息，通過云臺高清攝像頭38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13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。
[0044]如圖2所示，機器人從機器人工作起點和終點23位置開始按照圖示實線箭頭方向循通有交變電流導線產(chǎn)生的磁場向前移動，機器人通過永磁鐵檢測模塊3檢測到起始處的永磁鐵22后，機器人中央控制器I控制噴藥模塊5伸開機械臂34，中央控制器I控制果蔬植物種植區(qū)24 —側的藥物噴頭電動調節(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4判斷的果蔬植物的種類名稱和人工設置功能參數(shù)中的果蔬植物所處的生長時期合理控制調節(jié)電動調節(jié)閥的開度，控制噴藥用量。
[0045]當機器人完成第一列果蔬植物種植區(qū)24 —側的噴藥時，機器人永磁鐵檢測模塊3檢測到永磁鐵22，確定對第一列果蔬植物噴藥結束，機器人將要離開果蔬植物種植區(qū)24，機器人中央控制器I控制關閉電動調節(jié)閥停止噴藥，機器人按實線箭頭方向繼續(xù)移動轉向進入到兩列果蔬植物種植區(qū)24之間，機器人永磁鐵檢測模塊3檢測到永磁鐵22，確定機器人將再次進入果蔬植物種植區(qū)24之間，機器人中央控制器I控制機器人兩側的藥物噴頭電動調節(jié)閥打開對2列果蔬植物的頂部、中部和底部噴藥，機器人中央控制器I根據(jù)圖像處理模塊4判斷的果蔬植物的種類名稱和人工設置功能參數(shù)中的果蔬植物所處的生長時期合理控制調節(jié)電動調節(jié)閥的開度，控制噴藥用量。
[0046]在噴藥的過程中，攪拌器按照提前設置好的時間間隔對藥物進行攪拌，保證藥物始終均勻。
[0047]機器人按照上述方法繼續(xù)完成對果蔬植物的噴藥工作，當機器人到達最后一列果蔬植物種植區(qū)24外時，機器人中央控制器I僅控制果蔬植物種植區(qū)24 —側的藥物噴頭電動調節(jié)閥打開對果蔬植物的頂部、中部和底部噴藥，機器人中央控制器I根據(jù)圖像處理模塊4判斷的果蔬植物的種類名稱和人工設置功能參數(shù)中的果蔬植物所處的生長時期合理控制調節(jié)電動調節(jié)閥的開度，控制噴藥用量。
[0048]當機器人永磁鐵檢測模塊3檢測到永磁鐵22次數(shù)達到完成對所有的果蔬植物噴藥工作后的永磁鐵次數(shù)時，中央控制器I控制關閉電動調節(jié)閥停止噴藥，控制噴藥模塊5收縮機械臂，控制機器人循磁沿導線方向移動到機器人工作起點和終點23位置處等待用戶下一步具體操作。
[0049]機器人手動模式工作原理如下:用戶通過手持移動通信設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、電動調節(jié)閥開關、藥泵開關、攪拌器開關。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38的左右上下移動改變監(jiān)控視角。
[0050]機器人通過藥物檢測模塊7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。
[0051]機器人通過自身狀態(tài)檢測模塊10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)。
[0052]機器人通過行駛模塊11采用履帶式移動。DSP處理器控制H橋電機PWM驅動電路控制電機的正轉和反轉，控制主動輪正、反轉，帶動同步履帶移動完成機器人在大棚區(qū)20內前進、后退和轉向。
[0053]機器人通過報警模塊12實現(xiàn)了當藥物余量不足、藥物噴頭堵塞、電池組電量不足時，通過無線通信模塊8向用戶手持移動通信設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]機器人通過供電模塊14選用高能效鋰離子電池組儲存電能，電壓轉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。
[0056]用戶可以根據(jù)自己的需求對機器人的工作模式進行設置，可以設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備的上位機軟件來控制機器人的工作。
【主權項】
