專利名稱：一種激光除草機器人的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種激光除草機器人，屬于中耕農業機械領域。
背景技術：
目前，廣泛采用人工化學除草的方式進行除草，但隨著人們對食品安全的關注，噴灑化學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，會導致雜草的再次萌發。為了克服機械除草的缺陷和問題，激光除草已受到關注。但現有的激光除草機器人也存在一定的問題:運動機構復雜，不利于應用實施；激光發射結構較低，行走過程中容易被損壞；除草機構尺寸較高，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。
發明內容為了克服現有自動化除草方式和裝置的不足，本實用新型提供一種結構簡單易于操作的激光除草機器人，利用激光的熱效應進行田間除草作業，本實用新型的機器人結構簡單，能夠在不同的作物行距間進行作業，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2、驅動系統，控制系統2和驅動系統相互連接設置在移動小車上，控制系統2與驅動系統連接，驅動系統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、半導體激光發射器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設置在車架11下方，車輪電機安裝在連接車輪的軸上，并與驅動系統連接，每個車輪由一個車輪電機帶動，半導體激光發射器設直在驅動系統上。本實用新型中所述驅動系統包括電池組3、電機I 4、聯軸器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通過聯軸器6與電機II 7連接，半導體激光發射器8設置在電機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2包括圖像處理器、輔助照明裝置開關、機器人開關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2打開輔助照明裝置開關，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雜草的種類和大小進行照射時間的選擇，可以節省除草時間，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2，控制系統經過信息處理將信息傳遞給驅動系統以導航小車的前進方向，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2打開輔助照明裝置開關，副攝像頭10獲得除草區域的圖像并傳遞給控制系統2，由控制系統2經過處理并將定位信息傳遞給驅動系統，驅動系統控制四個車輪電機的轉向和轉速以導航小車的前進，同時，在獲得雜草的位置信息后，由控制系統向驅動系統傳遞信息，控制由兩個電機(電機I 4、電機II 7)構成的執行機構偏轉，使執行機構中電機前端的半導體激光發射器8指向雜草位置，同時，由控制系統發出命令，打開半導體激光發射器，對雜草進行照射，并根據副攝像頭10獲得的雜草信息確定最佳的照射時間，通過激光的熱效應殺死雜草。本實用新型的有益效果是利用激光的熱效應進行田間除草作業，本實用新型所述的機器人結構小，能夠在不同的作物行距間進行作業，可以根據雜草的種類和大小進行照射時間的選擇，可以節省除草時間，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節，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構示意圖；圖2是本實用新型激光除草機器人側視結構示意圖；圖3是本實用新型電機連接圖示意圖4是本實用新型聯軸器結構示意圖；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；3是電池組；4是電機I ;5是車輪；6是聯軸器；7是電機II ；8是半導體激光發射器；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；13是主攝像頭架；14是聯軸器-電機I連接孔；15是聯軸器-電機II連接孔。
具體實施方式
以下結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容。本實用新型激光除草機器人移動小車、控制系統2和驅動系統，控制系統2和驅動系統設置在移動小車上，控制系統2與驅動系統連接，驅動系統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、半導體激光發射器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，車輪電機與驅動系統連接，每個車輪由一個車輪電機帶動，半導體激光發射器8設置在驅動系統上；驅動系統包括電池組3、電機I 4、聯軸器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通過聯軸器6與電機II 7連接，半導體激光發射器8設置在電機II 7上，電池組3與車輪電機連接；控制系統2包括圖像處理器、輔助照明裝置開關、機器人開關12、輸入接口、輸出接口(見圖1-4)；電機I 4和電機II 7依靠聯軸器6連接在一起，聯軸器6上有聯軸器-電機I連接孔14和聯軸器-電機II連接孔15，電機I 4和電機II 7分別通過聯軸器-電機I連接孔14和聯軸器-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后端的半導體激光發射器8可以指向雜草的位置，并進行除草；驅動系統中通過電機I驅動卡、電機II驅動卡、車輪電機驅動卡進行驅動電機，電機I驅動卡和電機II驅動卡分別根據從控制系統2獲得的信息，控制電機I 4和電機II 7的偏轉角度，確保半導體激光發射器8準確的指向雜草，四個車輪電機驅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，由驅動系統控制小車的前進，同時，在獲得雜草的位置信息后，由控制系統2向驅動系統傳遞信息控制由兩個電機構成的執行機構偏轉，使執行機構中電機前端的半導體激光發射器8指向雜草位置；同時，由控制系統2發出命令，打開半導體激光發射器8，對雜草進行照射，并根據副攝像頭10采集的圖像經過處理獲得的雜草信息確定最佳的照射時間，通過激光的熱效應殺死雜草。使用時，打開機器人開關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2，控制系統經過信息處理控制四個車輪電機的轉向和速度，以導航小車的前進方向，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2打開輔助照明裝置9開關，副攝像頭10獲得除草區域的圖像并傳遞給控制系統2，由控制系統2經過處理并將定位信息傳遞給驅動系統，驅動系統控制小車的前進 的同時，在獲得雜草的位置信息后，由控制系統向驅動系統傳遞信息，控制由兩個電機(電機I 4、電機II 7)構成的執行機構偏轉，使執行機構中電機前端的半導體激光發射器8指向雜草位置，同時，由控制系統發出命令，打開激光發射器，對雜草進行照射，并根據副攝像頭10獲得的雜草信息確定最佳的照射時間，通過激光的熱效應殺死雜草，并可以根據雜草的種類和大小來進行半導體激光發射器8照射時間的調節，以保證激光除草的效率(見圖5)。
權利要求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(2)和驅動系統，控制系統(2)和驅動系統設置在移動小車上，控制系統(2)與驅動系統連接，驅動系統為整個激光除草機器人提供動力。
2.根據權利要求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)、半導體激光發射器(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)設置在車架(11)下方，車輪電機安裝在連接車輪的軸上，并與驅動系統連接，半導體激光發射器(8)設置在驅動系統上。
3.根據權利要求1所述激光除草機器人，其特征在于:驅動系統包括電池組(3)、電機I (4)、聯軸器(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)通過聯軸器(6 )與電機II (7 )連接，半導體激光發射器(8 )設置在電機II (7 )上，電池組(3 )與車輪電機連接。
4.根據權利要求1所述激光除草機器人，其特征在于:控制系統(2)包括圖像處理器、輔助照明裝置開關、機器人開關(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、驅動系統組成，其中移動小車包括主攝像頭、車輪、半導體激光發射器、輔助照明裝置、副攝像頭、車架、主攝像頭架、車輪電機，驅動系統包括電池組、電機Ⅰ、聯軸器、電機Ⅱ，控制系統包括圖像處理器、輔助照明裝置開關、機器人開關、輸入接口、輸出接口；該實用新型可以根據雜草的種類和大小進行照射時間的選擇，可以節省除草時間，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 優先權日2013年1月23日
發明者戈振揚, 吳旺旺, 于英杰, 張瑞卿 申請人:昆明理工大學