專利名稱：一種激光除草機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種激光除草機器人，屬于中耕農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，廣泛采用人工化學(xué)除草的方式進行除草，但隨著人們對食品安全的關(guān)注，噴灑化學(xué)除草劑的方式逐漸被機械除草的方式所取代，并且取得了一定的效果。然而，機械除草的方式還存在以下問題:由于受機械除草控制精度的限制，容易引起作物苗的機械傷害，造成作物苗的損傷率較高；由于不同的作物苗行距不同，栽培方式不同，機械裝置的尺寸受到嚴格的限制；機械除草保存雜草的種子，會導(dǎo)致雜草的再次萌發(fā)。為了克服機械除草的缺陷和問題，激光除草已受到關(guān)注。但現(xiàn)有的激光除草機器人也存在一定的問題:運動機構(gòu)復(fù)雜，不利于應(yīng)用實施；激光發(fā)射結(jié)構(gòu)較低，行走過程中容易被損壞；除草機構(gòu)尺寸較高，不利于進行雜草的識別；對雜草的種類和大小沒有識別，不能確定最佳的激光照射量；當作物的高度較高時(如玉米等)，不能進行作業(yè)。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有自動化除草方式和裝置的不足，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單易于操作的激光除草機器人，利用激光的熱效應(yīng)進行田間除草作業(yè)，本實用新型的機器人結(jié)構(gòu)簡單，能夠在不同的作物行距間進行作業(yè)，識別裝置距地面較低，能夠更好的識別雜草。本實用新型激光除草機器人包括移動小車、控制系統(tǒng)2、驅(qū)動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)2和驅(qū)動系統(tǒng)相互連接設(shè)置在移動小車上，控制系統(tǒng)2與驅(qū)動系統(tǒng)連接，驅(qū)動系統(tǒng)為整個激光除草機器人提供動力。
`[0007]本實用新型中所述移動小車包括主攝像頭1、車輪5、半導(dǎo)體激光發(fā)射器8、輔助照明裝置9、副攝像頭10、車架11、主攝像頭架13、車輪電機，其中主攝像頭I通過主攝像頭架13安裝在車架11上，輔助照明裝置9和副攝像頭10設(shè)置在車架11下方，車輪電機安裝在連接車輪的軸上，并與驅(qū)動系統(tǒng)連接，每個車輪由一個車輪電機帶動，半導(dǎo)體激光發(fā)射器設(shè)直在驅(qū)動系統(tǒng)上。本實用新型中所述驅(qū)動系統(tǒng)包括電池組3、電機I 4、聯(lián)軸器6、電機II 7，電池組3為電機I 4和電機II 7提供動力，電機I 4通過聯(lián)軸器6與電機II 7連接，半導(dǎo)體激光發(fā)射器8設(shè)置在電機II 7上，電池組3與車輪電機連接。本實用新型中所述控制系統(tǒng)2包括圖像處理器、輔助照明裝置開關(guān)、機器人開關(guān)12、輸入接口、輸出接口。本實用新型輔助照明裝置9安裝在車架11下部，當天氣條件不利于進行雜草識別和定位時，控制系統(tǒng)2打開輔助照明裝置開關(guān)，確保除草機器人進行準確的雜草識別和定位；該實用新型可以根據(jù)雜草的種類和大小進行照射時間的選擇，可以節(jié)省除草時間，以保證激光除草的效率，保證除草機器人以更快的方式進行除草。本實用新型主攝像頭I安裝在車架11前部，探測前方的信息，并將信息傳遞給控制系統(tǒng)2，控制系統(tǒng)經(jīng)過信息處理將信息傳遞給驅(qū)動系統(tǒng)以導(dǎo)航小車的前進方向，保證小車沿著作物行間進行行走；車架11上裝有電池組3，為整個除草機器人提供動力；車輪5依靠車架連接在一起，并由車輪電機帶動，車輪電機裝在連接車輪的軸上；輔助照明裝置9和副攝像頭10安裝在車架11下部，當天氣條件不利于進行雜草識別和定位時，控制系統(tǒng)2打開輔助照明裝置開關(guān)，副攝像頭10獲得除草區(qū)域的圖像并傳遞給控制系統(tǒng)2，由控制系統(tǒng)2經(jīng)過處理并將定位信息傳遞給驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)控制四個車輪電機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速以導(dǎo)航小車的前進，同時，在獲得雜草的位置信息后，由控制系統(tǒng)向驅(qū)動系統(tǒng)傳遞信息，控制由兩個電機(電機I 4、電機II 7)構(gòu)成的執(zhí)行機構(gòu)偏轉(zhuǎn)，使執(zhí)行機構(gòu)中電機前端的半導(dǎo)體激光發(fā)射器8指向雜草位置，同時，由控制系統(tǒng)發(fā)出命令，打開半導(dǎo)體激光發(fā)射器，對雜草進行照射，并根據(jù)副攝像頭10獲得的雜草信息確定最佳的照射時間，通過激光的熱效應(yīng)殺死雜草。