基于圖像處理的噴藥機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于圖像處理的智能噴藥方法和基于圖像處理的噴藥機器人；本實用新型能正確的辨別特定的作物和雜草，并根據需要噴藥的作物和雜草分布狀況進行定點對靶噴藥，即：對雜草進行噴灑除草劑，對作物噴灑相應的除蟲劑等藥物，從而實現人工無干擾下的智能噴藥；同時本實用新型加入無線視頻傳輸，工作人員能夠通過手持監控器對噴藥機器人進行監視和控制；因此，本實用新型所述的智能噴藥機器人不僅降低了工作人員的勞動強度和噴藥成本，也降低了農藥的用量，減少了土壤環境下的農藥殘留，對于提高我國農業噴藥智能化、現代化、加快農業精準化具有不可估量的意義。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于農業機械領域，具體涉及噴藥方法，特別涉及一種基于圖像處理 的智能噴藥方法，還涉及一種基于圖像處理的噴藥機器人。 基于圖像處理的噴藥機器人
【背景技術】
[0002] 當前我國常見的噴藥反式為由工作人員背負機械式或電動式噴藥機對某一區域 需要除草的田地或者植物進行大面積噴灑，這種方式存在很多缺點：1、噴藥效率低，使得農 民投入加大；這是因為需要對區域的所有植物包括雜草進行噴藥，造成噴藥的面積增大，另 夕卜，傳統的機械式或電動式噴藥機效率低下；2、對操作者身體傷害大；這是由于由于農藥 中含有大量的化學成分，這些化學成分對人體都有不同程度的毒性；3、對環境的負面影響 大；這是由于藥液極易通過滲透等途徑進入土壤和水源從而間接污染環境，調查研究顯示， 農藥污染往往需要數百年的時間才能恢復。
[0003] 中國專利201320057120. 6提出了一種"單/雙子葉雜草識別噴藥管理裝置"，該系 統包括：智能手機或掌上電腦，及集成在其上依次連接的圖像采集、圖像識別、葉片分類和 結果顯示及發送模塊。該裝置可在識別農田單/雙子葉雜草及群落組合的基礎上，快速給 出不同除草劑配比組合的方案，實現除草劑的變量和高效利用，具有便攜、實用、普及率高 的特點。然而，由于該裝置主要針對單/雙子葉雜草的識別，只能智能識別特定的雜草而不 能針對特定的作物進行噴藥，這樣大大限制了噴藥的功能及范圍；同時該系統的圖像處理 采用的是工控機，成本較高，并且工控機的功耗較大，不利于使用在便攜的設備上。 實用新型內容
[0004] 針對現有技術存在的問題，本實用新型提供了一種基于圖像處理的智能噴藥方 法；本實用新型還提供了基于圖像處理的噴藥機器人，所述噴藥機器人既能對作物進行除 蟲劑的噴灑，還能對雜草進行識別并噴灑除草劑。
[0005] 本實用新型的技術方案是：基于圖像處理的智能噴藥的方法包括如下步驟：通過 視頻采集模塊實時采集前方區域的圖像并送入數字信號處理器分析、處理，數字信號處理 器將處理結果送至嵌入式處理器，嵌入式處理器根據移動平臺所在區域內植物和雜草的分 布情況，控制移動平臺移動至待采集區域附近，嵌入式處理器通過噴藥機械手舵機驅動器 進而驅動噴藥機械手將噴藥桿送到待噴藥區域內的雜草附近。嵌入式處理器控制除草劑噴 藥電機繼電器吸合進而控制除草劑噴藥電機轉動進行噴灑除草劑，同時噴藥桿所連舵機轉 動從而帶動除草劑噴頭轉動，達到噴灑均勻的目的；噴灑完畢后，嵌入式處理器控制除草劑 噴藥電機繼電器釋放進而停止除草劑噴藥電機轉動；然后，嵌入式處理器通過噴藥機械手 舵機驅動器進而驅動噴藥機械手將噴藥桿送到待噴藥區域內的作物附近，此時嵌入式處理 器控制除蟲劑噴藥電機繼電器吸合進而控制除蟲劑噴藥電機轉動進行噴灑除蟲劑，噴灑完 畢后，嵌入式處理器控制除蟲劑噴藥電機繼電器釋放進而停止除蟲劑噴藥電機轉動。
