CN107846848A - 机器人车辆和使用机器人用于植物生物体的自动处理的方法 - Google Patents

机器人车辆和使用机器人用于植物生物体的自动处理的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用机器人（5）自动处理杂草（1）的方法，所述方法包括：利用所述机器人（5）上的摄像机（51）捕捉所述杂草（1）的图像的步骤；利用所述图像确定在杂草（1）和第二植物生物体（2）之间的距离（4）的步骤；以及根据所述距离（4）从一组处理工具（54）中选择所述机器人的处理工具（53）以用于处理杂草（1）的步骤。本发明进一步涉及用于执行自动处理杂草（1）的方法的机器人车辆（5）。

Description

机器人车辆和使用机器人用于植物生物体的自动处理的方法
技术领域
本发明涉及使用机器人车辆用于植物生物体的自动处理的方法，尤其是消除或杀死杂草。
本发明进一步涉及机器人车辆和用于植物生物体的自动处理的布置。
背景技术
现今，发达农业依赖于执行机械化任务的重型装备，以便最小化成本和最大化效率。
除草的问题尤其重要。当前，重型拖拉机通常用于将除草剂分配到耕种的土地内的所有植株上，因为这是杀死杂草的快速方法。耕种的土地的整个表面因此被喷洒，不管是否存在要消灭的杂草都没有差别。该分配方法具有若干缺点。首先，这表示一种经济损失，因为仅一部分除草剂被实际使用。第二，这对环境和人类健康有不利后果，因为有毒的除草剂相比所需要的以更大的量散布，最终留在地面上或者在耕种的植株上。最后，该技术要求选择性除草剂，其消灭杂草同时使耕种的植株不受损害，以及开发抵抗此类除草剂的作物。
因此需要对植物生物体（vegetable organism）更有效和更有成本效益的自动处理，尤其用于耕种的植株和杂草的处理。
US550711公开了一种用于控制杂草生长的选择性喷洒系统，其包括用于检测杂草的器件。
US5606821公开了一种杂草识别系统，其允许选择性除草剂的施用。
US6795568公开了一种方法和布置成检测杂草的设备，杂草然后被通过电磁辐射工具割断。电磁辐射的发射位置、强度和方向以个案为基础确定，以便最小化对耕种的植株的损害。
US2015027040公开了一种用于耕种的植株的处理的方法，其包括取决于气象状况以及取决于已经计划的处理，自动选择待施用的处理。
发明内容
本发明的目标是提供一种系统和方法，其相对于现有技术提供更有效、更环境友好和/或更有成本效益的植物生物体的自动处理。
根据本发明，借助于根据权利要求1所述的使用机器人用于植物生物体的自动处理的方法、根据权利要求13所述的机器人车辆和根据权利要求18所述的布置实现这些目标。
机器人车辆和方法的优点是，在不伤害周围的植物生物体的情况下，通过选择用于处理每个植物生物体的最适当的处理工具，提供更有效和更有成本效益的处理。
方法包括对作为第一植物生物体的耕种的植株、或作为第一植物生物体的杂草的处理。在两个实施例中，在物理处理或化学处理之间，所述处理以具体植株为基础被选择。
在处理耕种的植株的情形中，方法包括在用于处理作为第一植物生物体的耕种的植株的物理工具和喷洒工具之间进行选择。
在杂草处理的情形中，方法包括在用于消除作为第一植物生物体的杂草的除草剂和物理工具之间进行选择。
在一个实施例中，当在待处理的植株和不同类型的第二植株之间的距离高于第一阈值时，选择物理工具。因此可能避免利用物理工具伤害第二植株的风险。
物理工具能够是机械切割或根除工具、发射电磁辐射的光学工具、发射放电的电气工具或热辐射工具。物理工具还能是修整工具。
在一个实施例中，当在待处理的植株和不同类型的第二植株之间的距离低于第一阈值时，选择除草剂，尤其是选择性除草剂。
