力泵連接，供農(nóng)用噴藥壓力泵抽取藥物。藥泵電機開始運轉(zhuǎn)，農(nóng)用噴藥壓力泵準(zhǔn)備好工作。
[0042]圖像處理模塊3開始工作采集果蔬植物種植區(qū)和周圍環(huán)境圖像信息，通過云臺高清攝像頭39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模塊中的果蔬植物圖像特征信息數(shù)據(jù)庫信息核對比較后對果蔬植物分類并判斷出果蔬植物的種類名稱。
[0043]如圖3所示，機器人定位后開始從機器人工作起點和終點31按照圖示實線箭頭方向移動，中央控制器I控制噴藥模塊4伸開機械臂，中央控制器I控制果蔬植物種植區(qū)30一側(cè)的藥物噴頭電動調(diào)節(jié)閥打開對果蔬植物的頂部、中部和底部噴藥，中央控制器I根據(jù)圖像處理模塊3判斷的果蔬植物的種類名稱和人工設(shè)置功能參數(shù)中的果蔬植物所處的生長時期合理控制調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度，控制噴藥用量。
[0044]當(dāng)機器人完成第一列果蔬植物種植區(qū)30 —側(cè)的噴藥時，中央控制器I控制關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥停止噴藥，機器人按實線箭頭方向繼續(xù)移動轉(zhuǎn)向進入到兩列果蔬植物種植區(qū)30之間，中央控制器I控制機器人兩側(cè)的藥物噴頭電動調(diào)節(jié)閥打開對2列果蔬植物的頂部、中部和底部噴藥，中央控制器I根據(jù)圖像處理模塊3判斷的果蔬植物的種類名稱和人工設(shè)置功能參數(shù)中的果蔬植物所處的生長時期合理控制調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度，控制噴藥用量。
[0045]在噴藥的過程中，攪拌器按照提前設(shè)置好的時間間隔對藥物進行攪拌，保證藥物始終均勻。
[0046]機器人按照上述方法繼續(xù)完成對果蔬植物的噴藥工作，當(dāng)機器人到達最后一列果蔬植物種植區(qū)30時，中央控制器I僅控制果蔬植物種植區(qū)30 —側(cè)的藥物噴頭電動調(diào)節(jié)閥打開對果蔬植物的頂部、中部和底部噴藥，中央控制器I根據(jù)圖像處理模塊3判斷的果蔬植物的種類名稱和人工設(shè)置功能參數(shù)中的果蔬植物所處的生長時期合理控制調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度，控制噴藥用量。
[0047]當(dāng)機器人完成對所有的果蔬植物噴藥工作后，中央控制器I控制關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥停止噴藥，控制噴藥模塊4收縮機械臂，控制機器人按照圖3虛線箭頭方向移動到機器人工作起點和終點31等待用戶下一步具體操作。
[0048]機器人手動模式工作原理如下:用戶通過手持移動通信設(shè)備端上位機軟件實現(xiàn)對機器人控制。如圖4所示，用戶通過手持移動通信設(shè)備端上位機軟件主操作界面進入到手動模式控制軟件子界面對機器人實施控制機器人行駛、機械臂伸縮、電動調(diào)節(jié)閥開關(guān)、藥泵開關(guān)、攪拌器開關(guān)。通過視頻窗口觀察機器人周圍的情況，左右上下滑動窗口可以實現(xiàn)云臺高清攝像頭39的左右上下移動改變監(jiān)控視角。
[0049]機器人通過藥物檢測模塊6中液位傳感器、渦輪流量計分別檢測藥物剩余量、噴藥流速數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送給中央控制器1，通過無線通信模塊傳送數(shù)據(jù)到手持移動通信設(shè)備端上位機中顯示，以及時發(fā)現(xiàn)并避免無藥工作和藥物噴頭堵塞情況。
[0050]機器人通過自身狀態(tài)檢測模塊9中陀螺儀、里程計、加速度傳感器、超聲波傳感器實時檢測障礙物和自身狀態(tài)。
[0051]機器人通過行駛模塊10采用履帶式移動。DSP處理器控制H橋電機PWM驅(qū)動電路控制電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，控制主動輪正、反轉(zhuǎn)，帶動同步履帶移動完成機器人在大棚區(qū)20內(nèi)前進、后退和轉(zhuǎn)向。
[0052]機器人通過供電模塊11選用高能效鋰離子電池組儲存電能，電壓轉(zhuǎn)換器為機器人的各個模塊提供合適的電壓和電流，電量檢測器檢測電池組的剩余電量。
[0053]機器人通過報警模塊12實現(xiàn)了當(dāng)藥物余量不足、藥物噴頭堵塞、電池組電量不足時，通過無線通信模塊7向用戶手持移動通信設(shè)備報警和語音播放器播放語音報警，以便用戶及時發(fā)現(xiàn)處理。
[0054]機器人存儲模塊13使用存儲器，實現(xiàn)對大棚地圖模型數(shù)據(jù)、圖像采集數(shù)據(jù)、檢測信息、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。
[0055]用戶可以根據(jù)自己的需求對機器人的工作模式進行設(shè)置，可以設(shè)置機器人為自動模式或手動模式工作模式。自動模式下，機器人自主智能實現(xiàn)整個噴藥的過程。手動模式依靠人工通過用戶手持移動通信設(shè)備的上位機軟件來控制機器人的工作。
【主權(quán)項】