[0006] 優選的是，所述噴藥方法還包括人工干預步驟：噴藥機器人噴灑農藥時，無線視頻 發射模塊將路況攝像機采集的視頻實時傳輸給無線視頻接收器，無線視頻接收器通過AV線與監控顯示器連接，工作人員通過監控顯示器可以實時觀測智能噴藥機器人所處區域 的工作環境和工作狀態；同時，工作人員通過操作按鍵進而通過ZIGBEE協調器發射信號， ZIGBEE節點接收信號后傳輸給MSP430控制器，MSP430控制器通過控制兩自由度云臺驅動 器進而控制兩自由度云臺動作，工作人員可以查看不同角度的噴藥機器人周圍工作環境和 工作狀態；根據查看結果控制噴藥裝置的判斷噴藥機器人的噴藥區域和藥量。
[0007] 基于圖像處理的噴藥機器人，包括移動平臺和設置在移動平臺上的視頻采集系 統、噴藥系統和供電系統；所述供電系統與控制系統、噴藥系統分別相連接并為其提供電 源，所述視頻采集系統通過控制系統與噴藥系統相連接，所述控制系統與移動平臺相連實 現噴藥機器人的行走；所述移動平臺包括平臺車架和設置在平臺車架上的驅動輪總成；所 述移動平臺上還設有二維滑臺，所述二維滑臺包括手輪、滾珠導軌、滾珠絲杠、滑塊、擋塊和 底座；所述手輪通過聯軸器和滾珠絲杠連接，所述滾珠絲杠上套有滑塊，所述滾珠絲杠的兩 端和擋塊連接，所述擋塊固定在底座上；所述視頻采集系統包括第一彩色模擬攝像機和第 二彩色模擬攝像機，所述第一彩色模擬攝像機和第二彩色模擬攝像機分別通過攝像機支架 固定在滑塊上；所述噴藥系統包括除草劑噴藥系統、除蟲劑噴藥系統和噴藥機械手，所述除 草劑噴藥系統和除蟲劑噴藥系統均包括噴藥電機、藥箱和噴頭，所述噴藥電機通過繼電器 與供電系統相連接，所述藥箱與噴藥電機的進藥口連通，所述噴頭與噴藥電機的出藥口連 通；所述噴藥機械手包括噴藥桿和圓盤底座，所述噴藥桿通過連接部件與圓盤底座相連，所 述連接部件包括三個舵機和兩個連桿，所述三個舵機之間通過兩個連桿相連，所述舵機通 過舵機支架與連桿相連，所述圓盤底座固定在移動平臺上；所述除草劑噴藥系統和除蟲劑 噴藥系統的噴頭均設置在噴藥機械手的噴藥桿上；所述控制系統為第一控制柜，所述第一 控制柜包括數字信號處理器、電源穩壓模塊、噴藥機械手舵機驅動器、ZIGBEE節點、嵌入式 控制器和移動平臺驅動模塊；所述電源穩壓模塊與數字信號處理器、噴藥機械手舵機驅動 器、ZIGBEE節點、嵌入式控制器和移動平臺驅動模塊連接并為其提供電源，所述數字信號處 理器與所述第一彩色模擬攝像機和第二彩色模擬攝像機連接，所述噴藥機械手舵機驅動器 與噴藥機械手舵機連接并為其提供驅動電源，所述移動平臺驅動模塊與驅動輪總成相連， ZIGBEE節點的串口與嵌入式控制器的串口連接，數字信號處理器的串口與嵌入式控制器的 串口線連接。
[0008] 優選的是，所述基于圖像處理的噴藥機器人還包括路況采集系統，所述路況采集 系統包括路況攝像機、兩自由度云臺和無線視頻接收器，所述路況攝像機通過兩自由度云 臺固定在移動平臺上，所述無線視頻接收器通過AV線與路況攝像機相連；所述供電系統與 路況攝像機相連并為其提供電源；所述兩自由度云臺包括兩個舵機及舵機支架、U形支架、 底座，所述舵機A通過其舵機支架與U形支架連接，所述U形支架通過舵機B及其舵機支架 與底座連接；所述路況攝像機固定設置在U形支架上；所述第一控制柜還包括與兩自由度 云臺的舵機相連的驅動器。
