[发明专利]一种空地协同的农业机器人精准施药方法

说明书

本发明涉及一种空地协同的农业机器人精准施药方法及系统。本发明采用无人机遍历检测，运用图像处理技术对农作物的病虫草害情况进行识别，对整片农田病虫草害区进行了识别定位；地面机器人根据无人机识别出的病虫草害位置自动规划最佳的行进路径，减少了地面机器人的运动行程，施药效率高。本发明对病虫草害所在位置进行二次精检测，当地面机器人行进至无人机识别的病虫草害所在位置时，机器人自带视觉相机识别农作物，对农作物进行二次检测，并且具体判断出农作物所患病虫草害的具体类型，例如该处农作物患有某种病害，解决了对农作物病虫草害精确识别的问题，从而实现对农作物病虫草害精准施药。

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种空地协同的农业机器人精准施药方法及系统，能实现大田空中无人机和地面机器人协同作业。

背景技术

目前，精准农业已经成为了当今世界农业发展的新潮流。我国目前农业机械化水平相对较低，我国农业航空的作业面积仅占耕地总面积的2.6％左右,而在欧美等农业航空发达国家则航空作业面积占到了 30％～50％。我国农业农药投入水平高，传统式喷洒农药对无病虫草害的作物具有危害作用，造成农药残存，使得农作物品质下降，对人体健康造成危害。并且传统的施药方式使得这些农药在作物上的分布极不均匀，绝大多数农药喷洒在了无病虫草害的农作物上，使得农产品的农药残留量增加，导致了农产品质量下降，人们的健康以及环境都受到威胁等问题。农业操作如喷洒农药、病虫草害检测十分繁琐,特别是当喷洒农药时会采取过多的预防措施，如穿合适的衣服、戴口罩和手套等，这些措施可以较大程度避免农药对他们造成伤害，但也不能完全避免。因此，在这样的情况下，使用精准施药机器人给出了最好的解决方案。精准施药通过图像处理技术、遥感技术、传感器探测技术、机电一体化技术、导航技术等多种现代化技术与方法来实现，精准喷洒农药可以有效的提高农药利用率，减少农药残存，对人类健康以及环境保护都具有重要意义。而目前一种高效率，精准的全自动施药方法还没有成型，因此，设计一种既高效又能精准喷洒农药的方法具有重要意义。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种空地协同的农业机器人精准施药方法及系统，提高施药精度，增大农药使用效率，有效降低农药残留。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种空地协同的农业机器人精准施药方法，利用空地协同的农业机器人精准施药系统，所述系统包括无人机1和地面机器人6；其中，所述无人机1上设有空中视觉相机2，用于获取无人机1下方的作物图像信息；所述地面机器人6的前端通过一竖直设置的视觉相机支架4 安装有地面视觉相机3；地面机器人6的后端设有施药执行器7；无人机1上搭载微处理器，地面机器人6上搭载有工控机5；所述施药执行器7装载有多种病虫草害农药；空中视觉相机2包括多光谱相机和热红外传感器。

所述方法包括如下步骤：

S1、无人机识别检测

无人机1在大田上空遍历飞行，飞行过程中，通过空中视觉相机2 实时采集大田农作物图像信息，空中视觉相机2的多光谱相机采集作物在不同波段下的光谱图像，并传输至微处理器；同时，热红外传感器获取作物表面的温度信息，并传输至微处理器；

微处理器提取多光谱相机采集的光谱图像的光谱特征，并将热红外传感器采集的温度信息通过光电转换、电信号处理手段将作物的温度分布图像转换为视频图像后提取温度特征，然后将提取的光谱特征和温度特征与正常农作物特征进行对比，建立当地病虫草害信息库，通过信息变化反推农作物病虫草害情况，当发现农作物存在病虫草害时，无人机微处理器与地面机器人6的工控机5通讯，向工控机5发送存在病虫草害的农作物的位置信息；

S2、地面机器人规划路线

地面机器人6的工控机5根据无人机1的微处理器发送的存在病虫草害的农作物的位置信息，规划地面机器人6依次行驶至存在病虫草害的农作物的所在位置的最短路径；

S3、地面机器人二次精检测进行作业决策