当在待处理的植株和不同类型的第二植株之间的距离高于第二阈值时，可使用非选择性除草剂。
在工具类型之间的选择还可以取决于其他参数，而不仅仅取决于在待处理的植株和不同类型的第二植株之间的距离。
在工具类型之间的选择还可以取决于通过机器人上的一个或多个物理传感器测量的参数，诸如温度、照度、吸湿率、时间、日期或湿度传感器。
在工具类型之间的选择还可以取决于从远程系统接收的参数，诸如气象预报。
在优选实施例中，每次选择物理工具代替化学工具，机械工具预期有效且使其他耕种的植株不受伤害。这将导致减少使用化学物质。
机器人车辆能够执行种植物（culture）的自动处理。就本发明的意义而言，自动处理是在基本上没有人类辅助的情况下执行的任何处理。
根据独立的方面，本发明还涉及用于自动导航用于处理植物生物体的机器人车辆的方法，其使用利用卫星导航系统的车辆的位置的粗略估计，和使用在连续的帧之间的图像的特征的移位的检测和计算机视觉的更精确的估计。
附图说明
借助于以举例方式给出且通过附图示出的实施例的描述，将更好地理解本发明，其中：
图1示出根据本发明的机器人车辆的视图；
图2是根据本发明的机器人车辆的铰接臂的详细视图；
图3示出根据本发明的从一组工具中自动地选择工具的方法的流程图；
图4和图5示出植物生物体在耕种的土地内的空间布置的一些示例；
图6示出允许导航路径的修正的一系列采集的图像。
本发明的可能实施例的具体实施方式
图1示出机器人车辆5的实施例。机器人车辆能够在耕种的土地6的表面61上运动，用于施用处理。
机器人车辆可以包括：带有支撑光电池单元58的水平平台的结构、通过光电池单元加载的作为电力供应59的电池、通过电池驱动的至少一个驱动马达500、及通过一个或多个马达旋转驱动的若干车轮。铰接臂52，例如机器人臂或Δ（delta）机器人臂，被安装在平台下方的结构上。摄像机51被安装在所述结构上，用于捕捉在机器人前面或者在机器人下面的地面的图像，以便区别于其他植株识别待处理的植株且导航。摄像机能够是在不同波长（可见的、红外的）处工作的任何图像设备的组合，带有或者没有分光滤光器（高光谱摄像机）以及带有或者没有3D能力（立体视觉、渡越时间等）。在工具类型之间的选择还可以取决于由机器人上的一个或多个物理传感器测量的参数，诸如温度、吸湿率、照度、时间、日期或湿度传感器。一个或多个罐被安装在平台下方，用于分配喷洒喷嘴的流体处理，如将看到的。机器人车辆通过在平台上的处理系统控制。处理系统可以包括用于与远程控制系统通信的无线接口，和导航系统55，其提供机器人车辆5的位置的粗略估计，例如GPS、伽利略或格罗纳斯卫星定位系统。
耕种的土地6包括多种植物生物体1、2、3，尤其是第一植物生物体1和第二植物生物体2。
第一植物生物体能够例如是耕种的植株，尤其是甜菜、马铃薯、向日葵、甜玉米（或玉米），或者商品蔬菜园经营者（或菜农）。在该情形中，施用到第一植物的处理可包括例如分配肥料、修剪，或者对耕种的植株的成长有用的任何机械或化学处理。
替代地，第一植物生物体能够是杂草。在该情形中，处理可包括用于移除或杀死杂草的任何物理（例如，机械）或化学处理。
杂草是不想要的植物生物体，例如，与耕种的生物体竞争的植物生物体，或者需要被移除的非耕种的植物生物体。
本发明尤其适于沿着对准的排耕种的植株，尽管植株也能在土地区域上自由设置。
机器人车辆5包括工具支撑系统，其旨在支撑和驱动一组54处理工具53。工具支撑系统包括铰接臂52，例如机器人臂或Δ机器人臂，用于将工具53、或至少其操作末端移动至相继的操作位置，以便处理第一植物生物体1。
在优选实施例中，通过处理器件来控制工具支撑系统，以便在处理期间维持所选择的工具53，尤其是所选择的工具53的操作部分相对于第一植物生物体1的固定的相对定位，甚至在机器人车辆5相对于第一植物生物体1进行相对运动时。
