CN110908400A - 一种基于无人机的智能养蜂机器人系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于物联网、人工智能大数据及无人机飞行控制技术领域，具体涉及一种基于无人机的智能养蜂机器人系统，包括：多个智能蜂箱、蜂箱数据采集机器人、蜂箱搬运机器人和远程管理终端；所述多个智能蜂箱、蜂箱数据采集机器人和蜂箱搬运机器人分别通过长距离通信方式与远程管理终端连接；该智能蜂箱，用于将实时采集蜂箱的生物物理及采蜜数据和智能蜂箱的位置信息传送至远程管理终端；所述蜂箱数据采集机器人，用于定期读取无法定向传送待采集的智能蜂箱采集的生物物理及采蜜数据，并通过长距离通信方式将生物物理及采蜜数据实时回传至远程管理终端；所述蜂箱搬运机器人，用于将待搬运的智能蜂箱抓取、锁定、搬运至预先设定的目标区域，释放蜂箱并放飞蜜蜂。
Description
技术领域
本发明属于农业养蜂设备技术领域，具体涉及一种基于无人机的智能养蜂机器人系统及其方法。
背景技术
目前，蜂业的智能化还处于起步阶段。我国已成为世界第一养蜂大国，蜂产品产量均位列世界第一，蜂业正处在转型升级的关键时刻，创新驱动是实现蜂产业由大变强的必有之路。
养蜂业在我国有悠久的历史，也是农业部门重点扶持的产业。传统的蜜蜂养殖业主要靠人工定时巡视、查看蜜蜂状态，工作效率低，劳动强度大，且还干扰蜜蜂的正常活动，而且在野外山区深山老林里，因花儿没有受到污染，蜜蜂酿的蜂蜜才纯正。但在野外山区深山老林里，蜂场间隔数公里交通不便，蜂农甚至无法进入蜂场，再加上信号不好，给蜂农放蜂等交通以及蜜蜂情况的及时获取等带来不便。
发明内容
本发明的目的在于，为解决现有技术存在上述缺陷，本发明提出了一种基于无人机的智能养蜂机器人系统，通过该系统实现自动放蜂、蜜蜂健康状态及产蜜情况的及时获取，达到无人化养蜂，一方面解决了在野外深山老林无人区，蜂农所遇到的交通不便、通信不畅问题，另一方面解决了在野外深山老林有人区，人工劳动力浪费问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于无人机的智能养蜂机器人系统，其特征在于，其包括：多个智能蜂箱、蜂箱数据采集机器人、蜂箱搬运机器人和远程管理终端；所述多个智能蜂箱、蜂箱数据采集机器人和蜂箱搬运机器人分别通过长距离通信方式与远程管理终端连接；
所述智能蜂箱，用于将实时采集蜂箱的生物物理及采蜜数据和智能蜂箱的位置信息传送至远程管理终端；
所述蜂箱数据采集机器人，用于在通信不畅情况下，通过短距离通信方式，根据获取的待采集的智能蜂箱的位置信息和远程管理终端发送的数据采集指令，定期读取无法定向传送待采集的智能蜂箱采集的生物物理及采蜜数据，并通过长距离通信方式将生物物理及采蜜数据实时回传至远程管理终端；
所述蜂箱搬运机器人，用于在交通不便情况下，根据获取的待搬运的智能蜂箱的位置信息和远程管理终端发送的蜂箱搬运指令，将待搬运的智能蜂箱抓取、锁定、搬运至预先设定的目标区域并放飞蜜蜂进行采蜜；
所述远程管理终端，用于接收多个智能蜂箱发送的生物物理及采蜜数据和对应的智能蜂箱的位置信息，并监测每个智能蜂箱是否发送对应的生物物理及采蜜数据；还用于发送数据采集指令至蜂箱数据采集机器人和发送蜂箱搬运指令至蜂箱搬运机器人。
作为上述技术方案的改进之一，所述智能蜂箱包括：蜂箱、多个安装在蜂箱上的传感器和GPS定位器，用于将采集蜂箱的生物物理及采蜜数据和智能蜂箱的位置信息实时发送至远程管理终端，所述生物物理及采蜜数据包括：蜂箱内的温度、湿度、噪声信息、蜂箱重量和产蜜量。
作为上述技术方案的改进之一，所述蜂箱数据采集机器人为搭载智能蜂箱信息采集设备的无人机；
作为上述技术方案的改进之一，所述蜂箱数据采集机器人包括：数据采集飞行器平台、任务设备、地面站和飞行保障设备；
所述数据采集飞行器平台，用于根据地面站发送的遥控指令，将无人机飞行至无法定向传送生物物理及采蜜数据的智能蜂箱，完成飞行任务；
