CN114271118A - 阵列式作物处理装置、作物处理设备和作物处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了阵列式作物处理装置、作物处理设备和作物处理方法。本申请实施例提供的技术方案通过第一驱动机构、第二驱动机构和摆动驱动机构，控制作物处理机构在第一方向、第二方向和摆动方向上的移动，从而实现对作物处理机构的移动控制，在确定作业目标的位置时，控制作物处理机构移动至作业目标处，由作物处理机构对作业目标进行作业，不需要人工进行作物处理，有效解决现有技术中人力资源紧张，工作效率低的问题，通过机械的方式进行作物处理，提高作物处理的工作效率，降低人力成本。

Description

阵列式作物处理装置、作物处理设备和作物处理方法

技术领域

本申请实施例涉及作物处理技术领域，尤其涉及阵列式作物处理装置、作物处理设备和作物处理方法。

背景技术

在农作物的种植过程中，需要按时对农作物进行处理，例如棉花的打顶、采摘等。目前，对农作物的处理方法一般是人工处理。例如对棉花的人工打顶，一般是通过工作人员在每一株农作物上方，手动摘除农作物的顶芽。

但是，由于对农作物进行处理的窗口期较短，例如打顶的窗口期一般只有15天，人工处理的方式存在人力资源紧张，工作效率低的问题。

发明内容

本申请实施例提供阵列式作物处理装置、作物处理设备和作物处理方法，以解决现有技术中人力资源紧张，工作效率低的问题，通过机械的方式进行作物处理，提高作物处理的工作效率，降低人力成本。

在第一方面，本申请实施例提供了一种阵列式作物处理方法，包括安装基座、第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构和作物处理机构，其中：

所述第一驱动机构，安装于所述安装基座，并连接所述第二驱动机构，用于驱动所述第二驱动机构沿第一方向移动；

所述第二驱动机构，连接所述摆动驱动机构，用于驱动所述摆动驱动机构沿第二方向移动，所述第一方向和所述第二方向之间存在夹角；

所述摆动驱动机构，连接所述作物处理机构，用于驱动所述作物处理机构摆动。

在第二方面，本申请实施例提供了一种阵列式作物处理设备，包括控制装置、空间数字化检测装置和如第一方面所述的阵列式作物处理装置，所述空间数字化检测装置和所述控制装置连接，所述阵列式作物处理装置中的第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构和作物处理机构和所述控制装置连接，其中：

所述空间数字化检测装置，用于对作业区域进行空间数字化采集，得到作业区域信息；

所述控制装置，用于根据所述作业区域信息，确定所述作业区域中作业目标的作业位置信息；以及基于所述作业位置信息，控制所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述摆动驱动机构，以使所述作物处理机构移动至作业位置，并控制所述作物处理机构对所述作业目标进行作业。

在第三方面，本申请实施例提供了一种作物处理方法，用于控制如第二方面所述的阵列式作物处理设备，应用于控制装置，所述作物处理方法包括：

根据空间数字化检测装置生成的作业区域信息，确定作业区域中作业目标的作业位置信息；

基于所述作业位置信息，控制第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构，以使作物处理机构移动至作业位置；

在所述作物处理机构移动至作业位置时，控制所述作物处理机构对所述作业目标进行作业。

本申请实施例通过第一驱动机构、第二驱动机构和摆动驱动机构，控制作物处理机构在第一方向、第二方向和摆动方向上的移动，从而实现对作物处理机构的移动控制，在确定作业目标的位置时，控制作物处理机构移动至作业目标处，由作物处理机构对作业目标进行作业，不需要人工进行作物处理，有效解决现有技术中人力资源紧张，工作效率低的问题，通过机械的方式进行作物处理，提高作物处理的工作效率，降低人力成本。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种阵列式作物处理装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种作物处理机构的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种阵列式作物处理设备的结构框图；

图4是本申请实施例提供的多个阵列式作物处理装置的布置示意图；

图5是本申请实施例提供的一种作物处理方法的流程图；

图6是本申请实施例提供的另一种作物处理方法的流程图。

附图标记：100、阵列式作物处理装置；1、安装基座；2、第一驱动机构；3、第二驱动机构；4、摆动驱动机构；5、作物处理机构；51、作业基座；52、第一网格；53、第二网格；54、作业驱动机构；541、偏心凸轮；542、驱动电机；55、通孔；56、导向槽；200、控制装置；300、空间数字化检测装置；400、目标检测装置。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

图1给出了本申请实施例提供的一种阵列式作物处理装置的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的阵列式作物处理装置包括安装基座1、第一驱动机构2、第二驱动机构3、摆动驱动机构4和作物处理机构5。

其中，本实施例提供的第一驱动机构2安装于安装基座1(图1中安装基座1以桁架的形状为例进行实例，安装基座1的形状可根据实际需要进行设置)，并连接第二驱动机构3，用于驱动第二驱动机构3沿第一方向移动。第二驱动机构3连接摆动驱动机构4，用于驱动摆动驱动机构4沿第二方向移动，并且第一方向和第二方向之间存在夹角。摆动驱动机构4连接作物处理机构5，用于驱动作物处理机构5摆动，并且摆动的轴线与第二方向垂直，并且摆动形成的摆动平面与第一方向和第二方向平行。

可选的，对作业目标进行作业可以是对农作物进行打顶作业、采摘作业等，作业目标根据作业类型确定，例如对棉花等农作物进行顶芽打顶、棉花采摘等，对应的作业目标为农作物上的顶芽、棉花。相应的，作物处理机构5根据作业类型以及作业目标的特性进行设置，例如在作物处理机构5上设置用于切除顶芽的切割部件、摘除棉花的采摘部件等。