在实施例中，工具支撑系统包括至少一个第二铰接臂（例如，机器人臂或Δ机器人臂），其旨在将至少一个处理工具53，或至少其操作末端移动至相继的操作位置，以便处理植物生物体1。
通过第二铰接臂支撑的一个或多个工具能够与第一铰接臂52的工具53不同，以便增加可用工具的多样化，及执行补充处理。工具支撑系统布置成在平行空间区域内移动第一臂和第二臂，以便能够利用第一臂和第二臂的处理工具中的每一个来处理第一植物生物体1。例如，第一臂能够定位和布置成在机器人车辆前面操作，同时第二臂能够定位和布置成在机器人车辆后面操作。
通过第二铰接臂支撑的一组处理工具能够是第一臂的一组54处理工具53的复制物。工具支撑系统布置成在平行且移位的空间区域内移动第一臂和额外的臂，以便使自动处理并行化，即，大致同时处理多个植物生物体，从而允许加速处理密集种植土地。
在实施例中，工具支撑系统布置成可完全地或至少部分地从机器人车辆5移除，以便使机器人的类型或处理工具53的类型适应不同需要或处理。机器人可作为带有多个不同的可互换的工具支撑系统的套件销售。
在实施例中，工具支撑系统允许在不替换整个工具支撑系统的情况下，简单移除每一个处理工具53或每一个处理工具53的部分。
机器人车辆5包括摄像机51，其布置成采集在机器人车辆5前面或者下面的地面6的表面61的一部分的图像。作为处理系统的部分的计算机视觉系统56处理利用摄像机捕捉的连续图像，且确定在每一个第一植物生物体1和最接近的第二植物生物体2之间的距离4。计算机视觉系统56能够识别在表面上的植物生物体的种类，且将其在土地中的位置绘制在地图上，从而允许植物生物体的准确处理。
在优选实施例中，第二植物生物体2是在图像内相对于待处理的植物生物体（即，第一植物生物体1）最靠近的植物生物体。
机器人车辆5的处理系统包括选择模块，其用于根据通过计算机视觉系统56确定的距离4和可能地根据其他参数选择处理工具53中的一个。
安装在机器人上的一组工具包括至少一个物理工具和至少一个化学工具。物理工具能够包括例如用于移除杂草的机械工具。化学工具能够包括例如第一喷洒工具，其用于施用控制植物病害的产品、肥料或除草剂至第一植物生物体1。
该组工具可以包括额外的工具，诸如第二物理工具和/或第二喷洒工具。
在实施例中，机器人车辆布置成对不想要的第一植物生物体，即杂草提供处理。在该实施例中，处理包括使用物理工具或喷洒工具消除杂草。物理工具能够是机械切割或根除工具、发射电磁辐射的光学工具、发射放电的电气工具或热辐射工具。喷洒工具能够施用适于杀死不想要的植物的流体产品，例如，杀虫剂、除草剂、或杂草扼杀剂。
在另一实施例中，机器人车辆布置成对耕种的植株提供处理。在该实施例中，处理包括用于帮助植株或植株的期望部分生长的任何处理。物理工具能够是机械工具，其用于间苗或修剪植株的部分。喷洒工具能够施用例如控制植物病害的产品或肥料。机器人车辆能够包括额外的喷洒工具，其分配不同的流体产品，以便扩大机器人车辆在一次通过中能够执行的处理的范围（例如，控制植物病害的处理、施肥等）。
在图2的实施例中，机器人车辆包括机械工具531、第一和第二喷洒工具532、533。两个喷洒工具中的每一个都连接到不同的罐，以便施用不同的流体产品。有利地，铰接臂52是Δ机器人臂。
图2的铰接臂52的远侧末端521支撑机械工具531。机械部分包括例如马达（未示出）和杆5311，所述杆5311布置成围绕旋转轴线5312旋转且具有配备有刀片5114的终端部分5313。机械工具通过大致垂直地刺入地面6的表面61中以便切割杂草的根部而消除杂草。
机器人车辆因此布置成移动铰接臂52的远侧末端，以便杆5311相对于地面的水平相对速度在第一植物生物体1的消除期间大致是零。