[0009] 優選的是，所述基于圖像處理的噴藥機器人還包括手持監控器，所述手持監控器 包括顯示器和第二控制柜，所述第二控制柜包括供電模塊、MSP430控制器、無線視頻接收 器、ZIGBEE協調器、液晶顯示模塊和按鍵模塊；所述供電模塊通過電源線與MSP430控制器、 無線視頻接收器、ZIGBEE協調器和液晶顯示模塊分別連接并為其提供電源，所述ZIGBEE協 調器通過串口與MSP430控制器的串口連接進行通訊，所述按鍵模塊與MSP430控制器的I/O口連接；所述顯示器與無線視頻接收器連接，供電模塊與顯示器連接并為其提供電源。 [0010] 優選的是，所述除草劑噴藥系統包括除草劑噴頭、藥液管道、除草劑噴藥電機、除 草劑噴藥電機繼電器和除草劑藥箱，所述除草劑噴頭通過藥液管道與除草劑噴藥電機的進 藥口連接，除草劑藥箱通過藥液管道與除草劑噴藥電機的出藥口連接，所述除草劑噴藥電 機繼電器與除草劑噴藥電機連接；所述除蟲劑噴藥系統包括除蟲劑噴頭、藥液管道、除蟲劑 噴藥電機、除蟲劑噴藥電機繼電器和除蟲劑藥箱，所述除蟲劑噴頭通過藥液管道與除蟲劑 噴藥電機的進藥口連接，除蟲劑藥箱通過藥液管道與除蟲劑噴藥電機的出藥口連接，所述 除蟲劑噴藥電機繼電器與除蟲劑噴藥電機連接。
[0011] 優選的是，所述噴藥桿通過舵機c及其舵機支架與連桿I的一端相連，所述連桿I 的另一端通過舵機D及其舵機支架與連桿II的一端相連，所述連桿II的另一端通過舵機 E及其舵機支架與圓盤底座固定相連。
[0012] 優選的是，所述供電系統為鋰電池組，所述鋰電池組由八塊鋰電池級聯和并聯而 成；所述鋰電池組通過電源線與電源穩壓模塊連接并為其提供電源。
[0013] 優選的是，所述無線視頻接收器還包括一個接收天線，所述接收天線通過屏蔽電 纜和無線視頻接收器的接收頭連接，用于接收無線視頻和音頻信號。
[0014] 優選的是，所述顯示器為七寸彩色IXD顯示器，所述IXD顯示器通過AV線與無線 視頻接收器連接，鋰電池供電模塊通過電源線與LCD顯示器連接并為其提供電源；所述移 動平臺的驅動輪總成與平臺車架之間采用螺栓連接；所述第一彩色模擬攝像機和第二彩色 模擬攝像機通過BNC雙絞線與數字信號處理器的視頻捕獲口連接，第一彩色模擬攝像機和 第二彩色模擬攝像機通過螺栓固定設置在攝像機支架上；所述驅動輪總成包括車輪、轉軸、 減速齒輪箱、直流電機和支架；所述減速齒輪箱與車輪之間由轉軸連接，所述直流電機和減 速齒輪箱通過螺栓螺母固定在支架上，所述支架通過螺栓螺母固定在平臺車架上。
[0015] 其中，為了便于調節兩個模擬彩色攝像機之間的距離以及兩模擬彩色攝像機與作 物之間的距離，在移動平臺上設置了二維滑臺，所述二維滑臺通過手輪帶動滾珠絲杠轉動， 進而帶動滑塊以及設置在滑塊上的模擬彩色攝像機的移動；為了減少藥液等液體對電路 系統的影響，所述除草劑噴藥電機和除蟲劑噴藥電機均通過螺栓螺母固定在移動平臺的下 方；為了便于調節攝像機的拍攝角度，攝像機支架上方設置有螺母調節結構，可以隨意調節 攝像機的姿態和方位，所述攝像機包括第一彩色模擬攝像機、第二彩色模擬攝像機和路況 攝像機；為了提高噴藥效率，所述噴藥機械手頂端的垂直方向上安裝四個噴頭，這樣不僅有 利于作物葉面的噴藥，也有利于作物葉子背面的噴藥工作。
[0016] 本實用新型的有益效果：
