CN115226458B - 一种无人驾驶农机施肥控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人驾驶农机施肥控制方法，涉及无人驾驶农机施肥控制技术领域。该方法包括以下步骤：步骤一：使用带有摄像功能施肥农机通过视觉系统检测农田区域和非农田区域；步骤二：对施肥农机的四周的施肥区域进行划分，并在每个区域单独设置肥料喷嘴，施肥区域在至少划分后四个，施肥区域包括区域一、区域二、区域三和区域四，区域一和区域二分别位于施肥农机的两侧。本发明通过视觉系统来驱动施肥农机定位确定农田边界，并且利用施肥农机的四部分施肥区域与农田区域的重合来进行固定施肥区域的肥料喷嘴的肥料抛洒，从而能够全面的对农田区域进行肥料的抛洒，并且不会对农田以外的区域抛洒肥料，高效便捷，实用型强。

Description

一种无人驾驶农机施肥控制方法
技术领域
本发明涉及无人驾驶农机施肥控制技术领域，具体为一种无人驾驶农机施肥控制方法。
背景技术
随着农业的发展和科技的创新，现代农业使用了更多的先进的科学技术，其中无人机被广泛的应用在农业生产中，相较于传统的农业，无人机械可以由工人远程的进行控制，能够加大的建设人力资源的投入，降低农业生产的劳动需求。
在施肥作业中，也使用了无人驾驶农机进行高效施肥，相较于人工施肥，无人驾驶农机在施肥时需要对所需施肥的农田进行全面的肥料抛洒，但是其不具备人的判断能力，因此需要一种控制方法来帮助其进行高效施肥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人驾驶农机施肥控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人驾驶农机施肥控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：使用带有摄像功能施肥农机通过视觉系统检测农田区域和非农田区域；
步骤二：对施肥农机的四周的施肥区域进行划分，并在每个区域单独设置肥料喷嘴；
步骤三：执行区域判断，在施肥农机施肥的过程中通过视觉系统检测农田区域与施肥区域的重合关系；
步骤四：开启与农田区域重合的施肥区域中的肥料喷嘴，其他喷嘴为关闭状态。
更进一步地，所述施肥区域在至少划分后四个，施肥区域包括区域一、区域二、区域三和区域四，所述区域一和区域二分别位于施肥农机的两侧，所述区域三和区域四分别位于区域一和区域二的两侧。
更进一步地，所述步骤二中的施肥农机包括履带总成，履带总成顶部固定连接有顶板，顶板顶部安装有肥料泵，肥料泵的出料端固定连接有传输总管，所述顶板顶部四角分别安装有四个涡轮螺杆喷头，传输总管顶部分别通过多个分连管与涡轮螺杆喷头相连通，分连管与涡轮螺杆喷头的连接位置安装有控制阀，顶板侧面转动连接有横梁，横梁的另一端转动连接有拖轮架，拖轮架顶部安装有肥料箱，所述肥料泵的抽气端固定连接有吸料管，吸料管的另一端与肥料箱相连通。
更进一步地，所述顶板顶部固定连接有将防护罩，防护罩侧面固定连接有防护箱，所述肥料泵位于防护箱内部，所述传输总管位于防护罩内部，多个所述分连管贯穿防护罩侧壁，所述防护罩顶部固定连接有端板，端板顶部安装有全景摄像头，端板底部安装有控制单元。
更进一步地，所述顶板侧面安装用工具箱，四个所述涡轮螺杆喷头的喷洒位置分别对应施肥区域的区域一、区域二、区域三和区域四。
更进一步地，所述步骤一中视觉系统的检测过程包括以下步骤：
S1：通过施肥农机上的摄像功能对施肥农机的周围区域进行视觉采样；
S2：手动控制农机在农田的边界处进行行走，并记录边界数据；
S3：通过采集的边界数据，绘制农田的边界区域图。
更进一步地，所述步骤三中执行区域判断的步骤包括以下步骤：
M1：实时记录施肥农机的位置信息和施肥区域的边界位置信息；
M2：在农机行走的过程中，当施肥区域的边界位置与农田的边界数据重合时则判断施肥区域内部的肥料喷嘴开启；
M3：在农机行走的过程中当施肥区域的边界位置与农田的边界数据不重合时则判断施肥区域内部的肥料喷嘴关闭。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该无人驾驶农机施肥控制方法，通过视觉系统来驱动施肥农机定位确定农田边界，并且利用施肥农机的四部分施肥区域与农田区域的重合来进行固定施肥区域的肥料喷嘴的肥料抛洒，从而能够全面的对农田区域进行肥料的抛洒，并且不会对农田以外的区域抛洒肥料，高效便捷，实用型强。