在优选实施例中，终端部分5313包括相对于所述旋转轴线5312独特且径向延伸的刀片5114。申请人的经验示出，该独特且径向延伸的刀片5114防止杂草缠绕工具。有利地，刀片布置成从旋转轴线的中心延伸几厘米，尤其是在从1至7 cm的范围内。
铰接臂的远侧末端521还支撑第一喷洒工具532的至少一些操作部分。
在所示实施例中，待施用的产品的罐5324被安装在铰接臂52的近侧末端上，例如在机器人车辆的太阳能面板下方。第一喷洒工具还包括第一喷洒工具532的喷洒喷嘴5321和喷洒泵5322，二者都被安装在铰接臂52的远侧末端521上。通过减小由于连接罐5324的管5323的运动和扭转引起的扰动，喷嘴5321和泵5322的接近允许分配的更准确控制。
在另一实施例中（未示出），泵被安装在铰接臂52的近侧末端上，因此减小在该移动末端上的质量。这增大了铰接臂的远侧末端的移位的速度。另一优点在于，影响移动部分的负载独立于在罐5324、5334中的流体的量。这不仅允许机器人车辆的更准确的驱动，而且也允许能量消耗和剩余的机器人自主性的更准确估计。
铰接臂52的远侧末端还可支撑第二喷洒工具533的至少部分，诸如第二喷洒工具533的喷洒喷嘴5331。第二喷洒工具533的产品的喷洒泵5332和罐5334可以被安装在铰接臂的近侧部分522上，即，在相对于机器人的基础结构固定的一部分上。泵通过管5333连接到喷洒喷嘴5331。
通过第二喷洒工具533施用的流体产品可以是作用于第一和第二植物生物体两者的非专用除草剂（例如，广效产品）。
图3示出通过机器人车辆使用的用于处理植物生物体的方法的实施例，同时图4和图5给出在耕种的土地内包括耕种的植株2、31和杂草1、32的植物生物体的空间设置的一些示例。
方法包括如下步骤：利用机器人5上的摄像机51捕捉地面的图像（步骤S1）；利用那些图像确定在图像中的第一植物生物体1和第二植物生物体2之间的距离4（步骤S2）；以及根据距离4从一组54处理工具中选择用于处理第一植物生物体1的处理工具53（步骤S3）。
利用摄像机51捕捉的图像能够是一个或若干图像的组合，一个或若干图像各自在一个或若干波段处拍摄，诸如RGB、红外的或超光谱图像。利用摄像机51捕捉的图像能够进一步是例如通过立体摄像机或渡越时间摄像机提供的3D图像（例如，深度图）的组合。
所采集的图像能够是通过摄像机传感器直接提供的原始图像，或者是通过采集系统进一步处理的图像。
可以测量在第一植物生物体1的一部分和第二植物生物体2的一部分之间的距离4。
确定距离4的步骤S2能够包括：
在图像内确定第一植物生物体1的一部分的位置的步骤（步骤S21）；以及
在图像内确定第二植物生物体2的一部分的位置的步骤（步骤S22）。
在一个实施例中，距离4是在第一植物生物体1的叶子11的一部分和第二植物生物体2的叶子21的一部分之间的距离。在变型中，距离4是在第一植物生物体1的叶子11和第二植物生物体2的叶子21之间的边到边距离。在另一变型中，距离4是在第一植物生物体1的叶子11和第二植物生物体2的叶子21之间的中心至中心距离。叶子的中心能够是叶子的图像的重心。
确定距离4的步骤S2能够包括确定一组植物生物体中相对于第一植物生物体最靠近的植物生物体的步骤（步骤S27）。例如，如果第一植物是杂草，则步骤S27可以隐含最靠近的耕种的植株的确定，以便选择最合适的杂草消除工具。
确定距离4的步骤S2能够因此包括确定在图像上的每一个植物生物体的种类的步骤，尤其是确定是杂草的植物生物体，或者替代地或补充地，确定是耕种的植株的植物生物体。替代地，机器人可以将每一个植物生物体在至少两个类别内分类（步骤S28），例如，耕种的植物生物体31一类和杂草32一类。
分类器可以是软件模块。其可以例如基于神经网络。