本实施例提供的阵列式作物处理装置在工作时，通过第一驱动机构2驱动第二驱动机构3沿第一方向移动，由第二驱动机构3带动摆动驱动机构4和作物处理机构5在第一方向上进行移动，实现对作物处理机构5在第一方向上的移动控制。进一步的，通过第二驱动机构3驱动摆动驱动机构4和作物处理机构5沿第二方向移动，由摆动驱动机构4带动作物处理机构5沿第二方向移动，实现对作物处理机构5在第二方向上的移动控制。进一步的，通过摆动驱动机构4驱动作物处理机构5在摆动，实现对作物处理机构5在的摆动控制。通过上述控制方式，实现对作物处理机构5在第一方向、第二方向以及摆动方向上的移动控制，从而将作物处理机构5移动至作业目标对应的位置，由作物处理机构5对作业目标进行作业。

在具体的实施方式中，阵列式作物处理装置在工作状态下，第一方向和第二方向分别为水平方向和竖直方向，对应的，摆动驱动机构4驱动作物处理机构5摆动所形成的平面与水平面垂直，即对作物处理装置的摆动方向是上下摆动。根据作业目标所在位置对应的作业位置信息，对第一驱动机构2、第二驱动机构3、摆动驱动机构4和作物处理机构5进行控制，将作物处理机构5摆动到水平的工作状态，并将作物处理机构5移动到作业目标处进行作业。例如，确定作业目标对应的坐标信息，该坐标信息包括第一方向信息(水平方向信息)和第二方向信息(竖直方向信息)，则通过摆动驱动机构4控制作物处理机构5摆动到水平的工作状态，通过第一驱动机构2控制作物处理机构5水平移动至第一方向信息对应的第一方向位置，通过第二驱动机构3控制作物处理机构5竖直移动至第二方向信息对应的第二方向位置，以使作物处理机构5移动到作业目标对应的位置。

在一个实施例中，在完成作物处理机构5对作业目标的作业后，通过摆动驱动机构4控制作物处理机构5摆动到向下垂的待工作状态，此时，残留在作物处理机构5上的物料将会掉落，减少残留在作物处理机构5上的物料对下一次作业的影响，保证作业效果。

上述，通过第一驱动机构2、第二驱动机构3和摆动驱动机构4，控制作物处理机构5在第一方向、第二方向和摆动方向上的移动，从而实现对作物处理机构5的移动控制，在确定作业目标的位置时，控制作物处理机构5移动至作业目标处，由作物处理机构5对作业目标进行作业，不需要人工进行作物处理，有效解决现有技术中人力资源紧张，工作效率低的问题，通过机械的方式进行作物处理，提高作物处理的工作效率，降低人力成本。

在具体的实施方式中，第一驱动机构2包括沿第一方向(水平方向)运动控制的第一电机，第一电机包括固定部分和运动部分，第一电机在工作时，其运动部分沿轴线方向运动。进一步的，第一电机的固定部分安装于安装基座1，第一电机的运动部分连接第二驱动机构3，并且第一电机的轴线方向与第一方向平行。可选的，第一电机可以是直线电机(例如扁平型直线电机)。

进一步的，第二驱动机构3包括沿第二方向运动控制的第二电机，第二电机包括固定部分和活动部分，第二电机在工作时，其活动部分沿轴线方向运动。进一步的，第二电机的固定部分与第一驱动机构2连接，第二电机的运动部分与摆动驱动机构4，并且第二电机的轴线方向与第二方向平行。具体的，第二电机的固定部分的顶端与第一电机的活动部分固定连接，第二电机的活动部分的底端与摆动驱动机构4连接，并且第一电机和第二电机之间形成的夹角为直角。可选的，第二电机可以是直线电机(例如圆筒型直线电机)、伸缩缸等。

进一步的，本实施例提供的摆动驱动机构4包括水平旋转控制的悬挂电机(或关节电机)，悬挂电机包括固定部分和活动部分，悬挂电机在工作时，运动部分以其轴线为旋转中心转动，并且其轴线与第一方向和第二方向所在的平面垂直。其中，第二驱动机构3和作物处理机构5，分别连接悬挂电机的固定部分和运动部分，或分别连接悬挂电机的运动部分和固定部分。具体的，悬挂电机的固定部分或运动部分连接第二电机中运动部分的底部，悬挂电机的运动部分或固定部分连接作物处理机构5。

进一步的，以本实施例提供的作物处理机构5用于进行打顶作业为例进行描述，如图2提供的作物处理机构的结构示意图所示，作物处理机构5包括作业基座51、第一网格52、第二网格53和作业驱动机构54，作业基座51与第二驱动机构3连接，第一网格52、第二网格53和作业驱动机构54安装于作业基座51，第一网格52和第二网格53水平且相对设置，作业驱动机构54用于驱动第一网格52和第二网格53交错运动。具体的，作业基座51固定连接于悬挂电机的运动部分或固定部分，作业基座51呈铲状设置，作业基座51较高的一侧与悬挂电机的运动部分或固定部分固定连接，作业基座51较低的一侧则位于摆动范围的远端。