[0017] (1)本實用新型能正確的辨別特定的作物和雜草，并根據需要噴藥的作物和雜草 分布狀況進行定點對靶噴藥，即：對雜草進行噴灑除草劑，對作物噴灑相應的除蟲劑等藥 物，從而實現人工無干擾下的智能噴藥；同時本實用新型加入無線視頻傳輸，工作人員能夠 通過手持監控器對噴藥機器人進行監視和控制；因此，本實用新型所述的智能噴藥機器人 不僅降低了工作人員的勞動強度和噴藥成本，也降低了農藥的用量，減少了土壤環境下的 農藥殘留，對于提高我國農業噴藥智能化、現代化、加快農業精準化具有不可估量的意義；
[0018] (2)本實用新型利用雙目攝像機對需要噴藥區域的作物和雜草進行圖像采集，分 析作物和雜草位置，避免了錯噴、漏噴的情況；
[0019] (3)本實用新型利用噴藥機械手實現自動噴藥，無需人工干預，極大地降低了生產 成本，同時減少了農藥對工作人員的身體傷害；
[0020] (4)本實用新型采用除草劑和除蟲劑的雙噴頭，對作物和雜草分別進行噴藥，具有 雙重功能，減少了農藥的使用量，降低了農藥在土壤中的殘留，有利于環保和節能；
[0021] (5)本實用新型對噴藥機器人所在區域的視頻進行實時傳輸，使操作人員易于控 制和干預。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1為本實用新型基于圖像處理的噴藥機器人的立體結構示意圖；
[0023] 圖2為本實用新型基于圖像處理的噴藥機器人的主視圖；
[0024] 圖3為本實用新型基于圖像處理的噴藥機器人的俯視圖；
[0025] 圖4為本實用新型噴藥機械手的結構示意圖；
[0026] 圖5為本實用新型第一控制柜的結構示意圖；
[0027] 圖6為本實用新型兩自由度云臺的結構示意圖；
[0028] 圖7為本實用新型第二控制柜的內部結構示意圖；
[0029] 圖8為本實用新型第二控制柜的主視圖；
[0030] 圖9為本實用新型二維滑臺的俯視圖；
[0031] 圖10為本實用新型二維滑臺的主視圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明。
[0033] 實施例1 :
[0034] 基于圖像處理的智能噴藥方法，包括如下步驟：
[0035] ①通過噴藥機器人的視頻采集模塊實時采集前方區域的圖像，并將采集到的圖像 送入數字信號處理器3a分析和處理；
[0036] ②數字信號處理器3a將處理結果送至嵌入式控制器3f，嵌入式控制器3f根據移 動平臺1所在區域內植物和雜草的分布情況，控制移動平臺1移動至待噴藥區域附近；嵌入 式控制器3f通過噴藥機械手舵機驅動器3c驅動噴藥機械手5將噴藥桿5e送到待噴藥區 域內的雜草附近；
[0037] ③嵌入式控制器3f控制除草劑噴藥電機繼電器4g吸合，進而控制除草劑噴藥電 機4e轉動噴灑除草劑；同時噴藥桿5e所連舵機轉動從而帶動除草劑噴頭4a轉動，達到噴 灑均勻的目的；噴灑完畢后，嵌入式控制器3f控制除草劑噴藥電機繼電器4g釋放，進而停 止除草劑噴藥電機4e轉動；
[0038] ④嵌入式控制器3f通過噴藥機械手舵機驅動器5a進而驅動噴藥機械手5將噴藥 桿5e送到待噴藥區域內的作物附近；嵌入式控制器3f控制除蟲劑噴藥電機繼電器4h吸 合，進而控制除蟲劑噴藥電機4f轉動噴灑除蟲劑；噴灑完畢后，嵌入式控制器3f控制除蟲 劑噴藥電機繼電器4h釋放進而停止除蟲劑噴藥電機4f轉動。
