[发明专利]一种棚室智能耕作机器人

说明书

技术领域：

本发明涉及一种应用于棚室内的全自动智能耕作机器人，属农业工程领域中轻简型智能耕作装备。

背景技术：

随着人们生活水平的日益提高，在冬季人们对棚室蔬菜瓜果的需求量不断增长，促进了棚栽农业的规模化和集约化程度的迅速提高。棚栽蔬菜属反季节性经济作物，需要在封闭、恒温、有限的空间内实施精耕细作，这对人力资源的质量和棚室耕作的器具提出了较高的要求。然而，农村人口的城镇化浪潮，使得农业劳动力资源匮乏，不利于该类劳动密集型农业的发展；另一方面，现有的农业耕作装备因其体积庞大、污染噪声、功能单一、智能化程度低等诸多弊端，不益应用于棚室作业；另外粗犷式的传统施肥、喷药方式，导致了化肥、农药的浪费，加重了对封闭棚室环境及农产品的污染，不利于人们的身体健康。

近年来随着科技的飞速发展，农业机械装备也逐渐向智能化、功能化、高效化方向发展，农业装备的先进程度已成为农业现代化发展的重要标志。针对温室、大棚等特殊耕作环境，借助机器视觉、人工智能、自动控制、等先进技术，发明一种小巧轻便、功能齐全，节能环保，智能化程度高的棚室耕作机器人，有望节约人力、减少污染、提高生产效率，以满足未来棚室农业的发展要求。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种棚室智能耕作机器人，该机器人是由机械平台、机器视觉系统、智能控制系统、行走与转向系统、双翼式除草机构、五点式空间喷洒系统、气动和电力等辅助系统组成。机械平台在电力系统的驱动下实现自主行走，通过机械平台中央的垄台视频采集摄像头，获取垄台上的苗带视频信息，借助相应的图像处理和分析技术，识别苗带走向，优化导航参数，驱动转向机构，实现机械平台的自主式智能行走。机械平台中央与两侧的摄像系统，构成了一套可覆盖整个作业区段宽广视野的视觉系统，可实时、全面地获取秧苗、杂草、虫害的视频信息，通过视频分析与模式识别技术，并决策出应对方案，通过控制信号，驱动变量施肥系统、除草机构、喷洒系统进行相应动作，实现精准耕作。

本发明所述的一种棚室智能耕作机器人，该机器人由机械平台、机器视觉系统、智能控制系统、行走与转向系统、双翼式除草机构、五点式空间喷洒系统、气动和电力等辅助系统组成；在机械平台(1)的前端由角控支架固定垄台视频采集摄像头(2)，机械平台(1)前端上部固定计算机(23)和控制驱动系统(22)，机械平台(1)的前端底部两侧分别固定前轮(5)，机械平台(1)的前端底部固定驱动装置(3)，转向机构(4)的一端固定在前轮(5)上，一端与驱动装置(3)连接，机械平台(1)的前中部固定肥箱(6)，肥箱(6)两侧上部中央设置有入肥口(9)，肥箱(6)内部底端固定对向螺旋机构(8)，肥箱(6)底部连接排肥管(7)，机械平台(1)中部两侧固定一对垄沟视频采集摄像头(10)，机械平台(1)的中部底端固定双翼式除草连杆(12)，双翼式除草连杆(12)的底端固定除草铲(11)，机械平台(1)的内部中后方固定气动系统(20)，机械平台(1)的中后部上方固定有药罐(19)，与气动系统(20)的上方连接，气动系统(20)连接输药管(21)，输药管(21)的末端固定五点式空间喷洒装置(13)，机械平台(1)的内部后方固定气泵(17)，机械平台(1)的后端上部固定蓄电池(16)和储气罐(18)，机械平台(1)的后端下部两侧分别固定后轮(15)，后轮轴部内置驱动电机(14)。

棚室智能耕作机器人是以机器视觉系统采集的田间视频信息为基础，将自主行走、视觉导航、变量施肥、定点除草、精准灭虫集于一体，形成一种智能机械耕作装备；对向螺旋机构(8)通过变速旋转实现将狭长肥箱(6)内的肥料向两侧排肥口运送，通过调节排肥轮的转速，最终实现变量施肥；对称双翼式除草铲(11)弯曲细长，配以精确的视觉定位，能够铲除垄台及垄沟内的杂草，同时尽量避免对秧苗的损害；应用的五点式空间喷洒装置(13)，其空间位置关系是，中央喷头的位置略高于四周喷头，中央喷头的中心线垂直于地面，四周喷头与中央喷头的中心线交于一点，使得五点式空间喷洒装置(13)能对有病虫害的秧苗进行各方位包裹式的定点除虫。

附图说明：

参见附图

图1为本发明结构示意图

图2(a)是对向螺旋机构主视图

图2(b)是对向螺旋机构俯视图

图3(a)是对向螺旋机构螺旋的俯视图

图3(b)是对向螺旋机构的左视图

图4(a)是双翼式除草机构配装部件示意图

图4(b)是双翼式除草机构的轴侧视图

图4(c)是双翼式除草铲的主视图