[实用新型]基于视觉SLAM导航技术的无人驾驶植保喷施系统

说明书

本实用新型涉及一种植保喷施系统，尤其涉及一种基于视觉SLAM导航技术的无人驾驶植保喷施系统；包括计算机、与计算机输入端相连接的视觉导航机构和相对定位传感器、以及与计算机输出端相连接的行走机构和喷施机构；其中，视觉导航机构包括依次相连的图像采集处理模块和数字信号处理器；相对定位传感器包括设置在行走机构上的里程计和惯性传感器；喷施机构包括水泵、以及分别与水泵输入端和输出端相连的液体箱和喷头；本实用新型的基于视觉SLAM导航技术的无人驾驶植保喷施系统，将无人驾驶技术与喷施系统有机结合、有效提高作业效率。

技术领域

本实用新型涉及一种植保喷施系统，尤其涉及一种基于视觉SLAM导航技术的无人驾驶植保喷施系统。

背景技术

现有技术中具有行走机构的植保喷施系统，通常为将喷施装置简单安装在现有车辆如拖拉机上，由于拖拉机是人工操作、轮式行走结构，这种植保喷施系统对道路和农田的要求较高，而且人工机器很难做到行走线路笔直均匀、影响喷施效果。

随着城市化的推进，大量农业人员进城务工，这就导致传统的农耕方式亟需发生改变，尤其需要一种能够自动驾驶、轻松完成喷施作业的农业机械。中国专利申请号为201420053908.4的实用新型专利，公开了一种农业无人驾驶耕整机，整耕机上的各个操控功能都有相应的电机以及电动推杆实现相应的操作动作，所有的电动推杆都能通过遥控器实现伸缩功能，从而实现对耕整机的遥控控制，然而人工通过遥控器遥控，难以做到精准导航牵引，只能在白天使用。中国专利申请号为CN201710076791.X的发明专利，公开了一种北斗导航无人驾驶全液压拖拉机，其可实现农业机械的自动无人驾驶，然而其并没有做到将自动驾驶与机械上安装设备的有机结合，仅仅是单纯的无人驾驶技术在拖拉机上的应用。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的基于视觉SLAM导航技术的无人驾驶植保喷施系统，使其更具有产业上的利用价值。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种将无人驾驶技术与喷施装置有机结合、有效提高作业效率的基于视觉SLAM导航技术的无人驾驶植保喷施系统。

本实用新型的基于视觉SLAM导航技术的无人驾驶植保喷施系统，包括计算机、与计算机输入端相连接的视觉导航机构和相对定位传感器、以及与计算机输出端相连接的行走机构和喷施机构；

其中，所述视觉导航机构包括依次相连的图像采集处理模块和数字信号处理器；所述相对定位传感器包括设置在行走机构上的里程计和惯性传感器；所述喷施机构包括水泵、以及分别与水泵输入端和输出端相连的液体箱和喷头。

即时定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping，SLAM)指的是可行走设备在自身位置不确定的条件下，在完全未知环境中创建地图，同时利用地图进行自主定位和导航。本实用新型的基于视觉SLAM导航技术的无人驾驶植保喷施系统，图像采集处理模块将环境视频采集后，经过数字信号处理器(DSP)进行数字化处理得到环境数据，然后传送至计算机分析处理。计算机根据环境数据进行以下计算：1)定位：确定自己在环境中位置；2)建图：记录环境中特征的位置；3)SLAM：在定位的同时建立环境地图。其基本原理是运过概率统计的方法，通过多特征匹配来达到定位和减少定位误差。

可行走设备自定位与环境建模问题是紧密相关的。环境模型的准确性依赖于定位精度，而定位的实现又离不开环境模型。在未知环境中，机器人没有什么参照物，只能依靠自己并不十分准确的传感器来获取外界信息。在计算机控制行走机构发生运动的同时，还需要通过安装在行走机构上的里程计和惯性传感器，采集速度、加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度(DoF)运动等信息，通过多种传感信息的融合减少定位的误差；与此同时，在依靠相对定位传感器估计自身运动的同时，使用环境信息进行分析提取环境特征并保存，在下一步通过对环境特征的比较对自身位置进行校正。