所述任务设备，用于在通信不畅情况下，通过短距离通信方式，利用智能蜂箱信息采集设备，定期读取无法定向传送智能蜂箱采集的生物物理及采蜜数据，并将其发送至地面站；
所述地面站，用于根据获取的智能蜂箱的位置信息，发送遥控指令至数据采集飞行器平台；通过长距离通信方式将接收的采集的生物物理及采蜜数据实时回传至远程管理终端；
所述飞行保障设备，用于对蜂箱数据采集机器人进行组装、日常维护和保养、现场维修。
作为上述技术方案的改进之一，所述蜂箱搬运机器人为可搭载蜂箱自动装卸装置的无人机，实现对待搬运的智能蜂箱的抓取、锁定、搬运、释放。
作为上述技术方案的改进之一，所述蜂箱搬运机器人包括：飞行器平台、地面站设备和飞行保障设备；
所述飞行器平台，用于接收地面站发送的遥控指令，将无人机飞行至待搬运的智能蜂箱进行抓取、锁定；
所述地面站设备，用于根据获取的待搬运的智能蜂箱的位置信息，发送遥控指令至飞行器平台；还用于在交通不便的情况下，将抓取、锁定后的待搬运的智能蜂箱搬运至预先设定的目标区域，并利用蜂箱自动装卸装置释放蜂箱，放飞蜜蜂；
所述飞行保障设备，用于对蜂箱搬运机器人进行组装、日常维护和保养、现场维修。
作为上述技术方案的改进之一，所述远程管理终端为平板电脑、手机或工业电脑笔记本。
本发明还提供了一种基于无人机的智能养蜂机器人系统的方法，该方法通过上述系统来实现，该方法包括：
远程管理终端接收每个智能蜂箱发送的生物物理及采蜜数据和对应的智能蜂箱的位置信息，并判断每个智能蜂箱是否发送生物物理及采蜜数据；
如果某一个智能蜂箱无法传送该蜂箱内的生物物理及采蜜数据传送至远程管理终端，则该远程管理终端发送数据采集指令给蜂箱数据采集机器人；
所述蜂箱数据采集机器人接收远程管理终端发送的数据采集指令，并根据待采集的智能蜂箱的位置信息，飞至待采集的智能蜂箱所在的位置，通过短距离通信方式，利用智能蜂箱信息采集设备采集待采集的智能蜂箱的生物物理及采蜜数据，并飞至通信顺畅的地方，再通过长距离移动通信方式将生物物理及采蜜数据实时回传至远程管理终端；
所述蜂箱搬运机器人接收远程管理终端发送的蜂箱搬运指令，飞至待搬运的智能蜂箱所在的位置，利用蜂箱自动装卸装置，进行待搬运的智能蜂箱的抓取与锁定，并将其带箱搬运至预先设定的目标区域，释放蜂箱，并放飞蜜蜂进行采蜜，实现无人化放蜂。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明的系统通过利用物联网、卫星定位、人工智能大数据及无人机飞行控制，基于蜂箱数据采集机器人以及蜂箱搬运机器人，实现自动放蜂、以及蜂箱生物物理及采蜜数据的实时读取，达到无人化养蜂；既解决了在野外深山老林无人区，蜂农所遇到的交通不便、通信不畅问题，又解决了在野外深山老林有人区，人工劳动力浪费问题，从而实现智能化的蜂箱管理。
附图说明
图1为本发明的一种基于无人机的智能养蜂机器人系统的结构示意图；
图2为本发明的一种基于无人机的智能养蜂机器人系统的蜂箱数据采集机器人的结构示意图；
图3为本发明的一种基于无人机的智能养蜂机器人系统的蜂箱搬运机器人的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明提供了一种基于无人机的智能养蜂机器人系统，解决了针对野外山区深山老林原生态环境“难养蜂、产好蜜”需求以及养蜂人老龄化、养蜂成本高的问题，利用物联网、卫星定位、人工智能大数据及无人机飞行控制的先进技术，通过包括蜂箱数据采集机器人和蜂箱搬运机器人的智能养蜂机器人，构建智能养蜂机器人系统，实现包括自动放蜂、以及通信不畅情况下蜂箱生物物理参数的读取等无人化养蜂，一方面解决在野外深山老林无人区，蜂农所遇到的交通不便、通信不畅问题，另一方面解决在野外深山老林有人区，人工劳动力浪费问题，促进传统蜂业向规模化、信息化、智能化的智慧蜂业转型升级。
如图1所示，所述智能养蜂机器人系统包括：多个智能蜂箱、蜂箱数据采集机器人、蜂箱搬运机器人和远程管理终端；所述多个智能蜂箱、蜂箱数据采集机器人和蜂箱搬运机器人分别通过长距离通信方式与远程管理终端连接；其中，所述长距离通信为GPS移动网络；
