[发明专利]一种温室植保机器人用自动导向和定位装置及控制方法

摘要

本发明涉及了一种温室植保机器人用自动导向和定位装置及控制方法，包括机架、行走导向装置、定位装置和控制系统。机架用于支撑和固定其他装置；行走导向装置固定在机架上用于驱动机架行进与导向；定位装置用于植保机器人行走过程中定位并对植保机器人行走方向进行校正；施药装置用于对温室内蔬菜作物喷洒农药；控制系统用于控制温室植保机器人完成行走、定位、喷药等动作。本发明采用自动导向和定位，基于机器视觉自动修正植保机器人的行走方向，省去了轨道，在不进行喷雾作业时不影响温室其他作业进行；采用前轮万向，后轮差速驱动，自主行走和导向，实现换棚作业。

主权项

一种温室植保机器人用自动导向和定位装置，其特征在于：包括机架、行走导向装置、定位装置和控制系统；所述的行走导向装置包括行进轮、万向轮、驱动减速电机、行进轮支座、万向轮支座；所述的行进轮为两个，分别通过行进轮支座固定在机架的后半部分，作为温室植保机器人行进的驱动轮总成；所述的万向轮为两个，分别通过万向轮支座对称固定在机架的前半部分，实现机器人行走过程中的导向；所述的驱动减速电机为两个，分别通过连接轴与行进轮相连；所述的行进轮支座为两个，分别通过螺栓对称固定在机架后半部分下表面的两侧；所述的万向轮支座为两个，分别通过螺栓对称固定在机架前半部分下表面的两侧；所述的定位装置包括定位减速电机、定位减速电机座、转轮、导向滑轨、摄像头固定架、摄像头、拉绳、位置标定球、连杆、接触开关；所述的定位减速电机分为两个，分别通过定位减速电机座固定在温室与植保机器人行走方向垂直的两面墙上端，输出轴垂直于机器人行进方向，用于实现植保机器人的差速驱动，实现导向；所述的定位减速电机座分为两个，分别通过螺栓固定在与植保机器人行进方向垂直的两面墙上，用于固定定位减速电机；所述的转轮为两个，分别通过花键与定位减速电机的输出轴连接，用于拉绳的铺卷；所述的导向滑轨为两个，可选用质量较轻的塑料等材料，分别通过螺栓固定在温室墙体上，用作摄像头固定架滑动的轨道；所述的摄像头固定架可在导向滑轨里滑动；所述的摄像头通过螺栓固定在摄像头固定架的下端面上，并保持取景框竖直向下；所述的拉绳分为两根，其中一根拉绳一端系在摄像头固定架上，另一端与其中一个转轮连接，另一根拉绳分别系在摄像头固定架与另一转轮上；所述的位置标定球为里面带有发光二极管的小球，通过其下端的连杆与植保机器人连接，用于植保机器人行走过程中的位置标定；所述的接触开关为多个，固定在与植株行中间位置对齐的导向滑轨上，用于温室内植株行间的定位；所述的控制系统包括控制箱、摄像头、定位减速电机、驱动减速电机、位置标定小球、接触开关、电源；所述的控制箱包括控制器、电机驱动器，固定在机架上，主要实现图形图像处理、电机控制、通讯等功能；所述的控制器可由单片机、微处理器、工控机等其他具备同等处理能力设备和I/O驱动接口电路构成；所述的电机驱动器，根据电机类型选用不同型号的交、直流电机驱动器、步进电机驱动器、伺服电机驱动器等，接收由控制器发出的控制信号，驱动电机转动；所述的摄像头固定在上述摄像头固定座的下端面上，用以拍照位置标定小球得出其位于图像中的位置；所述的摄像头在行走过程中通过控制器控制电子快门；所述的定位减速电机和驱动减速电机相互配合，用以实现植保机器人在行走过程中的自动导向与定位，其中定位减速电机和驱动减速电机可采用满足定位精度要求的步进电机、伺服电机等类型的电机；所述的电源可为控制系统的工作提供电能。