[0039] 基于圖像處理的噴藥機器人，包括移動平臺1和設置在移動平臺1上的視頻采集 系統、噴藥系統和供電系統；所述供電系統與控制系統、噴藥系統分別相連接并為其提供電 源，所述視頻采集系統通過控制系統與噴藥系統相連接，所述控制系統與移動平臺1相連 實現噴藥機器人的行走。
[0040] 所述供電系統為鋰電池組6,所述鋰電池組6由八塊鋰電池級聯和并聯而成；所述 鋰電池組6通過電源線與電源穩壓模塊3b連接并為其提供電源。
[0041] 所述控制系統為第一控制柜3,所述第一控制柜3包括數字信號處理器3a、電源穩 壓模塊3b、噴藥機械手舵機驅動器3c、ZIGBEE節點3e、嵌入式控制器3f和移動平臺驅動模 塊3g;所述電源穩壓模塊3b與數字信號處理器3a、噴藥機械手舵機驅動器3c、ZIGBEE節點 3e、嵌入式控制器3f和移動平臺驅動模塊3g連接并為其提供電源，所述數字信號處理器3a 與所述第一彩色模擬攝像機2a和第二彩色模擬攝像機2b連接，所述噴藥機械手舵機驅動 器3c與噴藥機械手舵機連接并為其提供驅動電源，所述移動平臺驅動模塊3g與驅動輪總 成la相連，ZIGBEE節點3e的串口與嵌入式控制器3f的串口連接，數字信號處理器3a的 串口與嵌入式控制器3f的串口線連接。
[0042] 所述移動平臺1包括平臺車架lb和設置在平臺車架lb上的驅動輪總成la和二 維滑臺9。所述驅動輪總成la包括車輪、轉軸、減速齒輪箱、直流電機和支架；所述減速齒 輪箱與車輪之間由轉軸連接，所述直流電機和減速齒輪箱通過螺栓螺母固定在支架上，所 述支架通過螺栓螺母固定在平臺車架上。所述二維滑臺9包括手輪9a、滾珠導軌％、滾珠 絲杠9c、滑塊9d、擋塊9e和底座9f;所述手輪9a通過聯軸器和滾珠絲杠9c連接，所述滾 珠絲杠9c上套有滑塊9d，所述滾珠絲杠9c的兩端和擋塊9e連接，所述擋塊9e固定在底座 上。
[0043] 所述視頻采集系統包括第一彩色模擬攝像機2a和第二彩色模擬攝像機2b，所述 第一彩色模擬攝像機2a和第二彩色模擬攝像機2b分別通過攝像機支架固定在滑塊9d上。 所述第一彩色模擬攝像機2a和第二彩色模擬攝像機2b通過BNC雙絞線與數字信號處理器 3a的視頻捕獲口連接，第一彩色模擬攝像機2a和第二彩色模擬攝像機2b通過螺栓固定設 置在攝像機支架上。為了便于調節攝像機的拍攝角度，攝像機支架的上方設置有螺母調節 結構，可以隨意調節攝像機的姿態和方位。
[0044] 所述噴藥系統包括除草劑噴藥系統、除蟲劑噴藥系統和噴藥機械手5。所述除草劑 噴藥系統包括除草劑噴頭4a、藥液管道4c、除草劑噴藥電機4e、除草劑噴藥電機繼電器4g 和除草劑藥箱4i，所述除草劑噴頭4a通過藥液管道4c與除草劑噴藥電機4e的進藥口連 接，除草劑藥箱4i通過藥液管道4c與除草劑噴藥電機4e的出藥口連接，所述除草劑噴藥 電機繼電器4g與除草劑噴藥電機4e連接。所述除蟲劑噴藥系統包括除蟲劑噴頭4b、藥液 管道4c、除蟲劑噴藥電機4f、除蟲劑噴藥電機繼電器4h和除蟲劑藥箱4j，所述除蟲劑噴頭 4b通過藥液管道4c與除蟲劑噴藥電機4f的進藥口連接，除蟲劑藥箱4j通過藥液管道4c 與除蟲劑噴藥電機4f的出藥口連接，所述除蟲劑噴藥電機繼電器4h與除蟲劑噴藥電機4f 連接。