进一步的，在作业基座51上设置有通孔55，并且第一网格52和第二网格53设置于通孔55处，在第一网格52和第二网格53上设置有供作业目标穿过的网孔。本实施例的作物处理机构5用于进行打顶作业，对应的，网孔设置为可供农作物的顶芽穿过，并阻挡顶芽下方的叶片的大小。作物处理机构5在待机状态下，第一网格52和第二网格53上的网孔呈相对状态，在工作状态下，使作业目标(顶芽)从网孔中穿过，通过作业驱动机构54确定第一网格52和第二网格53交错运动，从而将作业目标从农作物上切割下来，实现对农作物的打顶作业。

具体的，作业驱动机构54为水平往复控制的偏心轮往复机构，第一网格52固定连接于作业基座51，第二网格53水平滑动连接于作业基座51，偏心轮往复机构的固定部分连接于作业基座51，偏心轮往复机构的运动部分与第二网格53连接。具体的，第一网格52和第二网格53的形状可根据实际需要进行设置，本实施例以矩形为例进行描述。其中，偏心轮往复机构包括偏心凸轮541和驱动电机542，在第二网格53上设置有与偏心凸轮541配合的导向槽56，驱动电机542的固定部分安装在作业基座51上，驱动电机542的活动部分与偏心凸轮541同轴固定连接，具体的，导向槽56的形状为正方形，并且导向槽56的宽度与偏心凸轮541的长度相适配(导向槽56的宽度等于或大于偏心凸轮541的长度)。通过驱动电机542带动偏心凸轮541转动，从而带动第二网格53沿导向槽56的宽度方向(往复)运动。

在一个实施例中，第一网格52设置于第二网格53的下方，第一网格52的截面呈中间向下凸出的导向面设置。通过将第一网格52的底部设置为导向面，在作物处理机构5下落过程中，第一网格52可能先与顶芽或叶片接触，在第一网格52先与叶片接触时，第一网格52将通过导向面将叶片引导到第二网格53的外侧，减少对顶芽进入网格的阻挡，并且减少作物处理机构5下落过程中叶片造成的阻力，使作物处理机构5更顺利地到达作业位置。

上述，通过控制第一电机的活动部分水平运动，带动第二电机和作物处理机构5沿水平方向运动，通过控制第二电机的活动部分上下移动，带动悬挂电机和作物处理机构5上下移动，从而实现对作物处理机构5在空间位置上的移动控制。在确定作业目标的位置后，通过悬挂电机将作物处理机构5转动到水平的作业状态，将作物处理机构5移动到作业目标对应的水平位置，使作业基座51上的通孔55位于作业目标的上方，并向下移动作物处理机构5，在作业目标穿过第一网格52和第二网格53后，通过作业驱动机构54驱动第一网格52和第二网格53交错运动，从而切割作业目标，不需要人工进行打顶作业，有效解决现有技术中人力资源紧张，工作效率低的问题，通过机械的方式进行作物处理，提高作物处理的工作效率，降低人力成本。

图3给出了本申请实施例提供的一种阵列式作物处理设备的结构框图，如图3所示，该阵列式作物处理设备包括控制装置200、空间数字化检测装置300和如权利要求1-7任一项所述的阵列式作物处理装置100，所述空间数字化检测装置300和所述控制装置200连接，阵列式作物处理装置100中的第一驱动机构2、第二驱动机构3、摆动驱动机构4和作物处理机构5和控制装置200连接。其中空间数字化检测装置300设置在阵列式作物处理装置100的正上方、侧上方或侧方。

其中，空间数字化检测装置300用于对作业区域进行空间数字化采集，得到作业区域信息，并将作业区域信息发送给控制装置200。空间数字化检测装置300对应的采集传感器可以是RGBD相机、双目相机、毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达等的一种或多种的组合。以RGBD相机为例，对作业区域进行空间数字化采集得到的作业区域信息包括RGB图像和深度图，可根据RGB图像识别作业目标的水平位置，并根据深度图确定作业目标的高度位置。

控制装置200用于根据作业区域信息，确定作业区域中作业目标的作业位置信息；以及基于作业位置信息，控制第一驱动机构2、第二驱动机构3、摆动驱动机构4，以使作物处理机构5移动至作业位置，并控制作物处理机构5对作业目标进行作业。

具体的，在控制装置200中配置有基于卷积神经网络搭建的目标检测模型。控制装置200在接收到空间数字化检测装置300发出的作业区域信息后，将作业区域信息输入到训练好的目标检测模型中，由目标检测模型识别出作业区域中各个作业目标的图像坐标，并确定图像坐标对应的图像高度。可以理解的是，图像坐标和图像高度是在空间数字化检测装置300对应的坐标系下的，需要将图像坐标和图像高度转换到阵列式作物处理装置100对应的坐标系，得到图像坐标和图像高度在阵列式作物处理装置100坐标系下对应的位置信息和高度信息，并将位置信息和高度信息作为作业位置信息。在确定作业位置信息后，控制装置200通过控制第一驱动机构2、第二驱动机构3和摆动驱动机构4，以使作物处理机构5移动至作业位置，并控制作物处理机构5对作业目标进行作业。

在一个实施例中，阵列式作物处理装置100设置有多个，并且多个阵列式作物处理装置100按照设定距离并列布置，和/或多个阵列式作物处理装置100相对布置。例如，沿农作物的种植方向，按照设定距离间隔布置多个阵列式作物处理装置100，阵列式作物处理装置100的数量可按照作业区域的面积大小以及每个阵列式作物处理装置100的作业覆盖面积进行设置。如图4所示的多个阵列式作物处理装置的布置示意图所示，图4中多个阵列式作物处理装置100设置成沿农作物的种植方向的两列布置，并且两列阵列式作物处理装置100相对布置，同一列的阵列式作物处理装置100紧密布置，对农作物的覆盖面积更全面，减少相邻阵列式作物处理装置100之间的间隙较大，导致阵列式作物处理装置100的作业范围无法完全覆盖作业区域上的农作物的情况。