1.一種基于電磁檢測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、電磁檢測識別路徑模塊、永磁鐵檢測模塊、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、供電模塊；所述的中央控制器分別與電磁檢測識別路徑模塊、永磁鐵檢測模塊、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、供電模塊連接，所述的供電模塊分別與中央控制器、電磁檢測識別路徑模塊、永磁鐵檢測模塊、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、存儲豐吳塊連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的大棚智能噴藥機器人，其特征在于，所述的電磁檢測識別路徑模塊采用磁場傳感器檢測交變電流產(chǎn)生的交變電磁場進行識別路徑技術；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包裹防水、防腐蝕絕緣層的直導線，直導線中通交流電流以產(chǎn)生交變的電磁場；機器人上架起一個支撐桿安裝磁場傳感器接近通有交變電流的直導線用來檢測交流電流產(chǎn)生的交變電磁場，交變電流由交變電流電源提供；機器人通過處理磁場傳感器檢測的交變磁場強度和方向信息識別所處的空間位置，沿著直導線架設的位置循交變電磁場前進；電磁檢測識別路徑模塊包括磁場傳感器、導線、交變電流電源； 所述的永磁鐵檢測模塊完成機器人對果蔬植物種植區(qū)之間開始和結束位置檢測，在果蔬植物種植區(qū)外的空地過道上方架設的導線上方處果蔬植物種植區(qū)之間開始和結束位置安裝永磁鐵，機器人上安裝永磁鐵檢測裝置靠近永磁鐵位置；當機器人檢測到永磁鐵時記錄檢測永磁鐵的次數(shù)確定出果蔬植物種植區(qū)之間開始和結束位置，在進入果蔬植物種植區(qū)之間開始位置控制開始噴藥，在離開果蔬植物種植區(qū)之間結束位置控制停止噴藥；中央控制器對永磁鐵檢測模塊檢測到的永磁鐵次數(shù)進行統(tǒng)計，確定區(qū)分噴藥起始位置、結束位置和噴藥具體情況的位置；永磁鐵檢測模塊包括永磁鐵和永磁鐵檢測裝置。
3.—種基于電磁檢測的大棚智能噴藥方法，其特征在于，基于電磁檢測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包裹防水、防腐蝕絕緣層的直導線，直導線中通交流電流以產(chǎn)生交變的電磁場；機器人上架起一個支撐桿安裝磁場傳感器接近通交變電流的直導線用來檢測交流電流產(chǎn)生的交變電磁場；機器人通過處理磁場傳感器檢測的交變磁場強度和方向信息識別所處的空間位置，沿直導線架設的位置循交變電磁場前進；實時的電磁檢測識別路徑模塊通過檢測指定位置的直導線產(chǎn)生的交變電磁場，準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；在果蔬植物種植區(qū)外的空地過道上方架設的導線上方處果蔬植物種植區(qū)之間開始和結束位置安裝永磁鐵，機器人上安裝永磁鐵檢測裝置靠近永磁鐵位置；當機器人檢測到永磁鐵時記錄檢測永磁鐵的次數(shù)確定出果蔬植物種植區(qū)之間開始和結束位置，在進入果蔬植物種植區(qū)之間開始位置控制開始噴藥，在離開果蔬植物種植區(qū)之間結束位置控制停止噴藥；中央控制器對永磁鐵檢測模塊檢測到的永磁鐵次數(shù)進行統(tǒng)計，確定區(qū)分噴藥起始位置、結束位置和噴藥具體情況的位置。
【專利摘要】一種基于電磁檢測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、電磁檢測識別路徑模塊、永磁鐵檢測模塊、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、供電模塊。所述中央控制器分別與電磁檢測識別路徑模塊、永磁鐵檢測模塊、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、供電模塊連接。本發(fā)明智能完成對大棚果蔬植物的整個噴藥過程，減少藥物浪費和藥物殘留，提高了工作效率和藥物利用率，使人不受藥物的危害。
【IPC分類】G05D1-02
【公開號】CN104850123
【申請?zhí)枴緾N201510247544
【發(fā)明人】董永波, 張慧芬
【申請人】濟南大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月15日