CN109129573A - 一种旱作节水机器人竞赛场地 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旱作节水机器人竞赛场地，其特征在于，包括无人机信息采集模拟区和施水作业模拟区，所述施水作业模拟区包括自动渗灌区、树苗灌溉区、大田灌溉区和随机灌溉区；所述无人机信息采集模拟区包括相应的自动渗灌旱情采集区、树苗灌溉旱情采集区、大田灌溉旱情采集区和随机灌溉旱情采集区。所述无人机信息采集模拟区内的每个旱情采集区均包括多个区域以与相对应灌溉区内的多个分区相对应，所述每个旱情采集区内的各个区域分别采用不同的颜色以模拟相对应灌溉区内各分区不同的干旱程度。本发明模拟了现实旱作节水环境中大部分影响因素，为旱作节水机器人的研发测试提供了一种更加便捷的测试环境。
Description
技术领域
本发明属于旱作农业作业技术领域，具体涉及一种旱作节水机器人竞赛场地。
背景技术
果蔬旱作节水具有环境多变性性和复杂性的特点，在实际的农业环境中，要完成果蔬旱作节水作业，机器人运动本体要进行导航地图构建、定位，进行运动轨迹规划，解决农机模型与导航路径跟踪控制等问题；旱作节水机器人在作业路径规划，末端执行器的位姿控制时，要考虑旱作节水场地环境因子影响，考虑末端执行器不能工作在最佳工作位置的替代解决方案。因此，旱作节水机器人是工作于非结构环境中的光机电一体化产品，其结构和控制，比一般工业机器人要求高。研究旱作节水机器人，可以直接促进机构学、机器人学、传感器技术、测试技术、机器视觉、图形图像处理、控制理论、生物技术、栽培技术等相关领域的深入研究和应用，具有重要意义。所以，设计一种用于竞赛的旱作节水场地，模拟了现实旱作节水环境中大部分影响因素，为旱作节水机器人的研发测试提供了一种更加便捷的室内测试环境，具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明设计了一种旱作节水机器人竞赛场地，旨在提供一种用于竞赛的旱作节水场地，模拟了现实旱作节水环境中大部分影响因素，为旱作节水机器人的研发测试提供了一种更加便捷的测试环境。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种旱作节水机器人竞赛场地，包括无人机信息采集模拟区和施水作业模拟区，所述施水作业模拟区包括自动渗灌区、树苗灌溉区、大田灌溉区和随机灌溉区；所述无人机信息采集模拟区包括相应的自动渗灌旱情采集区、树苗灌溉旱情采集区、大田灌溉旱情采集区和随机灌溉旱情采集区。
进一步，所述无人机信息采集模拟区内的每个旱情采集区均包括多个区域以与相对应灌溉区内的多个分区相对应，所述每个旱情采集区内的各个区域分别采用不同的颜色以模拟相对应灌溉区内各分区不同的干旱程度。
进一步，所述无人机信息采集模拟区设置在封闭房间内，所述无人机信息采集模拟区还包括无人机起始区和无人机终止区。
进一步，所述自动渗灌区包括自动渗灌信息收集区和多个渗灌分区，每个渗灌分区均设置有多个信号提示灯和语音播报音响；所述自动渗灌信息收集区接收无人机发送的所述自动渗灌区内各分区的干旱程度信息，并通过相对应分区内的语音播报音响进行播报，同时点亮相对应分区内的相应数量的信号提示灯，并控制相对应分区内的喷水装置的喷水动作及喷水时间。
进一步，所述每个渗灌分区内的信号提示灯有三个，设置在同一立柱上； 一灯亮代表轻微干旱，两灯亮表示一般干旱，三灯亮表示特别干旱。
进一步，所述树苗灌溉区的中间道路设置有机器人行走引导线，中间道路两旁分别设有整齐排列的树苗模型；所述树苗灌溉区沿着其中间道路走向被分割成多个灌溉分区。
进一步，所述大田灌溉区的中间道路两旁为大田作物区，中间道路上设置有坡道；所述大田灌溉区沿着其中间道路走向被分割成多个灌溉分区。
进一步，所述随机灌溉区沿机器人走向被分割成多个灌溉分区；所述随机灌溉区的各个灌溉分区内分别随机的分布有若干树苗模型。
进一步，所述树苗模型包括底盆及设置在所述底盆内的模拟树干。
进一步，所述自动渗灌区、树苗灌溉区、大田灌溉区和随机灌溉区依次排成一列，所述树苗灌溉区的入口处设置机器人出发区，所述大田灌溉区的出入口处以及所述随机灌溉区的入口处设置有转向提示线，所述随机灌溉区的出口处设置有机器人停止区。
进一步，所述场地地面设置有绿色地毯。
进一步，所述场地周围设置有一体化围墙。
进一步，所述围墙高20CM。
进一步，所述机器人行走引导线为宽度 24mm的白色亚光纸条。
