一種藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]“農(nóng)業(yè)的根本出路在于機(jī)械化”，隨著智能控制理論和機(jī)器視覺的發(fā)展，各種智能機(jī)器人相繼誕生，并應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以應(yīng)對(duì)人工成本高、季節(jié)性強(qiáng)、作業(yè)環(huán)境差的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀。
[0003]在果蔬生長過程中，經(jīng)常出現(xiàn)花量大，但坐果率低進(jìn)而影響產(chǎn)量的情況，農(nóng)民會(huì)在花期噴施合適的坐果劑(坐果劑能夠在作物開花期間促進(jìn)植株生長發(fā)育，利于幼果的形成)來保證產(chǎn)量。以番茄為例，栽培過程中常用副作用較輕的坐果劑2，4_D和對(duì)氯苯氧乙酸(俗稱坐果靈和番茄靈)，坐果劑對(duì)外界環(huán)境、施用時(shí)間等要求較高，如果使用不當(dāng)會(huì)使番茄產(chǎn)生疤痕果或空心果。為了能夠達(dá)到良好的坐果效果，農(nóng)民需要在特定的時(shí)間、溫度下進(jìn)行噴施。此外，在果蔬生長過程中，果蔬經(jīng)常會(huì)遭受蟲害，需要人工對(duì)遭受蟲害嚴(yán)重的部位進(jìn)行農(nóng)藥等藥劑的噴施。然而人工噴施藥劑的成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且作業(yè)環(huán)境差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了降低農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高噴施精度與效率，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能裝備推廣，本發(fā)明提供了一種藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)及控制方法。
[0005]本發(fā)明的第一方面提供了一種藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)，包括:移動(dòng)裝置、中央控制裝置、圖像采集裝置和噴施裝置；
[0006]所述中央控制裝置、所述圖像采集裝置和所述噴施裝置設(shè)置在所述移動(dòng)裝置上；
[0007]所述移動(dòng)裝置，包括:視覺導(dǎo)航裝置，所述視覺導(dǎo)航裝置，用于根據(jù)用戶設(shè)定的標(biāo)記獲取導(dǎo)航軌跡圖像，并將所述導(dǎo)航軌跡圖像發(fā)送給所述中央控制裝置；
[0008]所述中央控制裝置，用于:
[0009]根據(jù)所述導(dǎo)航軌跡圖像確定導(dǎo)航路徑，控制所述移動(dòng)裝置沿導(dǎo)航路徑移動(dòng);或暫停，控制所述圖像采集裝置采集導(dǎo)航路徑沿途的作物圖像；
[0010]對(duì)所述作物圖像進(jìn)行視覺匹配，精確定位作物上需要噴施藥劑的待噴施部位，獲得所述待噴施部位的空間位置信息，并控制所述噴施裝置向所述待噴施部位噴施藥劑。
[0011 ]進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)，還包括:機(jī)械臂；
[0012]所述噴施裝置通過所述機(jī)械臂設(shè)置在所述移動(dòng)裝置上；
[0013]所述中央控制裝置，具體用于根據(jù)所述空間位置信息，確定所述機(jī)械臂的目標(biāo)位置，控制所述機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)到所述目標(biāo)位置，控制所述噴施裝置對(duì)準(zhǔn)待噴施部位噴施藥劑。
[0014]進(jìn)一步的，所述中央控制裝置，還用于:
[0015]對(duì)所述作物圖像進(jìn)行視覺匹配，精確確定所述待噴施部位的面積信息，并根據(jù)所述面積信息確定藥劑量;控制所述噴施裝置向所述待噴施部位噴施相應(yīng)量的藥劑。
[0016]進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)，還包括:
[0017]信號(hào)輸入輸出裝置，用于顯示所述移動(dòng)裝置、所述中央控制裝置、所述圖像采集裝置和所述噴施裝置的工作狀態(tài);接收控制指令，并將所述控制指令發(fā)送給所述中央控制裝置；
[0018]所述控制指令為用戶輸入的包括控制所述移動(dòng)裝置、所述中央控制裝置、所述圖像采集裝置和所述噴施裝置的工作參數(shù)的指令；
[0019]所述中央控制裝置，還用于根據(jù)所述控制指令對(duì)所述移動(dòng)裝置、所述中央控制裝置、所述圖像采集裝置和所述噴施裝置的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
[0020]進(jìn)一步的，所述圖像采集裝置，包括:圖像采集卡和兩臺(tái)用于采集所述作物圖像的攝像頭；
[0021]兩臺(tái)攝像頭之間存在預(yù)設(shè)面積的視場(chǎng)重疊；
