[发明专利]一种基于机器视觉和机器学习的智能剪草机

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉和机器学习的智能剪草机，包括电源、太阳能电板、工控机、驱动轮、万向轮、驱动电机、剪草电机、旋转式刀片、剪草盘和摄像头，旋转式刀片与剪草电机连接，驱动电机与驱动轮连接。摄像头将拍摄到的影像发送至工控机进行处理，计算出电机转动信息，工控机中的单片机控制剪草电机的转动带动旋转式刀片快速旋转来将草切断，剪草过程实现智能化，大大提高了剪草效率。

技术领域

本发明涉及剪草机技术领域，具体涉及一种基于机器视觉和机器学习的智能剪草机。

背景技术

随着人民经济水平的不断提高与城市绿化建设的不断深入，国内的草坪占有率在日益提高。我国的草坪业在过去二十年间得到了高速的发展。同时，大型高尔夫球场以及足球场发展也极大促进草坪业的发展，由此可以看出我国的草坪业发展是十分具有市场前景的。

国内现有的草坪修剪设备，主要以油动和手动草坪修剪设备为主，这些设备基本上需要人工进行操作，无法实现自动化作业，并且排除掉油动设备的燃烧效率低、噪音大与手动设备操作效率低、费体力等缺点以外，人工操作就意味着工人会直接面临着设备失控或操作失误时带来的人身安全上的危害。而目前，智能化剪草机国内生产商较少，虽然其价格相对低廉，但功能简单且不成熟的产品比比皆是，效率低、耗能高、不安全、不耐用等缺点也暴露无遗。

发明内容

本发明的目的是提供一种能实现自动化的智能剪草机。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于机器视觉和机器学习的智能剪草机，包括安装在机器本体上的太阳能电板、摄像头、驱动轮、工控机、驱动电机、剪草电机、万向轮、旋转式刀片和电源。

所述机器本体为水平设置的矩形板，机器本体长度方向的两端分别记为前端和后端。所述机器本体下表面的四个角上分别连接有两个万向轮和两个驱动电机，两个万向轮靠近机器本体的前端，两个驱动电机靠近机器本体的后端。

每个所述驱动电机的水平输出轴上均连接有驱动轮，两个驱动轮的转动轴重合。

所述机器本体的上表面安装有工控机和两个电源，工控机靠近机器本体的前端，工控机的上表面安装有摄像头。

两个所述电源间隔布置且均靠近机器本体的中央处，供剪草电机安装的连接板固定在两个电源的上表面。

所述剪草电机安装在连接板上，剪草电机的输出轴穿过连接板以及机器本体的中央处并伸出机器本体的下表面。所述剪草电机输出轴位于机器本体下方的部分连接有旋转式刀片。

供所述太阳能电板安装的支架固定在连接板上，太阳能电板安装在支架上。

工作时，所述摄像头采集机器本体前方的影像，并将影像发送至工控机，工控机通过OpenCV对影像进行处理并规划出路径，工控机依据路径规划生成电机驱动信号并发送至其内部的单片机，单片机根据电机驱动信号控制两个驱动电机和剪草电机转动，两个驱动电机带动对应的驱动轮实现机器本体的移动，剪草电机带动旋转式刀片转动进行剪草。

进一步，所述连接板的下表面连接有剪草盘，剪草盘为上下端敞口且内部中空的圆柱体结构，旋转式刀片位于剪草盘内。

进一步，所述支架包括第一支杆、第二支杆和第三支杆。

两个所述第一支杆均水平固定在连接板上，两个第一支杆平行且间隔布置，每个第一支杆均与第二支杆的下端以及第三支杆的下端铰接。

所述第二支杆和第三支杆分别靠近第一支杆的两端，第二支杆上设置有滑槽，第三支杆的上端设置有供螺栓穿过的通孔，螺栓穿过第二支杆的滑槽和第三支杆的通孔并旋上螺母。

所述太阳能电板固定在两个第二支杆上，当需要调整太阳能电板的倾斜度时，旋松螺母，将第三支杆的上端和螺栓一起沿滑槽滑动，调整太阳能电板的倾斜度。