在一个实施例中，空间数字化检测装置300的检测区域包括第一作业区域，以及在第一作业区域之后的第二作业区域，对应的，作业区域信息包括第一作业区域信息和第二作业区域信息。具体的，第一作业区域为当前进行作业的当前作业区域，第二作业区域为下一个作业区域，即在完成对第一作业区域的作业后，将移动到第二作业区域进行作业，此时第二作业区域将转换为第一作业区域。对应的，空间数字化检测装置300对第一作业区域和第二作业区域进行空间数字化采集生成的作业区域信息包括第一作业区域信息和第二作业区域信息。

进一步的，控制装置200在接收到第一作业区域信息和第二作业区域信息后，分别识别第一作业区域信息和第二作业区域信息中的作业目标以及对应的作业位置信息，第一作业区域信息对应的作业位置信息将用于进行第一作业区域的作业处理，第二作业区域信息对应的作业位置信息将用于进行第二作业区域的作业处理，通过将空间数字化检测装置300的检测范围延伸到下一作业区域，可提前分析下一作业区域的作业目标的作业位置信息，在阵列式作物处理设备移动到第二作业区域时，可直接根据对应的作业位置信息对阵列式作物处理装置100进行控制，提高对农作物的作业效率。

其中，第一作业区域信息和第二作业区域信息可由不同的采集传感器进行采集得到，还可以是由同一采集传感器进行采集得到，例如空间数字化检测装置300对应的拍摄范围覆盖第一作业区域信息和第二作业区域。

可选的，阵列式作物处理设备可搭载在移动设备中，例如在搭载在车辆或其他移动载具上，并通过移动设备带着阵列式作物处理设备在不同的作业区域之间进行移动。

在一个实施例中，阵列式作物处理设备还包括目标检测装置400，目标检测装置400与控制装置200连接。其中，目标检测装置400用于对作物处理机构5进行作业目标检测，生成目标检测信息，目标检测信息用于指示作业目标是否进入作物处理机构5。相应的，控制装置200在作物处理机构5移动至作业位置，并且目标检测信息指示作业目标进入作物处理机构5时，控制作物处理机构5对作业目标进行作业。

其中，目标检测装置400可以是RGBD相机、双目相机、红外摄像头、毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、红外传感器、压力传感器、振动传感器等。例如检测作业目标穿过第一网格52或第二网格53的体积是否达到体积阈值，或者检测作业目标是否穿过第一网格52或第二网格53，若是则生成指示作业目标进入作物处理机构5的目标检测信。

上述，将阵列式作物处理设备移动到作业区域上，通过空间数字化检测装置300对作业区域进行空间数字化采集得到作业区域信息，利用控制装置200根据作业区域信息确定作业区域中作业目标的作业位置信息，并控制摆动驱动机构4使作物处理机构5摆动到水平的工作状态，基于作业位置信息，控制第一驱动机构2和第二驱动机构3，以使作物处理机构5移动至作业位置，使作业目标穿过第一网格52和第二网格53，通过作业驱动机构54驱动第一网格52和第二网格53交错运动，从而切割作业目标，不需要人工进行打顶作业，有效解决现有技术中人力资源紧张，工作效率低的问题，通过机械的方式进行作物处理，提高作物处理的工作效率，降低人力成本。同时，通过目标检测装置400检测作业目标是否已进入作物处理机构5，以确定驱动作物处理机构5进行作业的时机，提高作物处理效果，减少对作业目标进行作业的时机过早或过晚的情况。在完成作物处理机构5对作业目标的作业后，通过摆动驱动机构4控制作物处理机构5摆动到向下垂的待工作状态，此时，残留在作物处理机构5上的物料将会掉落，减少残留在作物处理机构5上的物料对下一次作业的影响，保证作业效果。

图5给出了本申请实施例提供的一种作物处理方法的流程图，本申请实施例提供的一种作物处理方法用于控制如上述实施例提供的阵列式作物处理设备，并应用于阵列式作物处理设备的控制装置中。

下述以控制装置执行作物处理方法为例进行描述。参考图5，该作物处理方法包括：

S101：根据空间数字化检测装置生成的作业区域信息，确定作业区域中作业目标的作业位置信息。

示例性的，在阵列式作物处理设备移动到作业区域上方后，接收空间数字化检测装置对作业区域进行空间数字化采集生成的作业区域信息，并识别出作业区域信息中所有的作业目标，并确定作业区域信息中各个作业目标的初始位置信息，并进一步确定各个作业目标位置信息在作业区域中的作业位置信息。

S102：基于所述作业位置信息，控制第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构，以使作物处理机构移动至作业位置。

示例性的，在确定当前的作业区域中各个作业目标对应的作业位置信息后，并控制摆动驱动机构使作物处理机构摆动到水平的工作状态，基于作业位置信息，控制第一驱动机构和第二驱动机构，以使作物处理机构移动至作业位置。例如，通过第一驱动机构驱动转向驱动机构沿第一方向移动，由第二驱动机构带动作物处理机构在第一方向上进行移动，实现对作物处理机构在第一方向上的移动控制。进一步的，通过第二驱动机构驱动作物处理机构在第二方向上进行移动，实现对作物处理机构在第二方向上的移动控制。通过上述控制方式，实现对作物处理机构在摆动方向、第一方向和第二方向上的移动控制，从而将作物处理机构移动至作业目标对应的位置。