在步骤S3期间，机器人的处理系统选择处理工具53，其对于处理第一植物是最有成本效益的或/且更有效的。在杂草的情形中，其选择有效移除该第一植物而使耕种的植株基本上不受伤害且未处理的工具。该选择包括比较所述距离与预定阈值42（步骤S31）。每次选择供使用的最有成本效益和/或环境友好的处理工具53，该工具的使用允许周围想要的植物生物体不受伤害。
在优选实施例中，根据处理工具的操作范围确定阈值42。
在距离高于阈值42时，选择第一处理工具。在距离低于阈值42时，选择第二处理工具（步骤S32）。
多个预定义阈值可以被预定义且确定在多于两个处理工具之间的选择。
阈值可以被预定或取决于安装到机器人上的处理工具。方法可包括收集工具的操作范围和修改阈值的步骤。
还可能根据在第一和第二植物生物体之间的距离修改工具的操作范围（步骤S36）。例如，在喷洒工具的情形中，能够改变在喷洒工具的喷嘴和待处理的植物生物体1之间的垂直距离，或者控制喷洒锥的压力或角度。
在一个实施例中，摄像机51是3D摄像机，利用其，能够确定地面的地形和植株的高度。该地形能够用于确定喷洒工具在地面和植株上方的最优高度，且用于控制机械工具的刺入深度。
合适的处理工具的选择还可取决于通过机器人上的传感器测量的和/或从远程计算装置9接收的物理参数。
机器人上的或连接到远程计算装置9的传感器能够测量环境参数，其能够是诸如但不限于温度、吸湿率、空气湿度、太阳照度、地面结构、地面湿度和空气湿度。
远程计算装置9能够接收来自外部信息提供器92的参数并将其传输到机器人的处理系统，诸如当地和/或地区气象信息，包括风速、温度、大气压和天气预报。其他提供器93能够提供当地和/或地区农业建议和信息，例如，产品的推荐剂量、在某种植物上施用处理产品的推荐、暂时禁止施用处理产品以及月相和星历表，尤其是日出和日落时间。
那些参数能够传输至机器人的处理系统，且用于确定用于每个植物生物体的最合适的处理工具。
例如，已知一些控制植物病害的产品仅在受限的温度范围内是有效的。该信息可用于在温度不在该范围内时，或者在天气预报指示温度很快将离开该范围时，防止使用该产品。
在降雨期间，如果湿度不在预定范围内，或者在降雨之前，也可以避免使用喷洒工具。
所喷洒的产品的量还可以适应环境参数，和/或适应待处理的每个第一植物生物体的大小。例如，更高的量的产品可用于处理大的植物生物体，和/或远离不同类型的生物体的生物体，和/或在温度高，或者将变得高时，用于补偿蒸发。
在待喷洒的不同产品之间的选择可以取决于所识别的植物的类型，或者取决于上述距离及取决于环境参数。
远程计算装置9可以经由双向无线链路与机器人车辆5通信，以便将那些参数提供至机器人车辆，且从机器人车辆接收关于通过机器人车辆执行的处理的操作信息。操作参数可包括例如机器人或机器人装备的状况、机器人车辆位置、已经执行和/或计划的操作、工具状况、罐产品水平、施用的产品的量、电源的能量水平、太阳能面板的能量生产、化学产品的分配的估计减少。远程计算装置9还可请求机器人车辆5通过无线链路提供关于在耕种的区域内的种植物和植物生物体的信息，包括例如且不限于杂草的数目和/或位置、耕种的生物体的数目和/或定位、植物生物体生长、在所采集的图像内检测到的障碍的数目和定位、关于没成功移除的杂草的信息等。信息能够包括种植物部分的图像，其通过摄像机51采集，且最终通过计算机视觉系统56处理。
远程计算装置9还能用于远程地控制机器人车辆5。
合适的处理工具的选择还可取决于机器人车辆相对于第一植物生物体1的相对定位和/或取决于机器人车辆的速度。
合适的处理工具的选择还可取决于在预定义的时间段中待处理的植物生物体的估计数目。在可暂时地减慢对密集种植土地的处理的待处理的大量植物生物体的情形中，可因此设想用于暂时地维持或加速机器人车辆的处理速度/速率的各种情形，例如：