该旱作节水机器人竞赛场地具有以下有益效果：
（1）本发明模拟了现实旱作节水环境中大部分影响因素，为旱作节水机器人的研发测试提供了一种更加便捷的室内测试环境。
（2）本发明中，旱作节水场地以绿色地毯和木质器材为主，可重复利用。
附图说明
图1：本发明实施方式中旱作节水机器人竞赛场地的整体布局示意图；
图2：本发明实施方式中施水作业区的布局示意图；
图3：本发明实施方式中无人机信息采集区的布局示意图；
图4：本发明实施方式中坡道Ⅰ的结构示意图；
图5：本发明实施方式中坡道Ⅱ的结构示意图；
图6：本发明实施方式中树苗模型的结构示意图；
图7：本发明实施方式中信号提示灯的结构示意图。
附图标记说明：
1—围墙；2—无人机信息采集模拟区；21—无人机起始区；22—自动渗灌区旱情采集区；23—树苗灌溉区旱情采集区；24—大田灌溉区旱情采集区；25—随机灌溉区旱情采集区；26—无人机终止区；3—施水作业模拟区；31—自动渗灌区；311—信号提示灯；312—语音播报音响；313—自动渗灌信息收集区；32—树苗灌溉区；33—大田灌溉区；331—大田作物区；332—坡道Ⅰ；333—坡道Ⅱ；34—随机灌溉区；4—机器人出发区；5—机器人停止区；6—树苗模型；61—模拟树干；62—底盆；7—机器人行走引导线；8—转向提示线。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明：
图1至图6示出了本发明旱作节水机器人竞赛场地的具体实施方式。图1是本实施方式中旱作节水机器人竞赛场地的整体布局示意图；图2是本实施方式中施水作业区的布局示意图；图3是本实施方式中无人机信息采集区的布局示意图；图4-5是本实施方式中坡道的结构示意图；图6是本实施方式中树苗模型的结构示意图；图7是本实施方式中信号提示灯的结构示意图。
如图1、图2和图3所示，本实施方式中的旱作节水机器人竞赛场地，包括无人机信息采集模拟区2和施水作业模拟区3，施水作业模拟区3包括自动渗灌区31、树苗灌溉区32、大田灌溉区33和随机灌溉区34；无人机信息采集模拟区2包括自动渗灌旱情采集区22、树苗灌溉旱情采集区23、大田灌溉旱情采集区24和随机灌溉旱情采集区25。
优选地，如图3所示，无人机信息采集模拟区2内的每个旱情采集区均包括多个区域以与相对应灌溉区内的多个分区相对应，每个旱情采集区内的各个区域分别采用不同的颜色以模拟相对应灌溉区内各分区不同的干旱程度。
优选地，无人机信息采集模拟区2设置在封闭房间内，无人机信息采集模拟区2还包括无人机起始区21和无人机终止区26。
优选地，自动渗灌区31包括自动渗灌信息收集区313和多个渗灌分区，每个渗灌分区均设置有多个信号提示灯311和语音播报音响312；自动渗灌信息收集区313接收无人机发送的自动渗灌区31内各分区的干旱程度信息，并通过相对应分区内的语音播报音响312进行播报，同时点亮相对应分区内的相应数量的信号提示灯313，并控制相对应分区内的喷水装置的喷水动作及喷水时间，如图2所示。
优选地，每个渗灌分区内的信号提示灯311有三个，设置在同一立柱上，如图7所示； 一灯亮代表轻微干旱，两灯亮表示一般干旱，三灯亮表示特别干旱。本实施例中，每个渗灌分区内均采用三色的led灯柱作为信号提示灯。
优选地，树苗灌溉区32的中间道路设置有机器人行走引导线7，中间道路两旁分别设有整齐排列的树苗模型6，各树苗模型6到机器人行走引导线7的距离相等且已知；树苗灌溉区32沿着其中间道路走向被分割成多个灌溉分区，如图2所示，根据不同的旱情，旱作机器人对不同区域进行不同程度的施水。
优选地，大田灌溉区33的中间道路两旁为大田作物区331，中间道路上设置有坡道；大田灌溉区33沿着其中间道路走向被分割成多个灌溉分区，如图2所示。本实施例中，坡道有两个，分别是坡道Ⅰ332和坡道Ⅱ333，坡道Ⅰ332和坡道Ⅱ333的结构如图4和图5所示。旱作机器人根据无人机发送的大田灌溉区33干旱程度信息，越过坡道向前行走，在坡道上维持车身平稳并持续向大田作物区331施水，大田灌溉区33沿着其中间道路走向被分割成多个灌溉分区，根据不同的旱情，旱作机器人对不同区域进行不同程度的施水。
优选地，随机灌溉区34沿机器人走向被分割成多个灌溉分区；随机灌溉区34的各个灌溉分区内分别随机的分布有若干树苗模型6，各树苗模型6到机器人的距离不等且随机。根据不同的旱情，旱作机器人对不同区域的树苗模型6进行不同程度的施水。