S103：在所述作物处理机构移动至作业位置时，控制所述作物处理机构对所述作业目标进行作业。

示例性的，在将作物处理机构移动至作业目标对应的作业位置时，控制作物处理机构对该作业位置的作业目标进行作业。需要进行解释的是，对作业目标进行作业可以是对农作物进行打顶作业、采摘作业等，例如对棉花进行顶芽打顶、棉花采摘、茶叶顶芽采摘等，对应的作业目标为农作物上的顶芽、棉花、茶叶顶芽等。本实施例以打顶作业为例进行描述。在作物处理机构移动至作业位置时，控制作物处理机构对作业目标进行切割，实现打顶作业。

在完成作物处理机构对作业目标的作业后，可通过摆动驱动机构控制作物处理机构摆动到向下垂的待工作状态，此时，残留在作物处理机构上的物料将会掉落。在完成对一个作业目标的作业后，可进一步确定同一作业区域中其他等待作业的作业目标，确定该作业目标的作业位置信息，并按照上述控制方式控制作物处理机构移动到新的作业位置信息对应的作业位置处，对新的作业目标进行作业；或者是在完成对该作业区域的作业目标的作业后，将阵列式作物处理设备移动到下一个作业区域，并重新对新的作业区域中作业目标的作业流程。

上述，将阵列式作物处理设备移动到作业区域上，通过空间数字化检测装置对作业区域进行空间数字化采集得到作业区域信息，利用控制装置根据作业区域信息确定作业区域中作业目标的作业位置信息，并基于作业位置信息，控制第一驱动机构、第二驱动机构和摆动驱动机构，以使作物处理机构在第一方向、第二方向和摆动方向上的移动，从而实现对作物处理机构的移动控制，在确定作业目标的位置时，控制作物处理机构移动至作业目标处，由作物处理机构对作业目标进行作业，不需要人工进行作物处理，有效解决现有技术中人力资源紧张，工作效率低的问题，通过机械的方式进行作物处理，提高作物处理的工作效率，降低人力成本。

在上述实施例的基础上，图6给出了本申请实施例提供的另一种作物处理方法的流程图，该作物处理方法是对上述作物处理方法的具体化。参考图6，该作物处理方法包括：

在具体的实施方式中，利用训练好的作业目标识别模型识别作业区域信息中的作业目标，基于此，步骤S201包括S2011-S2012：

S201：根据空间数字化检测装置生成的作业区域信息，确定作业区域中作业目标的作业位置信息。

S2011：利用训练好的作业目标识别模型，对空间数字化检测装置生成的作业区域信息进行作业目标识别，识别出所述作业区域中作业目标在第一坐标系下的初始坐标信息，所述第一坐标系基于所述空间数字化检测装置建立。

具体的，基于神经网络建立作业目标识别模型，并利用标记好作业目标的初始坐标信息的样本区域信息作为训练样本，对作业目标识别模型进行训练。将阵列式作物处理设备移动到作业区域上后，获取空间数字化检测装置生成的作业区域信息，并将作业区域信息输入到训练好的作业目标识别模型中，由作业目标识别模型识别出作业区域信息中的作业目标，并确认作业区域中作业目标在第一坐标系下的初始坐标信息。其中，第一坐标系基于空间数字化检测装置建立。

以RGBD相机作为空间数字化检测装置的采集传感器为例，假设作业目标为顶芽，空间数字化检测装置利用RGBD相机拍摄作业区域，得到作业区域对应的图像信息(包括RGB图像和深度图，可根据RGB图像识别作业目标的水平位置，并根据深度图确定作业目标的高度位置)，并将图像信息输入到作业目标识别模型中，由作业目标识别模型识别出图像信息中的顶芽，并确定这些顶芽在RGB图像中的图像坐标(x，y)，并根据深度图确定各个图像坐标对应的图像高度y，此时作业目标在第一坐标系下的初始坐标信息为(x，y，z)。

S2012：对所述初始坐标信息进行坐标系转换，得到所述初始坐标信息在第二坐标系下的作业位置信息，所述第二坐标系基于阵列式作物处理装置建立。

本实施例提供的第二坐标系基于阵列式作物处理装置建立，并且预先记录有第一坐标系和第二坐标系之间的换算关系。具体的，在得到各个作业目标的初始坐标信息后，根据第一坐标系和第二坐标系之间的换算关系，对初始坐标信息进行坐标系转换，得到初始坐标信息在第二坐标系下的作业位置信息。本实施例提供的物处理机构可在水平方向和竖直方向上移动。例如将基于空间数字化检测装置的第一坐标系下的初始坐标信息(x，y，z)转换为基于阵列式作物处理装置的第二坐标系下的作业位置信息(x′，y′，z′)。可以理解的是，为了保证物处理机构在按照高度信息z′下落后，作业目标可正常穿过物处理机构(例如第一网格和第二网格)，z′指示的高度大于z指示的高度，例如在z的基础上加上设定高度作为z′。

在一个实施例中，空间数字化检测装置的检测区域包括第一作业区域，以及在第一作业区域之后的第二作业区域，对应的，作业区域信息包括第一作业区域信息和第二作业区域信息。基于此，步骤S201还可以是包括S2013-S2014：