所述智能蜂箱，用于将实时采集蜂箱的生物物理及采蜜数据和智能蜂箱的位置信息传送至远程管理终端；
具体地，所述智能蜂箱包括：蜂箱、多个安装在蜂箱上的传感器和GPS定位器，用于将采集蜂箱的生物物理及采蜜数据和智能蜂箱的位置信息实时发送至远程管理终端，所述生物物理及采蜜数据包括：蜂箱内的温度、湿度、噪声信息、蜂箱重量和产蜜量。
所述蜂箱数据采集机器人，用于在通信不畅情况下，通过短距离通信方式，根据获取的待采集的智能蜂箱的位置信息和远程管理终端发送的数据采集指令，定期读取无法定向传送待采集的智能蜂箱采集的生物物理及采蜜数据，并通过长距离通信方式将生物物理及采蜜数据实时回传至远程管理终端；其中，所述通信不畅情况具体指没有网络信号或网络传输速度或当前网络传输速度＜2Mbit/s；
具体地，如图2所示，所述蜂箱数据采集机器人为搭载智能蜂箱信息采集设备的无人机，能蜂箱信息采集设备实时采集智能蜂箱中的生物物理及采蜜数据。
如图2所示，所述蜂箱数据采集机器人包括：数据采集飞行器平台、任务设备、地面站和飞行保障设备；
所述数据采集飞行器平台，用于根据地面站发送的遥控指令，将无人机飞行至无法定向传送生物物理及采蜜数据的智能蜂箱，完成飞行任务；
具体地，通过驱动无人机执行飞行任务，根据地面站发送的遥控指令，将无人机飞行至无法定向传送生物物理及采蜜数据的智能蜂箱；同时控制无人机的俯仰角、偏航角、滚转角、速度和高度；实现稳定的飞行和精确的生物物理及采蜜数据采集，数据采集机器人与地面站之间的通信和信息传输，便于实时控制。
所述任务设备，用于在通信不畅情况下，通过短距离通信方式，利用智能蜂箱信息采集设备，定期读取无法定向传送智能蜂箱采集的生物物理及采蜜数据，并将其发送至地面站；
其中，在本实施例中，所述智能蜂箱信息采集设备为高清可见光相机；高速精准地、实时控制可见光相机在剧烈晃动下仍保持相对稳定，通过短距离通信方式，定期读取无法定向传送智能蜂箱采集的生物物理及采蜜数据，并将其发送至地面站；所述可见光相机为10倍变焦、实现高清1080P录像的高清相机，支持无线图传实时控制与传输。所述任务设备集摄像、拍照、自稳功能于一体。在其他具体实施例中，所述任务设备也可根据任务需求进行选择性挂载。
所述地面站，用于根据获取的智能蜂箱的位置信息，发送遥控指令至数据采集飞行器平台；通过长距离通信方式将接收的采集的生物物理及采蜜数据实时回传至远程管理终端；
所述飞行保障设备，用于对蜂箱数据采集机器人进行组装、日常维护和保养、现场维修。
所述蜂箱搬运机器人，用于在交通不便情况下，根据获取的待搬运的智能蜂箱的位置信息和远程管理终端发送的蜂箱搬运指令，将待搬运的智能蜂箱抓取、锁定、搬运至预先设定的目标区域并释放蜂箱，进而放飞蜜蜂进行采蜜，实现无人化放蜂和获得更高质量的蜂蜜；
其中，所述蜂箱搬运机器人为可搭载蜂箱自动装卸装置的无人机，实现对待搬运的智能蜂箱的抓取、锁定、搬运、释放。其中，所述蜂箱自动装卸装置为本领域技术人员公知的现有的机械装置，该装置根据智能蜂箱的外形尺寸的特点制作而成的装卸装置，并建立现有的机械结构的动力学模型，并以此为基础进行动力学性能分析和优化，提高该机械装置的动态性能，同时适配相应的、现有的、公知的控制、识别算法，提高抓取的稳定性与准确率。同时利用抓取成功的受力、结构等变化为条件，进行装卸装置的抓取、锁定、带飞、释放；
具体地，当需要将某一蜂箱放置于预先设定的目标区域时，该目标区域属于交通不便的区域，即养蜂人无法人为去搬运和释放，该远程管理终端发送蜂箱搬运指令给蜂箱搬运机器人，蜂箱搬运机器人接收蜂箱搬运指令，飞至此蜂箱所在的位置上空，发挥本身具备的大载重能力，利用蜂箱自动装卸装置，进行智能蜂箱的抓取与锁紧，并将其带箱至预先设定的目标区域进行释放蜂箱并放飞蜜蜂，完成智能蜂箱的无人化搬运，实现无人化放蜂。
如图3所示，所述蜂箱搬运机器人包括：飞行器平台、地面站设备和飞行保障设备；