本实施例中，树苗模型6包括底盆62及设置在底盆62内的模拟树干61，如图6所示。
本实施例中，自动渗灌区31、树苗灌溉区32、大田灌溉区33和随机灌溉区34依次排成一列，树苗灌溉区32的入口处设置机器人出发区4，大田灌溉区33的出入口处以及随机灌溉区34的入口处设置有转向提示线8，随机灌溉区34的出口处设置有机器人停止区5，如图2所示。
本实施例中，所述场地地面设置有绿色地毯。所述场地周围设置有一体化围墙1，围墙1高20CM。机器人行走引导线7为宽度 24mm的白色亚光纸条。
比赛时，首先，无人机从无人机起始区21出发，按照规定路线飞行经过自动渗灌旱情采集区22、树苗灌溉旱情采集区23、大田灌溉旱情采集区24和随机灌溉旱情采集区25并采集各区地面干旱程度信息，最终落在无人机终止区26；然后，无人机将采集到的各灌溉区内干旱程度信息发送给相应的自动渗灌信息收集区313和旱作机器人，自动渗灌信息收集区313接收无人机发送的自动渗灌区31内各分区的干旱程度信息，并通过相对应分区内的语音播报音响312进行播报，同时点亮相对应分区内的相应数量的信号提示灯313，并控制相对应分区内的喷水装置的喷水动作及喷水时间；旱作机器人接收无人机发送来的信息后，从机器人出发区4出发，依次经过树苗灌溉区32、大田灌溉区33和随机灌溉区34，并根据各灌溉区的干旱程度信息依次进行灌溉，针对不同旱情，完成精准施水，最后回到机器人停止区5。
本发明，模拟了现实旱作节水环境中大部分影响因素，为旱作节水机器人的研发测试提供了一种更加便捷的室内测试环境。
本发明，旱作节水场地以绿色地毯和木质器材为主，可重复利用。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种旱作节水机器人竞赛场地，其特征在于，包括无人机信息采集模拟区和施水作业模拟区，所述施水作业模拟区包括自动渗灌区、树苗灌溉区、大田灌溉区和随机灌溉区；所述无人机信息采集模拟区包括相应的自动渗灌旱情采集区、树苗灌溉旱情采集区、大田灌溉旱情采集区和随机灌溉旱情采集区。
2.根据权利要求1所述的旱作节水机器人竞赛场地，其特征在于，所述无人机信息采集模拟区内的每个旱情采集区均包括多个区域以与相对应灌溉区内的多个分区相对应，所述每个旱情采集区内的各个区域分别采用不同的颜色以模拟相对应灌溉区内各分区不同的干旱程度。
3.根据权利要求1或2所述的旱作节水机器人竞赛场地，其特征在于，所述无人机信息采集模拟区设置在封闭房间内，所述无人机信息采集模拟区还包括无人机起始区和无人机终止区。
4.根据权利要求1或2所述的旱作节水机器人竞赛场地，其特征在于，所述自动渗灌区包括自动渗灌信息收集区和多个渗灌分区，每个渗灌分区均设置有多个信号提示灯和语音播报音响；所述自动渗灌信息收集区接收无人机发送的所述自动渗灌区内各分区的干旱程度信息，并通过相对应分区内的语音播报音响进行播报，同时点亮相对应分区内的相应数量的信号提示灯，并控制相对应分区内的喷水装置的喷水动作及喷水时间。
5.根据权利要求4所述的旱作节水机器人竞赛场地，其特征在于，所述每个渗灌分区内的信号提示灯有三个，设置在同一立柱上； 一灯亮代表轻微干旱，两灯亮表示一般干旱，三灯亮表示特别干旱。
6.根据权利要求1、2或5所述的旱作节水机器人竞赛场地，其特征在于，所述树苗灌溉区的中间道路设置有机器人行走引导线，中间道路两旁分别设有整齐排列的树苗模型；所述树苗灌溉区沿着其中间道路走向被分割成多个灌溉分区。
7.根据权利要求1、2或5所述的旱作节水机器人竞赛场地，其特征在于，所述大田灌溉区的中间道路两旁为大田作物区，中间道路上设置有坡道；所述大田灌溉区沿着其中间道路走向被分割成多个灌溉分区。
8.根据权利要求1、2或5所述的旱作节水机器人竞赛场地，其特征在于，所述随机灌溉区沿机器人走向被分割成多个灌溉分区；所述随机灌溉区的各个灌溉分区内分别随机的分布有若干树苗模型。
9.根据权利要求6或8所述的旱作节水机器人竞赛场地，其特征在于，所述树苗模型包括底盆及设置在所述底盆内的模拟树干。
10.根据权利要求1至9任一所述的旱作节水机器人竞赛场地，其特征在于，所述自动渗灌区、树苗灌溉区、大田灌溉区和随机灌溉区依次排成一列，所述树苗灌溉区的入口处设置机器人出发区，所述大田灌溉区的出入口处以及所述随机灌溉区的入口处设置有转向提示线，所述随机灌溉区的出口处设置有机器人停止区。
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