S2013：根据空间数字化检测装置生成的第一作业区域信息，确定第一作业区域中作业目标的作业位置信息。

S2014：根据空间数字化检测装置生成的第二作业区域信息，确定第二作业区域中作业目标的待作业位置信息，所述待作业位置信息用于在下一次作物处理中作为作业位置信息。

具体的，空间数字化检测装置对第一作业区域和第二作业区域进行空间数字化采集生成的作业区域信息包括第一作业区域信息和第二作业区域信息。控制装置在接收到第一作业区域信息和第二作业区域信息后，利用作业目标识别模型分别识别第一作业区域信息和第二作业区域信息中的作业目标以及对应的初始坐标信息，并将初始坐标信息转换为作业位置信息。

其中，第一作业区域信息对应的作业位置信息将用于进行第一作业区域的作业处理，第二作业区域信息对应的作业位置信息将用于进行第二作业区域的作业处理，即在阵列式作物处理设备移动到第二作业区域时，可直接根据对应的作业位置信息对阵列式作物处理装置进行控制。

可以理解的是，在刚开始进行空间数字化采集时，将采集第一作业区域和第二作业区域对应的第一作业区域信息和第二作业区域信息，在后续的空间数字化采集中，由于上一次空间数字化采集中第二作业区域对应在最新一次空间数字化采集的第一作业区域，则采集第二作业区域对应的第二作业区域信息即可，后续无需等待作业区域信息的采集与作业目标的识别后再控制阵列式作物处理装置进行作业，有效提高对农作物的作业效率。

S202：基于每个作业目标的作业位置信息，向作物处理机构分配作业目标。

本实施例提供的阵列式作物处理装置设置有多个作物处理机构。以棉花的种植为例，棉花一般是沿着行方向两株两株地延伸分布的，以两列作物处理机构为例，每列设置8个作物处理机构，共16个作物处理机构，16个作物处理机构可对其所围成的作业范围下的棉花进行作业。可以理解的是，本实施例以16个作物处理机构为例进行示例性描述，在实际应用中，作物处理机构的数量可根据实际情况进行设置，例如设置24个、32个作物处理机构都是可以的，作物处理机构的数量不做限定。

在确定作业区域中每个作业目标的作业位置信息后，按照就近分配的原则，根据作业位置信息确定每个作业目标所对应的作业范围，将各个作业目标分配所在作业范围对应的作物处理机构，减少作物处理机构在进行农作物作业时的移动距离，提高作业效率。

S203：基于所述作业位置信息，控制每个所述作物处理机构对应的第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构，以使作物处理机构移动至分配到的作业目标对应的作业位置。

在确定每个作物处理机构分配到的作业目标后，根据每个作业目标对应的作业位置信息，分控控制每一个作物处理机构对应的第一驱动机构、第二驱动机构和摆动驱动机构，以使作物处理机构移动至分配到的作业目标对应的作业位置。

在具体的实施方式中，作业位置信息包括第一方向信息和第二方向信息，作业位置包括第一方向位置和第二方向位置。其中。第一方向和第二方向分别为水平方向和高度方向。相应的，在基于作业位置信息，控制第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构，以使作物处理机构移动至作业位置时，包括步骤S2031-S2033：

S2031：控制所述摆动驱动机构，以驱动所述作物处理机构固定在水平工作状态。

具体的，阵列式作物处理设备在处于待作业状态时，作物处理机构是处于垂直下摆的状态的，在确定作业位置信息后，通过摆动驱动机构控制作物处理机构向上摆动(朝向对侧的作物处理机构)至水平工作状态，为对作业目标的作业做准备。

S2032：基于所述作业位置信息中的第一方向信息，控制第一驱动机构驱动第二驱动机构沿第一方向移动，以使作物处理机构转动至与所述第一方向信息对应的第一方向位置。

根据作业位置信息中的第一方向信息(例如x′坐标值和y′坐标值)，控制第一驱动机构驱动第二驱动机构沿第一方向移动，更具体的，控制第一电机的活动部分水平移动，带动作物处理机构水平移动，使作物处理机构移动至与第一方向信息对应的第一方向位置。此时作业目标位于作物处理机构的正下方。

S2033：基于所述作业位置信息中的第二方向信息，控制第二驱动机构驱动摆动驱动机构沿第二方向移动，以使作物处理机构转动至与所述第二方向信息对应的第二方向位置。

根据作业位置信息中的第二方向信息，控制第二驱动机构驱动作物处理机构沿第二方向移动，更具体的，控制第二电机的活动部分向下移动(在初始状态或待作业状态下，作物处理机构位于最高点)，带动作物处理机构向下移动，使作物处理机构转动至与高度信息对应的高度位置。此时，作业目标从下往上穿过作物处理机构的第一网格和第二网格。

S204：在所述作物处理机构移动至作业位置时，控制所述作物处理机构对所述作业目标进行作业。

在作物处理机构移动至作业位置时，控制作物处理机构对作业目标进行作业。例如通过作业驱动机构驱动第一网格和第二网格交错运动，切割作业目标，实现对农作物的打顶作业。

在一个实施例中，在阵列式作物处理设备上设置有目标检测装置，该目标监测装置用于检测作业目标是否进入作物处理机构。具体的，目标检测装置安装在作物处理机构上，例如将红外反射传感器安装在作物处理机构上，并对第二网格上的遮挡物进行检测，在作业目标穿过第二网格并遮挡红外反射传感器时，认为作业目标已进入作物处理机构，并生成指示作业目标进入作物处理机构的目标检测信息。或者是将超声波雷达安装在作物处理机构上，并对穿过第二网格上的遮挡物的目标体积进行检测，在目标体积达到设定的体积阈值时，认为作业目标已进入作物处理机构，并生成指示作业目标进入作物处理机构的目标检测信息。