本實用新型的有益效果是利用激光的熱效應(yīng)進行田間除草作業(yè)，本實用新型所述的機器人結(jié)構(gòu)小，能夠在不同的作物行距間進行作業(yè)，可以根據(jù)雜草的種類和大小進行照射時間的選擇，可以節(jié)省除草時間，以保證激光除草的效率，保證除草機器人以更快的方式進行除草；在光線強度不利于進行雜草識別時，還可以通過輔助照明的方式進行光線的調(diào)節(jié)，以有利于副攝像頭進行圖像的采集。

圖1是本實用新型激光除草機器人結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型激光除草機器人側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型電機連接圖示意圖4是本實用新型聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型激光除草機器人控制方案示意圖；圖中:1是主攝像頭；2是控制系統(tǒng)；3是電池組；4是電機I ;5是車輪；6是聯(lián)軸器；7是電機II ；8是半導(dǎo)體激光發(fā)射器；9是輔助照明裝置；10是副攝像頭；11是車架；12是機器人開關(guān)；13是主攝像頭架；14是聯(lián)軸器-電機I連接孔；15是聯(lián)軸器-電機II連接孔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型保護范圍不局限于所述內(nèi)容。本實用新型激光除草機器人移動小車、控制系統(tǒng)2和驅(qū)動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)2和驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)置在移動小車上，控制系統(tǒng)2與驅(qū)動系統(tǒng)連接，驅(qū)動系統(tǒng)為整個激光除草機器人提供動力；其中移動小車包括主攝像頭1、四個車輪5、半導(dǎo)體激光發(fā)射器8、輔助照明裝置9、副攝像頭10、車架11、主攝像頭架13、車輪電機，其中主攝像頭I通過主攝像頭架13安裝在車架11上，輔助照明裝置9和副攝像頭10設(shè)置在車架11下方，車輪電機安裝在連接車輪的軸上，車輪電機與驅(qū)動系統(tǒng)連接，每個車輪由一個車輪電機帶動，半導(dǎo)體激光發(fā)射器8設(shè)置在驅(qū)動系統(tǒng)上；驅(qū)動系統(tǒng)包括電池組3、電機I 4、聯(lián)軸器6、電機II 7，電池組3為電機I 4和電機II 7提供動力，電機I 4通過聯(lián)軸器6與電機II 7連接，半導(dǎo)體激光發(fā)射器8設(shè)置在電機II 7上，電池組3與車輪電機連接；控制系統(tǒng)2包括圖像處理器、輔助照明裝置開關(guān)、機器人開關(guān)12、輸入接口、輸出接口(見圖1-4)；電機I 4和電機II 7依靠聯(lián)軸器6連接在一起，聯(lián)軸器6上有聯(lián)軸器-電機I連接孔14和聯(lián)軸器-電機II連接孔15，電機I 4和電機II 7分別通過聯(lián)軸器-電機I連接孔14和聯(lián)軸器-電機II連接孔15連接起來；兩個電機可以確保位于電機II 7后端的半導(dǎo)體激光發(fā)射器8可以指向雜草的位置，并進行除草；驅(qū)動系統(tǒng)中通過電機I驅(qū)動卡、電機II驅(qū)動卡、車輪電機驅(qū)動卡進行驅(qū)動電機，電機I驅(qū)動卡和電機II驅(qū)動卡分別根據(jù)從控制系統(tǒng)2獲得的信息，控制電機I 4和電機II 7的偏轉(zhuǎn)角度，確保半導(dǎo)體激光發(fā)射器8準確的指向雜草，四個車輪電機驅(qū)動卡分別控制四個車輪電機，以控制激光除草機器人的行進方向和速度。本裝置利用主攝像頭I采集的圖像進行導(dǎo)航，保證小車沿著作物行間進行行走，同時利用副攝像頭10采集的圖像進行雜草的識別和定位，由驅(qū)動系統(tǒng)控制小車的前進，同時，在獲得雜草的位置信息后，由控制系統(tǒng)2向驅(qū)動系統(tǒng)傳遞信息控制由兩個電機構(gòu)成的執(zhí)行機構(gòu)偏轉(zhuǎn)，使執(zhí)行機構(gòu)中電機前端的半導(dǎo)體激光發(fā)射器8指向雜草位置；同時，由控制系統(tǒng)2發(fā)出命令，打開半導(dǎo)體激光發(fā)射器8，對雜草進行照射，并根據(jù)副攝像頭10采集的圖像經(jīng)過處理獲得的雜草信息確定最佳的照射時間，通過激光的熱效應(yīng)殺死雜草。