[0045] 所述噴藥機械手5包括噴藥桿5e和圓盤底座5c，所述噴藥桿5e通過連接部件與 圓盤底座5c相連，所述除草劑噴頭4a和除蟲劑噴頭4b均設置在噴藥機械手5的噴藥桿 5e上。所述連接部件包括三個舵機和兩個連桿，所述舵機包括舵機C5al、舵機D5a2和舵機 E5a3,所述連桿包括連桿I5dl和連桿II5d2 ;所述噴藥桿5e通過舵機C5al及其舵機支架與 連桿I5dl的一端相連，所述連桿I5dl的另一端通過舵機D及其舵機支架5b2與連桿II5d2 的一端相連，所述連桿II5d2的另一端通過舵機E及其舵機支架5b3與圓盤底座5c固定相 連，所述圓盤底座5c固定在移動平臺1上。
[0046] 實施例2 :
[0047] 本實施例與實施例1不同的是，所述基于圖像處理的噴藥機器人，還包括路況采 集系統，所述路況采集系統包括路況攝像機8a、兩自由度云臺7和無線視頻接收器10,所述 路況攝像機8a通過兩自由度云臺7固定在移動平臺1上，所述無線視頻接收器10通過AV 線與路況攝像機8a相連；所述供電系統與路況攝像機8a相連并為其提供電源；所述兩自 由度云臺7包括兩個舵機及舵機支架、U形支架7c、底座7d，所述舵機包括舵機A7al和舵 機B，所述舵機A7al通過其舵機支架與U形支架7c連接，所述U形支架7c通過舵機B及其 支架7b2與底座7d連接；所述路況攝像機8a固定設置在U形支架7c上；所述第一控制柜 3還包括與兩自由度云臺的舵機相連的驅動器3d。
[0048] 實施例3 :
[0049] 本實施例與實施例1不同的是，采用所述基于圖像處理的噴藥機器人進行智能噴 藥的方法還包括人工干預步驟：
[0050] (a)噴灑農藥時，無線視頻發射模塊將路況攝像機8a采集的視頻實時傳輸給無線 視頻接收器10,所述無線視頻接收器10通過AV線與監控顯示器12連接，工作人員通過監 控顯示器12可以實時觀測智能噴藥機器人所處區域的工作環境和工作狀態；
[0051] (b)根據實時觀測的結果，工作人員通過操作按鍵模塊llg進而通過ZIGBEE協調 器11c發射信號，ZIGBEE節點3e接收信號后傳輸給MSP430控制器lld，所述MSP430控制 器lid通過控制兩自由度云臺驅動器3d進而控制兩自由度云臺7動作，從而控制路況攝像 機8a的圖像米集范圍；
[0052] (c)工作人員根據路況攝像機8a采集的圖像查看不同角度的工作環境和工作狀 態；根據查看結果控制噴藥裝置的判斷噴藥機器人的噴藥區域和藥量。
[0053] 本實施例與實施例1不同的是，所述基于圖像處理的噴藥機器人，還包括路況采 集系統和手持監控器。
[0054] 所述路況采集系統包括路況攝像機8a、兩自由度云臺7和無線視頻接收器10,所 述路況攝像機8a通過兩自由度云臺7固定在移動平臺1上，所述無線視頻接收器10通過 AV線與路況攝像機8a相連；所述供電系統與路況攝像機8a相連并為其提供電源；所述兩 自由度云臺7包括兩個舵機及舵機支架、U形支架7c、底座7d，所述舵機包括舵機A7al和 舵機B，所述舵機A7al通過其舵機支架與U形支架7c連接，所述U形支架7c通過舵機B及 其支架7b2與底座7d連接；所述路況攝像機8a固定設置在U形支架7c上；所述第一控制 柜3還包括與兩自由度云臺的舵機相連的驅動器3d。
[0055] 所述手持監控器，所述手持監控器包括顯示器12和第二控制柜11，所述第二控制 柜11包括供電模塊lie、MSP430控制器lid、無線視頻接收器lib、ZIGBEE協調器11c、液 晶顯示模塊Ilf、按鍵模塊llg;所述供電模塊lie通過電源線與MSP430控制器lid、無線 視頻接收器lib、ZIGBEE協調器11c和液晶顯示模塊Ilf分別連接并為其提供電源，所述 ZIGBEE協調器11c通過串口與MSP430控制器lid的串口連接進行通訊，所述按鍵模塊llg 與MSP430控制器lid的I/O口連接。所述顯示器12為七寸彩色IXD顯示器，所述IXD顯示 器通過AV線與無線視頻接收器lib連接，鋰電池供電模塊lie通過電源線與IXD顯示器連 接并為其提供電源；所述無線視頻接收器lib還包括一個接收天線11a，所述接收天線11a 通過屏蔽電纜和無線視頻接收頭連接，用于接收無線視頻和音頻信號。