-在杂草和最接近的耕种的植株之间的距离高于用于使用物理工具的最小阈值和用于使用非选择性除草剂的最小阈值时，能够代替机械工具选择并使用施用非选择性除草剂的喷洒工具；
-在杂草和最接近的耕种的植株之间的距离高于用于使用物理工具的最小阈值且小于用于使用非选择性除草剂的最小阈值时，能够代替机械工具选择并使用施用选择性除草剂的喷洒工具。
在杂草的大小要求通过物理工具施加的更明显的物理处理的情形中，能够选择施用选择性除草剂的喷洒工具或施用非选择性除草剂的喷洒工具（取决于在杂草和最接近的耕种的植株之间的距离），用于暂时地维持或加速机器人车辆的处理速度/速率。
合适的处理工具的选择还可取决于机器人车辆的可用电能。例如，在机器人的剩余电力时下降至预定阈值时，能够在合适的工具的子组之间选择功率消耗更少的工具以消除或杀死杂草，例如：
-在杂草和最接近的耕种的植株之间的距离高于用于使用物理工具和用于使用非选择性除草剂两者的最小阈值时，在物理工具和施用非选择性除草剂的喷洒工具之间消耗电力更少的工具能够被选择且用于消除或杀死杂草；
-在杂草和最接近的耕种的植株之间的距离高于用于使用物理工具的最小阈值但是小于用于使用非选择性除草剂的最小阈值时，在物理工具和施用选择性除草剂的喷洒工具之间消耗电力更少的工具能够被选择且用于消除或杀死第一植物生物体。
有利地，机器人车辆布置成计算在待处理的植物生物体之间的最短距离，以便最大化在一定时间段内铰接臂的操作次数。机器人车辆的移位速度能够被调整，以便优化处理的执行。举例来说，在待处理的植物植株的数目高时，机器人可以减速，以便给铰接臂更多时间来执行各个操作。机器人车辆的移位速度能够被调整，以便减少机器人车辆的电气消耗，例如，在不利的照度状况的情形中。此外，在高密度的植物生物体待处理的情形中，或者在低可用能量的情形中，能够选择允许更快的处理和/或允许减少电气消耗的处理工具。在通过处理工具（尤其是通过物理或机械工具）难以有效到达植物生物体的情形中，能够选择允许有效地到达植物生物体的处理工具。
图6示意性地示出用于植物生物体的处理的机器人车辆的导航方法。如所述的该方法此后能够与如先前描述的机器人车辆和方法，或者与不同的机器人车辆或方法一起使用。
沿着期望的导航路径7的导航基于车辆的位置的连续确定。附图标记71示出车辆在地面的表面上的第一位置71，附图标记72是相继的第二位置73，且附图标记73是相继的第三位置73。
利用卫星导航系统，诸如GPS、格罗纳斯或伽利略系统确定车辆的位置的粗略估计。该基于卫星的导航系统用于机器人的绝对定位，且用于控制其期望轨迹，如例如通过机器人的操作员提前限定的。在一个实施例中，操作员利用远程计算装置9限定耕种的土地的大小、形状和位置，以及在排之间的距离，且机器人车辆的处理系统提前确定大致最优轨迹。
然后通过处理系统计算机器人车辆的移位的更精细确定，所述处理系统使用计算机视觉以分析通过摄像机51或通过额外的专用摄像机捕捉的多个系列帧511、512、513。该计算机视觉系统比较在相继的时间间隔Ti、Ti+1、Ti+2处捕捉的相继的图像中的参考特征8的位置，以便确定机器人车辆在那些帧之间的移位711、721、731。能够在相继的图像511、512、513中跟踪各种特征，例如，植物生物体、叶片的边缘、禾秆以及无机生物体和如地面裂纹、石头等的土壤特征。
额外地，诸如加速度计或陀螺仪的惯性系统能够用于检测机器人车辆的移位，以及修正通过卫星定位系统和通过计算机视觉系统确定的位置。
机器人车辆的移位的该更精细估计能够用于修正或精确确定通过卫星定位系统确定的位置。其还能用于使机器人车辆的移位与耕种的植株的排对准，例如以便限定在排之间居中的机器人车辆的轨迹71，且最小化处理工具的移位。
