檢測(cè)模塊完成機(jī)器人對(duì)果蔬植物種植區(qū)之間開始和結(jié)束位置檢測(cè)，在果蔬植物種植區(qū)外的空地過道上方架設(shè)的導(dǎo)線上方處果蔬植物種植區(qū)之間開始和結(jié)束位置安裝永磁鐵，機(jī)器人上安裝永磁鐵檢測(cè)裝置靠近永磁鐵位置；當(dāng)機(jī)器人檢測(cè)到永磁鐵時(shí)記錄檢測(cè)永磁鐵的次數(shù)確定出果蔬植物種植區(qū)之間開始和結(jié)束位置，在進(jìn)入果蔬植物種植區(qū)之間開始位置控制開始噴藥，在離開果蔬植物種植區(qū)之間結(jié)束位置控制停止噴藥；中央控制器對(duì)永磁鐵檢測(cè)模塊檢測(cè)到的永磁鐵次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定區(qū)分噴藥起始位置、結(jié)束位置和噴藥具體情況的位置。永磁鐵檢測(cè)模塊包括永磁鐵和永磁鐵檢測(cè)裝置。
[0011]所述的圖像處理模塊完成對(duì)果蔬植物識(shí)別和實(shí)時(shí)攝像監(jiān)控周圍情況，圖像處理模塊包括云臺(tái)高清攝像頭、圖像采集卡、圖像處理軟件；圖像處理模塊采用圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)，通過云臺(tái)高清攝像頭拍攝果蔬植物的圖像，通過圖像采集卡和圖像處理軟件處理果蔬植物的圖像，提取到果蔬植物的重要外觀特征與存儲(chǔ)模塊中的果蔬植物圖像特征信息數(shù)據(jù)庫核對(duì)比較后對(duì)果蔬植物分類并判斷出果蔬植物的種類名稱。
[0012]所述的噴藥模塊完成機(jī)器人對(duì)果蔬植物的噴藥工作，通過2個(gè)可伸縮的機(jī)械臂、6個(gè)藥物噴頭同時(shí)對(duì)2列果蔬植物的頂部、中部和底部噴藥；6個(gè)藥物噴頭分別安裝在2個(gè)可伸縮的機(jī)械臂的頂部、中部和底部與噴藥導(dǎo)管連接，每一個(gè)可伸縮的機(jī)械臂在頂部、中部和底部各安裝一個(gè)藥物噴頭，通過可伸縮的機(jī)械臂改變藥物噴頭的高度；藥物噴頭開關(guān)由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制開關(guān)，通過控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度控制藥物噴藥速度；噴藥液壓由安裝在機(jī)器人上的農(nóng)用噴藥壓力泵提供；每個(gè)藥物噴頭通過噴藥導(dǎo)管與農(nóng)用噴藥壓力泵連接；噴藥模塊包括:2個(gè)可伸縮的機(jī)械臂、6個(gè)藥物噴頭、6個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、I臺(tái)農(nóng)用噴藥壓力泵、噴藥導(dǎo)管。
[0013]所述的配藥模塊完成對(duì)藥物的攪拌調(diào)配，配藥時(shí)，通過內(nèi)置式攪拌器對(duì)藥物攪勻，使藥物充分溶合；在噴藥過程中，攪拌器電機(jī)按用戶設(shè)置好的時(shí)間間隔帶動(dòng)內(nèi)置式攪拌器對(duì)藥物攪拌，使藥物不會(huì)沉淀，保證噴藥過程藥物的均勻溶合。配藥模塊包括:內(nèi)置式攪拌器、攪拌器電機(jī)、藥物桶。藥物桶可拆卸，在配藥的時(shí)候可卸下，配完藥后安裝在機(jī)器人身上卡住固定。
[0014]所述的藥物檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物剩余量、噴藥流速的檢測(cè)，藥物檢測(cè)模塊包括液位傳感器、渦輪流量計(jì)，通過液位傳感器、渦輪流量計(jì)分別檢測(cè)藥物剩余量、噴藥流速，能夠避免無藥工作和對(duì)藥物噴頭堵塞及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)噴藥流速過慢不正常時(shí)，說明藥物噴頭發(fā)生堵塞或其他故障。
[0015]所述的無線通信模塊用于機(jī)器人與上位機(jī)進(jìn)行無線通信連接，無線通信模塊包括WiFi無線單元和GPRS通信單元，WiFi無線單元用于機(jī)器人與上位機(jī)進(jìn)行WiFi無線通信連接方式，GPRS通信單元用于機(jī)器人與上位機(jī)進(jìn)行GPRS無線通信連接方式。