【權利要求】
1. 基于圖像處理的噴藥機器人，包括移動平臺（1)和設置在移動平臺（1)上的視頻 采集系統、噴藥系統和供電系統；所述供電系統與控制系統、噴藥系統分別相連接并為其提 供電源，所述視頻采集系統通過控制系統與噴藥系統相連接，所述控制系統與移動平臺（1) 相連實現噴藥機器人的行走，其特征在于：所述移動平臺（1)包括平臺車架（lb)和設置在 平臺車架（lb)上的驅動輪總成（la);所述移動平臺（1)上還設有二維滑臺（9)，所述二維 滑臺（9)包括手輪（9a)、滾珠導軌（9b)、滾珠絲杠（9c)、滑塊（9d)、擋塊（9e)和底座（9f); 所述手輪（9a)通過聯軸器和滾珠絲杠（9c)連接，所述滾珠絲杠（9c)上套有滑塊（9d)，所 述滾珠絲杠（9c)的兩端和擋塊（9e)連接，所述擋塊（9e)固定在底座上；所述視頻采集系 統包括第一彩色模擬攝像機（2a)和第二彩色模擬攝像機（2b)，所述第一彩色模擬攝像機 (2a)和第二彩色模擬攝像機（2b)分別通過攝像機支架固定在滑塊（9d)上；所述噴藥系統 包括除草劑噴藥系統、除蟲劑噴藥系統和噴藥機械手（5)，所述除草劑噴藥系統和除蟲劑噴 藥系統均包括噴藥電機、藥箱和噴頭，所述噴藥電機通過繼電器與供電系統相連接，所述藥 箱與噴藥電機的進藥口連通，所述噴頭與噴藥電機的出藥口連通；所述噴藥機械手（5)包 括噴藥桿（5e)和圓盤底座（5c)，所述噴藥桿（5e)通過連接部件與圓盤底座（5c)相連，所 述連接部件包括三個舵機和兩個連桿，所述三個舵機之間通過兩個連桿相連，所述舵機通 過舵機支架與連桿相連，所述圓盤底座（5c)固定在移動平臺（1)上；所述除草劑噴藥系統 和除蟲劑噴藥系統的噴頭均設置在噴藥機械手（5)的噴藥桿（5e)上；所述控制系統為第一 控制柜（3)，所述第一控制柜（3)包括數字信號處理器（3a)、電源穩壓模塊（3b)、噴藥機械 手舵機驅動器（3c)、ZIGBEE節點（3e)、嵌入式控制器（3f)和移動平臺驅動模塊（3g);所 述電源穩壓模塊（3b)與數字信號處理器（3a)、噴藥機械手舵機驅動器（3c)、ZIGBEE節點 (3e)、嵌入式控制器（3f)和移動平臺驅動模塊（3g)連接并為其提供電源，所述數字信號處 理器（3a)與所述第一彩色模擬攝像機（2a)和第二彩色模擬攝像機（2b)連接，所述噴藥機 械手舵機驅動器（3c)與噴藥機械手舵機連接并為其提供驅動電源，所述移動平臺驅動模 塊（3g)與驅動輪總成（la)相連，ZIGBEE節點（3e)的串口與嵌入式控制器（3f)的串口連 接，數字信號處理器（3a)的串口與嵌入式控制器（3f)的串口線連接。