使用時，打開機器人開關(guān)12，安裝在車架11前部的主攝像頭1，探測前方的信息，并將信息傳遞給控制系統(tǒng)2，控制系統(tǒng)經(jīng)過信息處理控制四個車輪電機的轉(zhuǎn)向和速度，以導(dǎo)航小車的前進方向，保證小車沿著作物行間進行行走；車架11上裝有電池組3，為整個除草機器人提供動力；車輪5依靠車架連接在一起，并且每個車輪由一個車輪電機帶動，車輪電機裝在連接車輪的軸上；輔助照明裝置9和副攝像頭10安裝在車架11下部，當天氣條件不利于進行雜草識別和定位時，控制系統(tǒng)2打開輔助照明裝置9開關(guān)，副攝像頭10獲得除草區(qū)域的圖像并傳遞給控制系統(tǒng)2，由控制系統(tǒng)2經(jīng)過處理并將定位信息傳遞給驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)控制小車的前進 的同時，在獲得雜草的位置信息后，由控制系統(tǒng)向驅(qū)動系統(tǒng)傳遞信息，控制由兩個電機(電機I 4、電機II 7)構(gòu)成的執(zhí)行機構(gòu)偏轉(zhuǎn)，使執(zhí)行機構(gòu)中電機前端的半導(dǎo)體激光發(fā)射器8指向雜草位置，同時，由控制系統(tǒng)發(fā)出命令，打開激光發(fā)射器，對雜草進行照射，并根據(jù)副攝像頭10獲得的雜草信息確定最佳的照射時間，通過激光的熱效應(yīng)殺死雜草，并可以根據(jù)雜草的種類和大小來進行半導(dǎo)體激光發(fā)射器8照射時間的調(diào)節(jié)，以保證激光除草的效率(見圖5)。
權(quán)利要求1.一種激光除草機器人，其特征在于:其包括移動小車、控制系統(tǒng)(2)和驅(qū)動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)(2)和驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)置在移動小車上，控制系統(tǒng)(2)與驅(qū)動系統(tǒng)連接，驅(qū)動系統(tǒng)為整個激光除草機器人提供動力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光除草機器人，其特征在于:移動小車包括主攝像頭(I)、車輪(5)、半導(dǎo)體激光發(fā)射器(8)、輔助照明裝置(9)、副攝像頭(10)、車架(11)、主攝像頭架(13)、車輪電機，其中主攝像頭(I)通過主攝像頭架(13)安裝在車架(11)上，輔助照明裝置(9)和副攝像頭(10)設(shè)置在車架(11)下方，車輪電機安裝在連接車輪的軸上，并與驅(qū)動系統(tǒng)連接，半導(dǎo)體激光發(fā)射器(8)設(shè)置在驅(qū)動系統(tǒng)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光除草機器人，其特征在于:驅(qū)動系統(tǒng)包括電池組(3)、電機I (4)、聯(lián)軸器(6)、電機II (7)，電池組(3)為電機I (4)和電機II (7)提供動力，電機I (4)通過聯(lián)軸器(6 )與電機II (7 )連接，半導(dǎo)體激光發(fā)射器(8 )設(shè)置在電機II (7 )上，電池組(3 )與車輪電機連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光除草機器人，其特征在于:控制系統(tǒng)(2)包括圖像處理器、輔助照明裝置開關(guān)、機器人開關(guān)(12)、輸入接口、輸出接口。
專利摘要本實用新型公開了一種激光除草機器人，該激光除草機器人由移動小車、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)組成，其中移動小車包括主攝像頭、車輪、半導(dǎo)體激光發(fā)射器、輔助照明裝置、副攝像頭、車架、主攝像頭架、車輪電機，驅(qū)動系統(tǒng)包括電池組、電機Ⅰ、聯(lián)軸器、電機Ⅱ，控制系統(tǒng)包括圖像處理器、輔助照明裝置開關(guān)、機器人開關(guān)、輸入接口、輸出接口；該實用新型可以根據(jù)雜草的種類和大小進行照射時間的選擇，可以節(jié)省除草時間，以保證激光除草的效率，保證除草機器人以更快的方式進行除草。
文檔編號A01M21/04GK203087363SQ20132003650
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者戈振揚, 吳旺旺, 于英杰, 張瑞卿 申請人:昆明理工大學(xué)