基于此，在作物处理机构移动至分配到的作业目标对应的作业位置之后，或在控制作物处理机构对作业目标进行作业之前，还包括：确定所述目标检测信息指示所述作业目标进入所述作物处理机构。在接收到指示作业目标进入作物处理机构的目标检测信息之前，等待目标检测装置发送目标检测信息，若在设定时间内没收到目标检测信息，则继续控制作物处理机构往下移动，或者是恢复作物处理机构的位置，重新检测作业目标的作业位置信息。在接收到指示作业目标进入作物处理机构的目标检测信息时，控制作物处理机构对作业目标进行作业。通过目标检测装置检测作业目标是否进入作物处理机构，准确判断作物处理机构动作的时机，减少对作业目标进行作业的时机过早或过晚的情况。

在一个实施例中，在控制作物处理机构对作业目标进行作业之后，还包括步骤S205：

S205：控制所述摆动驱动机构，以驱动所述作物处理机构摆动，以使所述作物处理机构进行物料甩离动作。

可以理解的是，在对作业目标进行作业后，会有物料残留在作物处理机构上的情况，例如在进行打顶作业时，在对作业目标(顶芽)进行切割后，掉落的顶芽有可能会残留在第一网格或第二网格上，为了保证下一次打顶作业的正常进行，需要去除残留的物料从作物处理机构，保证下一次对作业目标作业的正常进行。示例性的，通过摆动驱动机构控制作物处理机构摆动到向下垂的待工作状态，此时，残留在作物处理机构上的物料将会掉落，或者是通过摆动驱动机构控制作物处理机构反复摆动，加快残留物料从作物处理机构上掉落的速度。

上述，将阵列式作物处理设备移动到作业区域上，通过空间数字化检测装置对作业区域进行空间数字化采集得到作业区域信息，利用控制装置根据作业区域信息确定作业区域中作业目标的作业位置信息，并控制摆动驱动机构使作物处理机构摆动到水平的工作状态，基于作业位置信息，控制第一驱动机构和第二驱动机构，以使作物处理机构移动至作业位置，使作业目标穿过第一网格和第二网格，通过作业驱动机构驱动第一网格和第二网格交错运动，从而切割作业目标，不需要人工进行打顶作业，有效解决现有技术中人力资源紧张，工作效率低的问题，通过机械的方式进行作物处理，提高作物处理的工作效率，降低人力成本。同时，通过目标检测装置检测作业目标是否已进入作物处理机构，以确定驱动作物处理机构进行作业的时机，提高作物处理效果，减少对作业目标进行作业的时机过早或过晚的情况。空间数字化检测装置同时采集第一作业区域和第二作业区域对应的第一作业区域信息和第二作业区域信息，提前对下一个作业区域上的作业目标进行识别分析，后续无需等待作业区域信息的采集与作业目标的识别后再控制阵列式作物处理装置进行作业，有效提高对农作物的作业效率。并在对作业目标进行作业后，控制作物处理机构甩离残留的物料，保证下一次对作业目标作业的正常进行，保证作业质量。

上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由权利要求的范围决定。

Claims (18)

1.一种阵列式作物处理装置，其特征在于，包括安装基座、第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构和作物处理机构，其中：

所述第一驱动机构，安装于所述安装基座，并连接所述第二驱动机构，用于驱动所述第二驱动机构沿第一方向移动；

所述第二驱动机构，连接所述摆动驱动机构，用于驱动所述摆动驱动机构沿第二方向移动，所述第一方向和所述第二方向之间存在夹角；

所述摆动驱动机构，连接所述作物处理机构，用于驱动所述作物处理机构摆动。

2.根据权利要求1所述的阵列式作物处理装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括沿第一方向运动控制的第一电机，所述第一电机的固定部分安装于所述安装基座，所述第一电机的运动部分连接所述第二驱动机构。

3.根据权利要求1所述的阵列式作物处理装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括沿第二方向运动控制的第二电机，所述第二电机的固定部分与所述第一驱动机构连接，所述第二电机的运动部分与所述摆动驱动机构。

4.根据权利要求1所述的阵列式作物处理装置，其特征在于，所述摆动驱动机构包括水平旋转控制的悬挂电机，所述第二驱动机构和所述作物处理机构，分别连接所述悬挂电机的固定部分和运动部分，或分别连接所述悬挂电机的运动部分和固定部分。

5.根据权利要求1所述的阵列式作物处理装置，其特征在于，所述作物处理机构包括作业基座、第一网格、第二网格和作业驱动机构，所述作业基座与所述第二驱动机构连接，所述第一网格、所述第二网格和所述作业驱动机构安装于所述作业基座，所述第一网格和所述第二网格相对设置，所述作业驱动机构用于驱动所述第一网格和所述第二网格交错运动。

6.根据权利要求5所述的阵列式作物处理装置，其特征在于，所述作业驱动机构为水平往复控制的偏心轮往复机构，所述第一网格固定连接于所述作业基座，所述第二网格水平滑动连接于所述作业基座，所述偏心轮往复机构的固定部分连接于所述作业基座，所述偏心轮往复机构的运动部分与所述第二网格连接。