2. 根據權利要求1所述的基于圖像處理的噴藥機器人，其特征在于：還包括路況采集 系統，所述路況采集系統包括路況攝像機（8a)、兩自由度云臺（7)和無線視頻接收器（10)， 所述路況攝像機（8a)通過兩自由度云臺（7)固定在移動平臺（1)上，所述無線視頻接收器 (10)通過AV線與路況攝像機（8a)相連；所述供電系統與路況攝像機（8a)相連并為其提 供電源；所述兩自由度云臺（7)包括兩個舵機及舵機支架、U形支架（7c)、底座（7d)，所述 舵機A(7al)通過其舵機支架與U形支架（7c)連接，所述U形支架（7c)通過舵機B及其支 架（7b2)與底座（7d)連接；所述路況攝像機（8a)固定設置在U形支架（7c)上；所述第一 控制柜（3)還包括與兩自由度云臺的舵機相連的兩自由度云臺驅動器（3d)。
3. 根據權利要求2所述的基于圖像處理的噴藥機器人，其特征在于：還包括手持監控 器，所述手持監控器包括顯示器（12)和第二控制柜（11)，所述第二控制柜（11)包括供電 模塊（lie)、MSP430控制器（lid)、無線視頻接收器（11b)、ZIGBEE協調器（11c)、液晶顯示 模塊（Ilf)、按鍵模塊（llg);所述供電模塊（lie)通過電源線與MSP430控制器（lid)、無 線視頻接收器（11b)、ZIGBEE協調器（11c)和液晶顯示模塊（Ilf)分別連接并為其提供電 源，所述ZIGBEE協調器（11c)通過串口與MSP430控制器（lid)的串口連接進行通訊，所述 按鍵模塊（llg)與MSP430控制器（lid)的I/O口連接；所述顯示器（12)與無線視頻接收 器（11b)連接，供電模塊（lie)與顯示器（12)連接并為其提供電源。
4. 根據權利要求1所述的基于圖像處理的噴藥機器人，其特征在于：所述除草劑噴藥 系統包括除草劑噴頭（4a)、藥液管道（4c)、除草劑噴藥電機（4e)、除草劑噴藥電機繼電器 (4g)和除草劑藥箱（4i)，所述除草劑噴頭（4a)通過藥液管道（4c)與除草劑噴藥電機（4e) 的進藥口連接，除草劑藥箱（4i)通過藥液管道（4c)與除草劑噴藥電機（4e)的出藥口連 接，所述除草劑噴藥電機繼電器（4g)與除草劑噴藥電機（4e)連接；所述除蟲劑噴藥系統包 括除蟲劑噴頭（4b)、藥液管道（4c)、除蟲劑噴藥電機（4f)、除蟲劑噴藥電機繼電器（4h)和 除蟲劑藥箱（4j)，所述除蟲劑噴頭（4b)通過藥液管道（4c)與除蟲劑噴藥電機（4f)的進藥 口連接，除蟲劑藥箱（4j)通過藥液管道（4c)與除蟲劑噴藥電機（4f)的出藥口連接，所述 除蟲劑噴藥電機繼電器（4h)與除蟲劑噴藥電機（4f)連接。
5. 根據權利要求1所述的基于圖像處理的噴藥機器人，其特征在于：所述噴藥桿（5e) 通過舵機C(5al)及其舵機支架與連桿I(5dl)的一端相連，所述連桿I(5dl)的另一端通過 舵機D及其舵機支架（5b2)與連桿II(5d2)的一端相連，所述連桿II(5d2)的另一端通過 舵機E及其舵機支架（5b3)與圓盤底座（5c)固定相連。
6. 根據權利要求1-5任意一項所述的基于圖像處理的噴藥機器人，其特征在于：所述 供電系統為鋰電池組（6)，所述鋰電池組（6)由八塊鋰電池級聯和并聯而成；所述鋰電池組 (6)通過電源線與電源穩壓模塊（3b)連接并為其提供電源。
7. 根據權利要求3所述的基于圖像處理的噴藥機器人，其特征在于：所述無線視頻接 收器（11b)還包括一個接收天線（11a)。
【文檔編號】A01M7/00GK203860305SQ201420211225
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年4月29日 優先權日:2014年4月29日
【發明者】郭亭亭, 楊然兵, 李娟 , 李哲, 閆法兵, 柴恒輝, 李新勇 申請人:青島農業大學