通过摄像机51捕捉的图像能够包括在机器人车辆前面的地面的一部分。在机器人车辆朝该部分移位之后，在该部分中的植物生物体只能在稍后阶段由车辆上的机器人接近。通过计算机视觉系统，且可选地通过惯性传感器来确定该移位的方向和幅度。
1第一植物生物体
11第一植物生物体的叶子
12第一植物生物体的根部
13第一植物生物体的树干
2第二植物生物体
21第二植物生物体的叶子
22第二植物生物体的根部
23第二植物生物体的树干
3植物生物体
31耕种的植株
32杂草
4在第一和第二植物生物体之间的距离
41围绕第一植物生物体的操作区域
42阈值
5机器人车辆
51摄像机
511-3图像
52铰接臂
521远侧末端
522近侧末端
53处理工具
531物理处理工具
5311杆
5312旋转轴线
5313终端部分
5314刀片
532第一喷洒处理工具
5321喷嘴
5322泵
5323管
533第二喷洒处理工具
5331喷嘴
5332泵
5333管
54处理工具组
55全球导航卫星系统
56计算机视觉系统
57无线通信单元
58太阳能面板
59电力供应
500驱动马达
6地面
61地面的表面
7限定的导航路径
71在时间Ti和Ti+1之间的实际导航路径
711机器人在时间Ti+1时的位置
72在时间Ti+1和Ti+2之间的实际导航路径
721机器人在时间Ti+2时的位置
73在时间Ti+2和Ti+3之间的实际导航路径
731机器人在时间Ti+3时的位置
74开始位置
75目的地位置
8视觉特征
81石头
82地面裂纹
83禾秆
9远程计算装置
91传感器
92气象站
Ti时间间隔Ti
Ti+i时间间隔Ti+i
Ti+2时间间隔Ti+2
S1捕捉至少第一植物生物体的图像的步骤
S2确定在第一植物生物体和第二植物生物体之间的距离的步骤
S3选择处理工具的步骤
S21确定第一植物生物体的一部分的位置的步骤
S22确定第二植物生物体的一部分的位置的步骤
S27确定一组植物生物体中相对于第一植物生物体最靠近的植物生物体的步骤
S28确定各种第一植物生物体的步骤
S29确定接近第一植物生物体的各种植物生物体的步骤
S31选择第一预定义处理工具或选择包括在工具的第一子组中的工具的步骤
S32选择第二预定义处理工具或选择包括在工具的第二子组中的工具的步骤
S33收集处理工具的操作范围的指示的步骤
S34确定处理工具的组54中的处理工具的子组的步骤；
S35从处理工具的子组选择处理工具的步骤
S36确定所选择的处理工具相对于第一植物生物体的相对定位的步骤。

Claims (18)

1.一种使用机器人（5）自动处理杂草（1）的方法，所述方法包括：
利用所述机器人（5）上的摄像机（51）捕捉杂草（1）的图像的步骤；
利用所述图像确定在所述杂草（1）和耕种的植株（2）之间的距离（4）的步骤；及
根据所述距离（4），从用于处理所述杂草（1）的所述机器人的一组处理工具（54）中选择处理工具（53）的步骤。
2.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述距离是在所述杂草和耕种的植株之间的最小距离。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述处理所述杂草包括用于移除或杀死所述杂草（1）的物理或化学处理。
4. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述一组处理工具（54）包括物理工具（531）和喷洒工具（532、533），所述喷洒工具（532、533）用于施用适于杀死所述杂草（1）的流体产品，例如除草剂。