[0016]所述的人機(jī)交互模塊實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器人之間的信息通信。人機(jī)交互模塊通過無線通信模塊將機(jī)器人與用戶手持移動(dòng)通信設(shè)備進(jìn)行連接通信。用戶可以通過與機(jī)器人通信連接后的手持移動(dòng)通信設(shè)備端上位機(jī)軟件對(duì)機(jī)器人進(jìn)行功能參數(shù)設(shè)置和實(shí)時(shí)控制，接收機(jī)器人采集的圖像信息和報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)距離控制和監(jiān)視。
[0017]所述的自身狀態(tài)檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)器人檢測(cè)障礙物和自身狀態(tài)，自身狀態(tài)檢測(cè)模塊包括陀螺儀、里程計(jì)、加速度傳感器、超聲波傳感器，通過陀螺儀、里程計(jì)、加速度傳感器、超聲波傳感器檢測(cè)障礙物和自身狀態(tài)。
[0018]所述的行駛模塊使用履帶式移動(dòng)。行駛模塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用2條同步履帶、I個(gè)主軸、I個(gè)直齒輪、I個(gè)圓錐齒輪、2個(gè)主動(dòng)輪、2個(gè)從動(dòng)輪。動(dòng)力結(jié)構(gòu)采用2個(gè)直流伺服電機(jī)、2個(gè)減速器、2個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器、2個(gè)H橋電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)過流保護(hù)裝置。減速器與動(dòng)力輪連接；直流伺服電機(jī)與減速器、旋轉(zhuǎn)編碼器、H橋電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)電路連接，構(gòu)成行駛動(dòng)力裝置。H橋電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，控制主動(dòng)輪正、反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)同步履帶移動(dòng)完成機(jī)器人在大棚內(nèi)前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向。
[0019]所述的報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)了當(dāng)藥物余量不足、藥物噴頭堵塞、電池組電量不足時(shí)，通過語音播放器播放報(bào)警語音，通過無線通信向用戶手持移動(dòng)通信設(shè)備上位機(jī)報(bào)警，以便用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，報(bào)警模塊包括語音播放器和用戶手持移動(dòng)通信設(shè)備上位機(jī)報(bào)警提示。
[0020]所述的存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像采集數(shù)據(jù)、檢測(cè)信息、果蔬植物圖像特征信息數(shù)據(jù)庫和其他模塊數(shù)據(jù)的記錄和存儲(chǔ)，存儲(chǔ)模塊包括存儲(chǔ)器。
[0021]所述的供電模塊完成對(duì)機(jī)器人整個(gè)系統(tǒng)的供電、電壓轉(zhuǎn)換、剩余電量檢測(cè)，保證機(jī)器人供電的安全、高效。供電模塊包括高能效電池組、電壓轉(zhuǎn)換器、電量檢測(cè)器。
[0022]一種基于電磁檢測(cè)的大棚智能噴藥方法，其特征在于，基于電磁檢測(cè)的大棚智能噴藥方法包括以下步驟:通過在大棚區(qū)果蔬植物種植區(qū)外的空地過道上方懸空架設(shè)包裹防水、防腐蝕絕緣層的直導(dǎo)線，直導(dǎo)線中通交流電流以產(chǎn)生交變的電磁場(chǎng)；機(jī)器人上架起一個(gè)支撐桿安裝磁場(chǎng)傳感器接近通交變電流的直導(dǎo)線用來檢測(cè)交