同时，通过设置的施肥农机，通过设置的多个涡轮螺杆喷头满足近距离的区域一和区域二的肥料抛洒，以及远距离的区域三和区域四的肥料抛洒，能够增加整个适配农机的施肥半径，从而能够以更大的施肥面积进行农田的施肥操作，使得整个施肥的路径缩短，提高施肥效率。
附图说明
图1为本发明的执行流程示意图；
图2为本发明的施肥区域划分示意图；
图3为本发明的施肥区域喷头开启逻辑示意图；
图4为本发明的施肥农机拆解结构示意图；
图5为本发明的施肥农机顶部结构示意图；
图6为本发明的施肥农机底部结构示意图。
图中：1、履带总成；2、顶板；3、横梁；4、拖轮架；5、肥料箱；6、肥料泵；7、吸料管；8、传输总；9、分连管；10、涡轮螺杆喷头；11、控制阀；12、防护罩；13、防护箱；14、端板；15、全景摄像头；16、控制单元；17、工具箱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
在进行农田的施肥作业时，传统情况下小面积的农田可由人工进行施肥操作，大面积的农田可以交由施肥的飞机进行集中的肥料抛洒，人工施肥的施肥效率低，且需要较高的劳动强度，二飞机施肥虽然效率较高，但是对于很多非农田区域也会抛洒上肥料，因此会辉县许多的浪费现象，现阶段出现了多种农用的无人机，其中无人驾驶农机以及慢慢的渗透到农业生产的各个领域，这些无人机可由工作人员在室内进行远程的遥控，从而远距离完成施肥作业，本发明的一种无人驾驶农机施肥控制方法能够控制无人驾驶的施肥农机进行远程控制施肥，该无人驾驶的施肥农机用于远程控制系统，并且拥有能够实时进行影像传输的视觉系统以及位置定位系统，其定位精度小于十米。
如图1-图6所示，本发明提供一种技术方案：一种无人驾驶农机施肥控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：使用带有摄像功能施肥农机通过视觉系统检测农田区域和非农田区域；
步骤二：对施肥农机的四周的施肥区域进行划分，并在每个区域单独设置肥料喷嘴，施肥区域在至少划分后四个，施肥区域包括区域一、区域二、区域三和区域四，区域一和区域二分别位于施肥农机的两侧，区域三和区域四分别位于区域一和区域二的两侧；
步骤三：执行区域判断，在施肥农机施肥的过程中通过视觉系统检测农田区域与施肥区域的重合关系；
步骤四：开启与农田区域重合的施肥区域中的肥料喷嘴，其他喷嘴为关闭状态。
需要注意的是，通过视觉系统来驱动施肥农机定位确定农田边界，并且利用施肥农机的四部分施肥区域与农田区域的重合来进行固定施肥区域的肥料喷嘴的肥料抛洒，从而能够全面的对农田区域进行肥料的抛洒，并且不会对农田以外的区域抛洒肥料，高效便捷，实用型强，通过设置的多个肥料喷嘴满足近距离的区域一和区域二的肥料抛洒，以及远距离的区域三和区域四的肥料抛洒，能够增加整个适配农机的施肥半径，从而能够以更大的施肥面积进行农田的施肥操作，使得整个施肥的路径缩短，提高施肥效率。
如图4-图5所示，步骤二中的施肥农机包括履带总成1，履带总成1顶部固定连接有顶板2，顶板2顶部安装有肥料泵6，肥料泵6的出料端固定连接有传输总管8，顶板2顶部四角分别安装有四个涡轮螺杆喷头10，传输总管8顶部分别通过多个分连管9与涡轮螺杆喷头10相连通，分连管9与涡轮螺杆喷头10的连接位置安装有控制阀11，顶板2侧面转动连接有横梁3，横梁3的另一端转动连接有拖轮架4，拖轮架4顶部安装有肥料箱5，肥料泵6的抽气端固定连接有吸料管7，吸料管7的另一端与肥料箱5相连通，顶板2侧面安装用工具箱17，四个涡轮螺杆喷头10的喷洒位置分别对应施肥区域的区域一、区域二、区域三和区域四。
如图4所示，顶板2顶部固定连接有将防护罩12，防护罩12侧面固定连接有防护箱13，肥料泵6位于防护箱13内部，传输总管8位于防护罩12内部，多个分连管9贯穿防护罩12侧壁，防护罩12顶部固定连接有端板14，端板14顶部安装有全景摄像头15，端板14底部安装有控制单元16。