1.一種基于RFID的大棚智能噴藥機器人，其特征在于，所述大棚智能噴藥機器人包括:中央控制器、RFID路徑識別模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、自身狀態(tài)檢測模塊、行駛模塊、供電模塊、報警模塊、存儲模塊；所述的中央控制器分別與RFID路徑識別模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、自身狀態(tài)檢測模塊、行駛模塊、供電模塊、報警模塊、存儲模塊連接，所述的供電模塊分別與中央控制器、RFID路徑識別模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、自身狀態(tài)檢測模塊、行駛模塊、報警模塊、存儲模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大棚智能噴藥機器人，其特征在于，所述的RFID路徑識別模塊采用RFID位置標(biāo)記定位技術(shù)；采用在大棚區(qū)內(nèi)部上方均勻間隔固定位置架起安裝位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽監(jiān)控機器人上安裝的機器人RFID電子標(biāo)簽位置，通過位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽向機器人RFID電子標(biāo)簽提供位置信息，RFID讀寫器向機器人RFID電子標(biāo)簽和位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽發(fā)送定位命令信息，機器人RFID電子標(biāo)簽與最近的位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽交流信息后獲取當(dāng)前所處位置，RFID讀寫器讀取機器人RFID電子標(biāo)簽信息和其當(dāng)前位置信息；經(jīng)過這種方式的多次獲取當(dāng)前位置后，通過中央控制器計算機器人在大棚區(qū)的具體位置；根據(jù)大棚區(qū)實際尺寸、位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽和每列果蔬植物在大棚區(qū)中的具體位置分布，對大棚區(qū)進行大棚RFID電子標(biāo)簽地圖的建模，將大棚RFID電子標(biāo)簽地圖模型導(dǎo)入到機器人存儲模塊由中央控制器讀取，實時的RFID路徑識別模塊和預(yù)先存儲的大棚RFID電子標(biāo)簽地圖模型進行對比和修正，判斷出每一列果蔬植物的位置，準(zhǔn)確的識別路徑使機器人在果蔬植物種植區(qū)外的空地和大棚區(qū)移動，完成對果蔬植物噴藥的工作；RFID路徑識別模塊包括位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽、機器人RFID電子標(biāo)簽、RFID讀寫器；機器人RFID電子標(biāo)簽和RFID讀寫器安裝在機器人上。
3.一種基于RFID的大棚智能噴藥方法，其特征在于，基于RFID的大棚智能噴藥方法包括:在大棚區(qū)內(nèi)部上方均勻間隔固定位置架起安裝位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽，每個位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽之間的距離是等間隔的，根據(jù)大棚區(qū)實際尺寸、位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽和每列果蔬植物在大棚區(qū)中的具體位置分布，對大棚區(qū)進行大棚RFID電子標(biāo)簽地圖的建模，將大棚RFID電子標(biāo)簽地圖模型導(dǎo)入到機器人存儲模塊由中央控制器讀取，通過位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽向機器人RFID電子標(biāo)簽提供位置信息，RFID讀寫器向機器人RFID電子標(biāo)簽和位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽發(fā)送定位命令信息，機器人RFID電子標(biāo)簽與最近的位置標(biāo)記RFID電子標(biāo)簽交流信息后獲取當(dāng)前所處位置，RFID讀寫器讀取機器人RFID電子標(biāo)簽信息和其當(dāng)前位置信息；經(jīng)過這種方式的多次獲取當(dāng)前位置后，通過中央控制器計算機器人在大棚區(qū)的具體位置；實時的RFID路徑識別模塊和預(yù)先存儲的大棚RFID電子標(biāo)簽地圖模型進行對比和修正，判斷出每一列果蔬植物的位置，準(zhǔn)確的識別路徑使機器人在果蔬植物種植區(qū)外的空地和大棚區(qū)中移動。
【專利摘要】一種基于RFID的大棚智能噴藥機器人及方法，其特征在于，所述大棚智能噴藥機器人包括：中央控制器、RFID路徑識別模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、自身狀態(tài)檢測模塊、行駛模塊、供電模塊、報警模塊、存儲模塊。所述的中央控制器分別與RFID路徑識別模塊、圖像處理模塊、噴藥模塊、配藥模塊、藥物檢測模塊、無線通信模塊、人機交互模塊、自身狀態(tài)檢測模塊、行駛模塊、供電模塊、報警模塊、存儲模塊連接。本發(fā)明智能完成對大棚果蔬植物的整個噴藥過程，減少了藥物的浪費和藥物殘留，大大提高了工作效率和藥物利用率，減少了人的體力勞動，使人不受藥物的危害。
【IPC分類】G05D1-02
【公開號】CN104834313
【申請?zhí)枴緾N201510247564
【發(fā)明人】董永波, 張慧芬
【申請人】濟南大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月15日