7.根据权利要求5所述的阵列式作物处理装置，其特征在于，所述第一网格设置于所述第二网格的下方，所述第一网格的截面呈中间向下凸出的导向面设置。

8.一种阵列式作物处理设备，其特征在于，包括控制装置、空间数字化检测装置和如权利要求1-7任一项所述的阵列式作物处理装置，所述空间数字化检测装置和所述控制装置连接，所述阵列式作物处理装置中的第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构和作物处理机构和所述控制装置连接，其中：

所述空间数字化检测装置，用于对作业区域进行空间数字化采集，得到作业区域信息；

所述控制装置，用于根据所述作业区域信息，确定所述作业区域中作业目标的作业位置信息；以及基于所述作业位置信息，控制所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述摆动驱动机构，以使所述作物处理机构移动至作业位置，并控制所述作物处理机构对所述作业目标进行作业。

9.根据权利要求8所述的阵列式作物处理设备，其特征在于，所述阵列式作物处理装置设置有多个，并且多个所述阵列式作物处理装置按照设定距离并列布置，和/或多个所述阵列式作物处理装置相对布置。

10.根据权利要求8所述的阵列式作物处理设备，其特征在于，所述空间数字化检测装置的检测区域包括第一作业区域，以及在所述第一作业区域之后的第二作业区域，对应的，所述作业区域信息包括第一作业区域信息和第二作业区域信息。

11.根据权利要求8所述的阵列式作物处理设备，其特征在于，所述阵列式作物处理设备还包括目标检测装置，所述目标检测装置与所述控制装置连接，其中：

所述目标检测装置，用于对所述作物处理机构进行作业目标检测，生成目标检测信息，所述目标检测信息用于指示所述作业目标是否进入所述作物处理机构；

所述控制装置，在所述作物处理机构移动至作业位置，并且所述目标检测信息指示所述作业目标进入所述作物处理机构时，控制所述作物处理机构对所述作业目标进行作业。

12.一种作物处理方法，其特征在于，用于控制如权利要求9-11任一项所述的阵列式作物处理设备，应用于控制装置，所述作物处理方法包括：

根据空间数字化检测装置生成的作业区域信息，确定作业区域中作业目标的作业位置信息；

基于所述作业位置信息，控制第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构，以使作物处理机构移动至作业位置；

在所述作物处理机构移动至作业位置时，控制所述作物处理机构对所述作业目标进行作业。

13.根据权利要求12所述的作物处理方法，其特征在于，所述根据空间数字化检测装置生成的作业区域信息，确定作业区域中作业目标的作业位置信息，包括：

利用训练好的作业目标识别模型，对空间数字化检测装置生成的作业区域信息进行作业目标识别，识别出所述作业区域中作业目标在第一坐标系下的初始坐标信息，所述第一坐标系基于所述空间数字化检测装置建立；

对所述初始坐标信息进行坐标系转换，得到所述初始坐标信息在第二坐标系下的作业位置信息，所述第二坐标系基于阵列式作物处理装置建立。

14.根据权利要求12所述的作物处理方法，其特征在于，所述阵列式作物处理装置设置有多个作物处理机构；

所述基于所述作业位置信息，控制第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构，以使作物处理机构移动至作业位置，包括：

基于每个作业目标的作业位置信息，向作物处理机构分配作业目标；

基于所述作业位置信息，控制每个所述作物处理机构对应的第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构，以使作物处理机构移动至分配到的作业目标对应的作业位置。

15.根据权利要求12所述的作物处理方法，其特征在于，所述作业位置信息包括第一方向信息和第二方向信息，所述作业位置包括第一方向位置和第二方向位置；

所述基于所述作业位置信息，控制第一驱动机构、第二驱动机构、摆动驱动机构，以使作物处理机构移动至作业位置，包括：

控制所述摆动驱动机构，以驱动所述作物处理机构固定在水平工作状态；

基于所述作业位置信息中的第一方向信息，控制第一驱动机构驱动第二驱动机构沿第一方向移动，以使作物处理机构转动至与所述第一方向信息对应的第一方向位置；

基于所述作业位置信息中的第二方向信息，控制第二驱动机构驱动摆动驱动机构沿第二方向移动，以使作物处理机构转动至与所述第二方向信息对应的第二方向位置。

16.根据权利要求12所述的作物处理方法，其特征在于，所述阵列式作物处理设备设置有目标检测装置；

所述控制所述作物处理机构对所述作业目标进行作业之前，包括：

确定所述目标检测信息指示所述作业目标进入所述作物处理机构。

17.根据权利要求12所述的作物处理方法，其特征在于，所述空间数字化检测装置的检测区域包括第一作业区域，以及在所述第一作业区域之后的第二作业区域，对应的，所述作业区域信息包括第一作业区域信息和第二作业区域信息；

所述根据空间数字化检测装置生成的作业区域信息，确定作业区域中作业目标的作业位置信息，包括：

根据空间数字化检测装置生成的第一作业区域信息，确定第一作业区域中作业目标的作业位置信息；

根据空间数字化检测装置生成的第二作业区域信息，确定第二作业区域中作业目标的待作业位置信息，所述待作业位置信息用于在下一次作物处理中作为作业位置信息。

18.根据权利要求12所述的作物处理方法，其特征在于，所述控制所述作物处理机构对所述作业目标进行作业之后，还包括：

控制所述摆动驱动机构，以驱动所述作物处理机构摆动，以使所述作物处理机构进行物料甩离动作。

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