需要注意的是，需要注意的是，使用本施肥农机是首先需要在肥料箱5的内部装填上肥料，单次状态能够满足一公顷的农田施肥，设置的拖轮架4能够单独的进行肥料箱5的支撑，并且能够方便的进行拆卸，从而在施肥的过程中可以设置多个带有肥料箱5的拖轮架4，在施肥的过程中进行快速的更换，从而能够节省处加肥料的瞬间，同时设置的拖轮架4能够在整个设备转弯是提供辅助和支撑，从而让这个设备更加的灵活并且提高其肥料装载的容量，设置的全景摄像头15能够对整个设备的周围进行360°的图像采集，从而方便进行农田边界的定位，设置的控制单元16本质上时带有远程控制模块、视觉处理模块和定位模块的计算主机，能够满足农机无人驾驶的各种需求，设置的多个涡轮螺杆喷头10根据对应的施肥区域分别记作肥料喷嘴A、肥料喷嘴B、肥料喷嘴C和肥料喷嘴A，进行施肥农机周围区域的全面抛肥。
视觉系统的检测过程包括以下步骤：
S1：通过施肥农机上的摄像功能对施肥农机的周围区域进行视觉采样；
S2：手动控制农机在农田的边界处进行行走，并记录边界数据；
S3：通过采集的边界数据，绘制农田的边界区域图。
执行区域判断的步骤包括以下步骤：
M1：实时记录施肥农机的位置信息和施肥区域的边界位置信息；
M2：在农机行走的过程中，当施肥区域的边界位置与农田的边界数据重合时则判断施肥区域内部的肥料喷嘴开启；
M3：在农机行走的过程中当施肥区域的边界位置与农田的边界数据不重合时则判断施肥区域内部的肥料喷嘴关闭。
需要注意的是，上述的视觉检测步骤为示教阶段需要进行的工作，从而让设备拥有工作的区域，在纸箱区域的判断过程中，可以没有人工的参与，控制单元16通过接收到的各种信息参数，自动控制涡轮螺杆喷头10上的控制阀11的开闭。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附实施例及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种无人驾驶农机施肥控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：使用带有摄像功能施肥农机通过视觉系统检测农田区域和非农田区域；
步骤二：对施肥农机的四周的施肥区域进行划分，并在每个区域单独设置肥料喷嘴；
步骤三：执行区域判断，在施肥农机施肥的过程中通过视觉系统检测农田区域与施肥区域的重合关系；
步骤四：开启与农田区域重合的施肥区域中的肥料喷嘴，其他喷嘴为关闭状态；
所述步骤一中视觉系统的检测过程包括以下步骤：
S1：通过施肥农机上的摄像功能对施肥农机的周围区域进行视觉采样；
S2：手动控制农机在农田的边界处进行行走，并记录边界数据；
S3：通过采集的边界数据，绘制农田的边界区域图；
所述步骤三中执行区域判断的步骤包括以下步骤：
M1：实时记录施肥农机的位置信息和施肥区域的边界位置信息；
M2：在农机行走的过程中，当施肥区域的边界位置与农田的边界数据重合时则判断施肥区域内部的肥料喷嘴开启；
M3：在农机行走的过程中当施肥区域的边界位置与农田的边界数据不重合时则判断施肥区域内部的肥料喷嘴关闭；
所述施肥区域在至少划分后四个，施肥区域包括区域一、区域二、区域三和区域四，所述区域一和区域二分别位于施肥农机的两侧，所述区域三和区域四分别位于区域一和区域二的两侧；
所述步骤二中的施肥农机包括履带总成（1），履带总成（1）顶部固定连接有顶板（2），顶板（2）顶部安装有肥料泵（6），肥料泵（6）的出料端固定连接有传输总管（8），所述顶板（2）顶部四角分别安装有四个涡轮螺杆喷头（10），传输总管（8）顶部分别通过多个分连管（9）与涡轮螺杆喷头（10）相连通，分连管（9）与涡轮螺杆喷头（10）的连接位置安装有控制阀（11），顶板（2）侧面转动连接有横梁（3），横梁（3）的另一端转动连接有拖轮架（4），拖轮架（4）顶部安装有肥料箱（5），所述肥料泵（6）的抽气端固定连接有吸料管（7），吸料管（7）的另一端与肥料箱（5）相连通；
所述顶板（2）顶部固定连接有将防护罩（12），防护罩（12）侧面固定连接有防护箱（13），所述肥料泵（6）位于防护箱（13）内部，所述传输总管（8）位于防护罩（12）内部，多个所述分连管（9）贯穿防护罩（12）侧壁，所述防护罩（12）顶部固定连接有端板（14），端板（14）顶部安装有全景摄像头（15），端板（14）底部安装有控制单元（16）；所述顶板（2）侧面安装用工具箱（17），四个所述涡轮螺杆喷头（10）的喷洒位置分别对应施肥区域的区域一、区域二、区域三和区域四。
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