5.根据前述权利要求所述的方法，其中，选择的所述步骤包括
在所述距离低于第一阈值时，选择用于施用选择性除草剂的所述喷洒工具（532）。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，选择的所述步骤包括
在所述距离高于所述第一阈值时，选择所述物理工具（531）。
7. 根据权利要求4至6中的一项所述的方法，其中，所述一组处理工具（54）还包括适用于施用非选择性除草剂的第二喷洒工具（533）。
8.根据前述权利要求所述的方法，其中，选择的所述步骤包括
在所述距离大于所述第一阈值时，选择所述第二喷洒工具（533）和/或所述物理工具（531）。
9.根据权利要求4至8中的一项所述的方法，其中，所述物理工具（531）是机械切割或根除工具、发射电磁辐射的光学工具、发射放电的电气工具或热辐射工具。
10.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述机械工具（531）包括杆（5311），其布置成围绕旋转轴线（5312）旋转且具有布置成相对于所述旋转轴线轴向地刺入地面（6）的表面（61）的终端部分（5313）；以及其中，所述终端部分（5313）包括相对于所述旋转轴线独特且径向延伸的刀片（5114）。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的方法，其中，从所述机器人的所述一组处理工具（54）中选择所述处理工具（53）的所述步骤还取决于在预定义时间段中待处理的杂草的估计数目。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的方法，其中，所述机器人是电气驱动的；以及其中，从所述机器人的所述一组处理工具（54）中选择所述处理工具（53）的所述步骤还取决于所述机器人车辆的可用电能。
13.一种用于执行根据权利要求1至12中的一项所述的方法的机器人车辆（5），其包括：
用于捕捉图像的图像采集装置（51）；
计算机视觉系统（56），其布置用于从所述图像确定在杂草（1）和耕种的植株（2）之间的距离（4）；
选择系统，其布置用于根据所述距离从用于处理所述杂草的一组（54）处理工具中选择处理工具（53）；以及
工具支撑系统，其布置成支撑所述处理工具（53）并且布置成相对于所述机器人车辆（5）移动所述处理工具的至少操作末端（5311、5313、5314、5321、5322、5331）。
14.根据前述权利要求所述的机器人车辆，其中，所述工具支撑系统包括至少铰接臂（52），尤其是Δ机器人臂，其支撑所述处理工具中的至少一些。
15.根据权利要求13或14所述的机器人车辆，其中，所述一组处理工具（54）包括物理工具（531）和喷洒工具（532、533），所述喷洒工具（532、533）用于施用适于杀死所述杂草（1）的流体产品，例如除草剂。
16.根据权利要求13至15中的一项所述的机器人车辆，其中，所述工具包括用于施用选择性除草剂的第一喷洒工具（532）和用于施用非选择性除草剂的第二喷洒工具（533）。
17.根据权利要求13至16中的一项所述的机器人车辆，其中，所述工具包括至少一个喷洒工具（532），所述喷洒工具包括泵（5322）和支撑在铰接臂（52）的远侧末端（521）上的喷嘴（5321）。
18.一种用于自动处理杂草的布置，其包括：远程计算装置（9）和根据权利要求13至17中的一项所述的机器人车辆（5）；其中，所述机器人车辆进一步布置成通过无线链路发送数据至所述装置，其中，所述数据包括报告消息和/或采集的图像（511、512、513）。
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