所述飞行器平台，用于接收地面站发送的遥控指令，将无人机飞行至待搬运的智能蜂箱进行抓取、锁定；
所述地面站设备，用于根据获取的待搬运的智能蜂箱的位置信息，发送遥控指令至飞行器平台；还用于在交通不便的情况下，将抓取、锁定后的待搬运的智能蜂箱搬运至预先设定的目标区域，并利用蜂箱自动装卸装置释放蜂箱，放飞蜜蜂；
所述飞行保障设备，用于对蜂箱搬运机器人进行组装、日常维护和保养、现场维修。
所述远程管理终端，用于接收多个智能蜂箱发送的生物物理及采蜜数据和对应的智能蜂箱的位置信息，并监测每个智能蜂箱是否发送对应的生物物理及采蜜数据；还用于发送数据采集指令至蜂箱数据采集机器人和发送蜂箱搬运指令至蜂箱搬运机器人。
所述远程管理终端为平板电脑、手机或工业电脑笔记本。
本发明还提供了一种基于无人机的智能养蜂机器人系统的方法，该方法通过上述系统来实现，该方法包括：
远程管理终端接收每个智能蜂箱发送的生物物理及采蜜数据和对应的智能蜂箱的位置信息，并判断每个智能蜂箱是否发送生物物理及采蜜数据；
如果某一个智能蜂箱无法传送该蜂箱内的生物物理及采蜜数据传送至远程管理终端，则该远程管理终端发送数据采集指令给蜂箱数据采集机器人；
所述蜂箱数据采集机器人接收远程管理终端发送的数据采集指令，并根据待采集的智能蜂箱的位置信息，飞至待采集的智能蜂箱所在的位置，通过短距离通信方式，利用智能蜂箱信息采集设备采集待采集的智能蜂箱的生物物理及采蜜数据，并飞至通信顺畅的地方，再通过长距离移动通信方式将生物物理及采蜜数据实时回传至远程管理终端；
所述蜂箱搬运机器人接收远程管理终端发送的蜂箱搬运指令，飞至待搬运的智能蜂箱所在的位置，利用蜂箱自动装卸装置，进行待搬运的智能蜂箱的抓取与锁定，并将其带箱搬运至预先设定的目标区域，并释放蜂箱，进而放飞蜜蜂进行采蜜，实现无人化放蜂。
在偏远山区的一个蜂场处，当某一智能蜂箱位置通信不畅时，蜂箱数据采集机器人根据远程管理终端发送的指令，将飞至该通信不畅的蜂箱所在的位置上空，通过短距离通信方式，利用智能蜂箱信息采集设备采集蜂箱的生物物理及采蜜数据，并飞至通信顺畅的地方，再通过长距离移动通信方式将生物物理及采蜜数据实时回传到远程管理终端；当需要将某一蜂箱放置于预先设定的目标区域时，蜂箱搬运机器人将飞至此蜂箱所在的位置上空，利用蜂箱自动装卸装置，进行智能蜂箱的抓取与锁紧，并将其带至预先设定的目标区域进行释放，实现无人化自动放蜂。
因此，本发明的系统与物联网、人工智能大数据及无人机飞行控制等现有技术相结合，以及通过蜂箱搬运机器人和蜂箱数据采集机器人，构建智能化、无人化养蜂机器人系统，实现自动放蜂、蜜蜂健康状态及产蜜情况的及时获取等，一方面解决了在野外深山老林无人区，蜂农所遇到的交通不便、通信不畅问题，另一方面解决了在野外深山老林有人区，人工劳动力浪费问题，有利于促进传统蜂业向规模化、信息化、智能化的智慧蜂业转型升级，推进我国蜂产业从大国走向强国。同时，随着深山养蜂蜂群数量扩大，通过蜜蜂授粉促进植物繁育，将进一步改善自然生态环境。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种基于无人机的智能养蜂机器人系统，其特征在于，其包括：多个智能蜂箱、蜂箱数据采集机器人、蜂箱搬运机器人和远程管理终端；所述多个智能蜂箱、蜂箱数据采集机器人和蜂箱搬运机器人分别通过长距离通信方式与远程管理终端连接；
所述智能蜂箱，用于将实时采集蜂箱的生物物理及采蜜数据和智能蜂箱的位置信息传送至远程管理终端；
所述蜂箱数据采集机器人，用于在通信不畅情况下，通过短距离通信方式，根据获取的待采集的智能蜂箱的位置信息和远程管理终端发送的数据采集指令，定期读取无法定向传送待采集的智能蜂箱采集的生物物理及采蜜数据，并通过长距离通信方式将生物物理及采蜜数据实时回传至远程管理终端；
所述蜂箱搬运机器人，用于在交通不便情况下，根据获取的待搬运的智能蜂箱的位置信息和远程管理终端发送的蜂箱搬运指令，将待搬运的智能蜂箱抓取、锁定、搬运至预先设定的目标区域并放飞蜜蜂进行采蜜；