[0022]所述圖像采集卡，用于將所述作物圖像發(fā)送給所述中央控制裝置。
[0023]進(jìn)一步的，所述圖像采集卡，具體用于:
[0024]提取所述作物圖像中待噴施部位的待噴施圖像，將所述待噴施圖像發(fā)送給所述中央控制裝置；
[0025]所述中央控制裝置，具體用于根據(jù)所述待噴施圖像確定所述待噴施部位的空間位置信息。
[0026]進(jìn)一步的，所述噴施裝置，包括:通過第一管路依序連接的藥劑箱、液體栗、電磁閥和嗔頭；
[0027]所述藥劑箱用于盛放藥劑；
[0028]所述液體栗用于從所述藥劑箱中抽取藥劑，使所述第一管路內(nèi)的藥劑壓強(qiáng)保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；
[0029]所述中央控制裝置，具體用于通過控制所述電磁閥的通斷控制所述噴頭是否向待噴施部位噴施藥劑。
[0030]進(jìn)一步的，在所述液體栗和所述電磁閥之間，還包括:電動(dòng)球閥；
[0031]所述中央控制裝置，具體用于根據(jù)所述面積信息調(diào)整所述電動(dòng)球閥的通路橫截面積，控制噴頭向所述待噴施部位噴施相應(yīng)量的藥劑。
[0032]進(jìn)一步的，在所述電動(dòng)球閥和所述液體栗之間，還包括:第二管路和溢流閥；
[0033]所述溢流閥設(shè)置在所述第二管路上，用于當(dāng)所述第一管路內(nèi)的藥劑壓強(qiáng)大于預(yù)設(shè)值時(shí)開啟，使所述第一管路內(nèi)的藥劑通過所述第二管路流回所述藥劑箱。
[0034]本發(fā)明的第二方面提供了一種藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)控制方法，應(yīng)用本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，包括如下步驟:
[0035]在為所述系統(tǒng)預(yù)設(shè)的噴施巡線軌跡上設(shè)置標(biāo)記；
[0036]控制所述視覺導(dǎo)航裝置根據(jù)所述標(biāo)記獲取導(dǎo)航軌跡圖像；
[0037]根據(jù)所述導(dǎo)航軌跡圖像確定導(dǎo)航路徑，控制所述移動(dòng)裝置沿導(dǎo)航路徑移動(dòng);或暫停，控制所述圖像采集裝置采集導(dǎo)航路徑沿途的作物圖像；
[0038]對(duì)所述作物圖像進(jìn)行視覺匹配，精確定位作物上需要噴施藥劑的待噴施部位，獲得所述待噴施部位的空間位置信息，并控制所述噴施裝置向所述待噴施部位噴施藥劑。
[0039]本發(fā)明提供的藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)，通過視覺導(dǎo)航裝置獲取導(dǎo)航軌跡圖像；中央控制裝置根據(jù)導(dǎo)航軌跡圖像確定導(dǎo)航路徑并控制移動(dòng)裝置沿導(dǎo)航路徑移動(dòng);或暫停，控制圖像采集裝置采集導(dǎo)航路徑沿途的作物圖像;對(duì)作物圖像進(jìn)行視覺匹配，精確定位作物上需要噴施藥劑的待噴施部位，獲得待噴施部位的空間位置信息，并控制噴施裝置向待噴施部位噴施藥劑。從而能夠代替人工完成繁重的藥劑噴施任務(wù)，降低作物噴施藥劑的成本，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能裝備的推廣。
【附圖說明】
[0040]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041 ]圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)控制方法的流程示意圖；
[0042]圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)的噴施裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)的噴施裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)的工作過程示意圖；
[0046]圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)控制方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0048]本發(fā)明的第一實(shí)施例提供的藥劑噴施機(jī)器人系統(tǒng)，如圖1所示，包括:
[0049]中央控制裝置101、圖像采集裝置102、移動(dòng)裝置103和噴施裝置104;
[0050]中央控制裝置101、圖像采集裝置102和噴施裝置104設(shè)置在移動(dòng)裝置103上；
[0051]移動(dòng)裝置103，包括:視覺導(dǎo)航裝置，所述視覺導(dǎo)航裝置，用于根據(jù)用戶設(shè)定的標(biāo)記獲取導(dǎo)航軌跡圖像，并將所述導(dǎo)航軌跡圖像發(fā)送給中央控制裝置101;
[0052]中央控制裝置101，用于:
[0053]根據(jù)所述導(dǎo)航軌跡圖像確定導(dǎo)航路徑，控制移動(dòng)裝置103沿導(dǎo)航路徑移動(dòng)；或暫停，控制圖像采集裝置102采集導(dǎo)航路徑沿途的作物圖像；
[0054]對(duì)所述作物圖像進(jìn)行視覺匹配，精確定位作物上需要噴施藥劑的待噴施部位，獲得所述待噴施部位的空間位置信