所述远程管理终端，用于接收多个智能蜂箱发送的生物物理及采蜜数据和对应的智能蜂箱的位置信息，并监测每个智能蜂箱是否发送对应的生物物理及采蜜数据；还用于发送数据采集指令至蜂箱数据采集机器人和发送蜂箱搬运指令至蜂箱搬运机器人。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能蜂箱包括：蜂箱、多个安装在蜂箱上的传感器和GPS定位器，用于将采集蜂箱的生物物理及采蜜数据和智能蜂箱的位置信息实时发送至远程管理终端，所述生物物理及采蜜数据包括：蜂箱内的温度、湿度、噪声信息、蜂箱重量和产蜜量。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蜂箱数据采集机器人为搭载智能蜂箱信息采集设备的无人机。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述蜂箱数据采集机器人包括：数据采集飞行器平台、任务设备、地面站和飞行保障设备；
所述数据采集飞行器平台，用于根据地面站发送的遥控指令，将无人机飞行至无法定向传送生物物理及采蜜数据的智能蜂箱，完成飞行任务；
所述任务设备，用于在通信不畅情况下，通过短距离通信方式，利用智能蜂箱信息采集设备，定期读取无法定向传送智能蜂箱采集的生物物理及采蜜数据，并将其发送至地面站；
所述地面站，用于根据获取的智能蜂箱的位置信息，发送遥控指令至数据采集飞行器平台；通过长距离通信方式将接收的采集的生物物理及采蜜数据实时回传至远程管理终端；
所述飞行保障设备，用于对蜂箱数据采集机器人进行组装、日常维护和保养、现场维修。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蜂箱搬运机器人为可搭载蜂箱自动装卸装置的无人机，实现对待搬运的智能蜂箱的抓取、锁定、搬运、释放。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述蜂箱搬运机器人包括：飞行器平台、地面站设备和飞行保障设备；
所述飞行器平台，用于接收地面站发送的遥控指令，将无人机飞行至待搬运的智能蜂箱进行抓取、锁定；
所述地面站设备，用于根据获取的待搬运的智能蜂箱的位置信息，发送遥控指令至飞行器平台；还用于在交通不便的情况下，将抓取、锁定后的待搬运的智能蜂箱搬运至预先设定的目标区域，并利用蜂箱自动装卸装置释放蜂箱，放飞蜜蜂；
所述飞行保障设备，用于对蜂箱搬运机器人进行组装、日常维护和保养、现场维修。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程管理终端为平板电脑、手机或工业电脑笔记本。
8.一种基于无人机的智能养蜂机器人系统的方法，该方法通过上述权利要求1-7中任一所述的系统来实现，其特征在于，该方法包括：
远程管理终端接收每个智能蜂箱发送的生物物理及采蜜数据和对应的智能蜂箱的位置信息，并判断每个智能蜂箱是否发送生物物理及采蜜数据；
如果某一个智能蜂箱无法传送该蜂箱内的生物物理及采蜜数据传送至远程管理终端，则该远程管理终端发送数据采集指令给蜂箱数据采集机器人；
所述蜂箱数据采集机器人接收远程管理终端发送的数据采集指令，并根据待采集的智能蜂箱的位置信息，飞至待采集的智能蜂箱所在的位置，通过短距离通信方式，利用智能蜂箱信息采集设备采集待采集的智能蜂箱的生物物理及采蜜数据，并飞至通信顺畅的地方，再通过长距离移动通信方式将生物物理及采蜜数据实时回传至远程管理终端；
所述蜂箱搬运机器人接收远程管理终端发送的蜂箱搬运指令，飞至待搬运的智能蜂箱所在的位置，利用蜂箱自动装卸装置，进行待搬运的智能蜂箱的抓取与锁定，并将其带箱搬运至预先设定的目标区域，释放蜂箱，并放飞蜜蜂进行采蜜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200324 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |