CN115226698A - 一种农作物种植用的智能施药机械手及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农作物种植用的智能施药机械手及控制方法，包括移动小车以及安装在所述移动小车的机械手模块、施药模块以及识别模块，所述机械手模块包括旋转台，所述旋转台上设置有调节座，所述调节座上铰接有第一机械臂，所述第一机械臂上铰接有第二机械臂，所述旋转台内设置有第一电机，所述第一电机用于带动旋转台旋转，所述调节座上设置有第二电机，所述第二电机用于带动第一机械臂转动，能够一次性对整株植株完成喷洒，喷洒范围更广，进而提高喷洒效率，能够实现对一株植株不同区域喷洒不同剂量农药的功能，在保证喷洒药效的同时还能够最大程度的降低农药喷洒量，能够节约资源，在一定程度上保护了环境。

Description

一种农作物种植用的智能施药机械手及控制方法

技术领域

本发明涉及机械手施药设备技术领域，特别是一种农作物种植用的智能施药机械手及控制方法。

背景技术

随着科学技术的发展，在各种农作物种植以及取得植物性产品的过程中，自动化正逐步体现出其重要性。尤其是在农作物种植中农药喷洒这一方面，通过智能施药机械手自动化作业，不但可以减少人们的劳动强度，而且机械手做工还可以克服地形、天气、植物疏密状态等一些不利因素的影响。故如何控制机械手自动化作业已经成为国内外研究的主要问题。然而目前的机械手在喷洒农药时仍存在不足的地方，其一是不能够根据植株的形状姿态智能的调节喷头喷洒位置；其二是不能够根据植株的生长状况智能的调节喷洒量。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种农作物种植用的智能施药机械手及控制方法。

为达到上述目的本发明采用的技术方案为：

本发明第一方面公开了一种农作物种植用的智能施药机械手，包括移动小车以及安装在所述移动小车的机械手模块、施药模块以及识别模块；

所述机械手模块包括旋转台，所述旋转台上设置有调节座，所述调节座上铰接有第一机械臂，所述第一机械臂上铰接有第二机械臂，所述旋转台内设置有第一电机，所述第一电机用于带动旋转台旋转，所述调节座上设置有第二电机，所述第二电机用于带动第一机械臂转动，所述第一机械臂上设置有第三电机，所述第三电机用于带动第二机械臂转动；

所述识别模块包括第一固定杆、第二固定杆、第一摄像机、第二摄像机，所述第一固定杆安装在所述移动小车的车架上，所述第一摄像机固定安装在所述第一固定杆上，所述第二固定杆安装在所述第二机械臂上，所述第二摄像机固定安装在所述第二固定杆上；

所述施药模块包括储药箱以及喷洒机构，所述储药箱安装在所述移动小车的车架上，所述储药箱上设置有加压泵，所述喷洒机构固定安装在所述第二机械臂的末端。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述喷洒机构包括安装板，所述安装板上固定安装有若干个第四电机，若干个所述第四电机的输出端配合连接有转动轴，且所述转动轴贯穿所述安装板伸出至安装板的底部，所述转动轴上固定连接有固定块，所述固定块上固定安装有喷头。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述喷头上配合连接有分流管，所述储药箱上连接有主流管，所述主流管延伸至所述安装板上，且所述分流管均与所述主流管相连通，且各分流管上均设置有流量调节机构。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，当通过加压泵对储药箱进行加压后，储存在储药箱内的药液在压力作用下由主流管流出，然后被分流至各分流管内，然后由各个喷头喷出。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述流量调节机构包括基座，所述基座上开设有环状凹槽与圆形凹槽，所述圆形凹槽的底部沿周向开设有若干个滑槽，若干个滑槽的底部均开设有通液孔，且所述通液孔贯穿基座的底壁。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述流量调节机构还包括若干组调控组件，若干组所述调控组件均包括第一电控块、第二电控块、铁块、绝缘拉杆、滑动块，所述第一电控块与第二电控块相对称的固定安装在所述环状凹槽的内壁上，且在所述第二电控块上开设有通孔，所述滑动块滑动连接在所述滑槽内，所述绝缘拉杆的一端与所述滑动块固定连接，另一端贯穿所述第二电控块的通孔伸出至环状凹槽内且与所述铁块固定连接。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述滑槽上开设有导向槽，所述滑动块上设置有导向块，所述导向块能够在所述导向槽内滑动。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述基座上设置有第一螺纹连接孔与第二螺纹连接孔，通过所述第一螺纹连接与第二螺纹连接孔将所述流量调节机构连接在分流管上。

本发明第二方面公开了一种农作物种植用的智能施药机械手的控制方法，应用于任一项所述的一种农作物种植用的智能施药机械手，包括如下步骤：

获取待喷洒农作物图像信息，并基于所述图像信息建立待喷洒农作物三维模型；

基于所述三维模型得到待喷洒农作物特征参数，其中所述特性参数包括待喷洒农作物的中心轴线位置信息、高度信息、宽度信息；

基于所述特征参数生成预设喷洒位置信息；

基于所述预设喷洒位置信息生成预设移动路径；

控制喷洒机构按预设移动路径移动，并获取喷洒机构实时位置信息；

将所述实时位置信息与预设位置信息进行比较，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预设阈值；

若大于，则生成修正信息，通过修正信息对喷洒机构的移动位置进行修正。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，还包括如下步骤：

将待喷洒农作物分割为若干个喷洒区域，并生成各喷头的喷洒位置信息；

基于所述喷洒位置信息控制各第四电机驱动，进而将各喷头带动至相对应的喷洒位置上；

基于所述三维模型获取各个喷洒区域中农作的生长参数信息；其中所述生长参数信息包括各喷洒区域中叶片密度信息、叶片孔洞密度信息；

基于所述农作物生长参数信息计算出各喷洒区域的喷洒量信息；

基于所述喷洒量信息控制各分流管上的各流量调节机构按特定参数工作，进而定量的将药液喷洒至各个喷洒区域内。

本发明解决了背景技术中存在的技术缺陷，本发明具备以下有益效果：可以根据农作物的高度、宽度信息，从而自动调整各个喷头的喷洒位置，从而实现根据农作物姿态进行智能化喷洒，一次性便能够对整株植株完成喷洒，喷洒范围更广，进而提高喷洒效率；并且可以根据一株农作物中不同区域的生长情况信息，进而自动调节各个区域上各个喷头的喷洒量，从而实现对一株植株不同区域喷洒不同剂量农药的功能，在保证喷洒药效的同时还能够最大程度的降低农药喷洒量，能够节约资源，在一定程度上保护了环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为喷洒装置立体结构示意图；

图2为喷洒装置另一视角立体结构示意图；

图3为喷洒机构的结构示意图；

图4为第一电控块通电而第二电控块断电时流量调节机构结构示意图；

图5为第一电控块断电而第二电控块通电时流量调节机构结构示意图；

图6为导向槽结构示意图；

图7为流量调节机构第一视角立体结构示意图；

图8为流量调节机构第二视角立体结构示意图；

附图标记说明如下：101、移动小车；102、旋转台；103、调节座；104、第一机械臂；105、第二机械臂；106、第一固定杆；107、第二固定杆；108、第一摄像机；109、第二摄像机；201、储药箱；202、喷洒机构；203、加压泵；204、安装板；205、第四电机；206、转动轴；207、固定块；208、喷头；209、分流管；301、流量调节机构；302、基座；303、环状凹槽；304、圆形凹槽；305、滑槽；306、通液孔；307、第一电控块；308、第二电控块；309、铁块；401、绝缘拉杆；402、滑动块；403、导向槽；404、导向块；405、第一螺纹连接孔；406、第二螺纹连接孔。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

本发明第一方面公开了一种农作物种植用的智能施药机械手，包括移动小车101以及安装在所述移动小车101的机械手模块、施药模块以及识别模块。

如图1、2所示，所述机械手模块包括旋转台102，所述旋转台102上设置有调节座103，所述调节座103上铰接有第一机械臂104，所述第一机械臂104上铰接有第二机械臂105，所述旋转台102内设置有第一电机，所述第一电机用于带动旋转台102旋转，所述调节座103上设置有第二电机，所述第二电机用于带动第一机械臂104转动，所述第一机械臂104上设置有第三电机，所述第三电机用于带动第二机械臂105转动。

所述识别模块包括第一固定杆106、第二固定杆107、第一摄像机108、第二摄像机109，所述第一固定杆106安装在所述移动小车101的车架上，所述第一摄像机108固定安装在所述第一固定杆106上，所述第二固定杆107安装在所述第二机械臂105上，所述第二摄像机109固定安装在所述第二固定杆107上。

需要说明的是，本装置可以根据农作物的高度、宽度信息，从而自动调整各个喷头208的喷洒位置，从而实现根据农作物姿态进行智能化喷洒，一次性便能够对整株植株完成喷洒，喷洒范围更广，进而提高喷洒效率；并且可以根据一株农作物中不同区域的生长情况信息，进而自动调节各个区域上各个喷头208的喷洒量，从而实现对一株植株不同区域喷洒不同剂量农药的功能，在保证喷洒药效的同时还能够最大程度的降低农药喷洒量，能够节约资源，在一定程度上保护了环境。具体来说，在喷洒前，通过第一摄像机108与第二摄像机109获取待喷洒农作物的图像信息，然后建立三维模型，从三维模型中得到待喷洒农作物的高度信息以及中心轴线位置信息，然后根据高度信息以及中心轴线位置信息从而确定喷洒机构202的预设喷洒位置信息，然后再基于预设喷洒位置信息控制机械手模块将喷洒机构202带动至距离待喷洒农作物顶部的预设距离上（预设距离由用户提前设定），并且使得喷洒机构202的中心轴线与待喷洒农作物的中心轴线重合，从而实现根据农作物姿态自动调节喷洒位置的功能，从而实现一次性全方位的喷洒整株农作物。

需要说明的是，通过控制第一电机启动，从而带动旋转台102旋转，从而实现带动喷洒机构202沿移动小车101旋转的功能；通过控制第二电机与第三电机启动，便能够调节第一机械臂104与第二机械臂105的相对位置，从而实现调节喷洒机构202喷洒高度的功能，从而实现在不同高度位置对不同高度农作物完成喷洒的功能，适用范围广。这样一来，通过控制第一电机、第二电机、第三电机便能够使得调控模块带动喷洒机构202移动至预设喷洒位置上，从而实现根据农作物姿态自动调节喷洒位置的功能。

所述施药模块包括储药箱201以及喷洒机构202，所述储药箱201安装在所述移动小车101的车架上，所述储药箱201上设置有加压泵203，所述喷洒机构202固定安装在所述第二机械臂105的末端。

需要说明的是，通过加压泵203能够为储药箱201加压，从而使得储存在储药箱201内的药液被挤压出主流管内，然后再被分流至分流管209上，随着再有各个喷头208喷出。

如图3所示，所述喷洒机构202包括安装板204，所述安装板204上固定安装有若干个第四电机205，若干个所述第四电机205的输出端配合连接有转动轴206，且所述转动轴206贯穿所述安装板204伸出至安装板204的底部，所述转动轴206上固定连接有固定块207，所述固定块207上固定安装有喷头208。

需要说明的是，优选的，在安装板204上设置六个喷头208。当通过第一摄像机108与第二摄像机109拍摄待喷洒农作物的图像信息后，基于所述图像信息建立三维模型，然后通过三维模型将待喷洒农作物沿周向分割为六个喷洒区域，接着基于喷洒区域信息生成六个喷头208喷洒位置信息，然后基于所述喷洒位置信息控制六个第四电机205单独启动，从而通过第四电机205带动转动轴206与固定块207旋转，从而使得六个喷头208的轴线分别与六个喷洒区域的轴线重合，从而完成调节喷头208喷洒位置的功能。这样一来，将单株的待喷洒农作物分割为六个喷洒区域后，然后通过六个喷头208分别对这六个喷洒区域进行喷洒，实现了一次性全方位喷洒整株农作物的功能，并且在喷洒时使得六个喷头208的轴线分别与六个喷洒区域的轴线重合，从而确保每个喷洒区域的枝叶均能够喷洒到农药，实现了均匀喷洒的功能，进而提高喷洒效果。

当通过加压泵203对储药箱201进行加压后，储存在储药箱201内的药液在压力作用下由主流管流出，然后被分流至各分流管209内，然后由各个喷头208喷出。

所述喷头208上配合连接有分流管209，所述储药箱201上连接有主流管，所述主流管延伸至所述安装板204上，且所述分流管209均与所述主流管相连通，且各分流管209上均设置有流量调节机构301。

如图4、5所示，所述流量调节机构301包括基座302，所述基座302上开设有环状凹槽303与圆形凹槽304，所述圆形凹槽304的底部沿周向开设有若干个滑槽305，若干个滑槽305的底部均开设有通液孔306，且所述通液孔306贯穿基座302的底壁。

所述流量调节机构301还包括若干组调控组件，若干组所述调控组件均包括第一电控块307、第二电控块308、铁块309、绝缘拉杆401、滑动块402，所述第一电控块307与第二电控块308相对称的固定安装在所述环状凹槽303的内壁上，且在所述第二电控块308上开设有通孔，所述滑动块402滑动连接在所述滑槽305内，所述绝缘拉杆401的一端与所述滑动块402固定连接，另一端贯穿所述第二电控块308的通孔伸出至环状凹槽303内且与所述铁块309固定连接。

需要说明的是，在对各个喷洒区域喷洒农药前，由所述三维模型获取各个喷洒区域中农作物叶片密度信息以及叶片孔洞密度信息，从而确定各个喷洒区域中所需的喷洒量。具体来说，若某一个喷洒区域中农作物叶片密度越大，需要往这一区域喷洒农药的喷洒量就需要越大，这是由于若某一区域叶片密度大，叶片与叶片之间的相对空隙便较小，为了保证所有的叶片均能够喷洒到农药，因此需要在这一区域喷洒较多的农药；若某一喷洒区域的叶片上存在较多的孔洞，这说明这一喷洒区域中虫害数量较多，因此需要往这一喷洒区域喷洒较多的农药。需要注意的是，各个喷洒区域中的喷洒量可以通过叶片密度信息与孔洞密度信息来确定，举例来说，若某一个喷洒区域中叶片密度大于第一预设阈值，且/或，孔洞密度大于第一预设阈值，则需要按照第一喷洒量往这一喷洒区域喷洒农药；若某一个喷洒区域中叶片密度大于第二预设阈值，且/或，孔洞密度大于第二预设阈值，则需要按照第二喷洒量往这一喷洒区域喷洒农药，依次类推，判断阈值的大小以及数目用户可以自行设定。而通过流量调节机构301便能够实现控制不同喷头208喷洒量的功能，从而实现为不同喷洒区域喷洒不同剂量农药的功能。

流量调节机构301的工作原理与过程是这样的：当农药由主流管均匀的被分流至各分流管209内后，通过控制各个分流管209中流量控制机构各第一电控块307与第二电控块308通断电情况便能够控制其流量，进而控制各个喷头208的喷洒量。举例来说，在圆形凹槽304的底部沿周向开设有六个滑槽305，同样的，调控组件设置为六组。若我们使得某一分流管209上流量控制机构中六组调控组件中的六个第一电控块307通电且六个第二电控块308断电，由于六个第一电控块307通电后具备磁力，而六个第二电控块308断电后不具备磁力，每一个调控组件上的铁块309均会被同组调控组件中的第一电控块307吸引，从而将铁块309吸附至第一电控块307上，而在铁块309被吸引至第一电控块307上时会带动绝缘拉杆401移动，从而带动六个滑动块402均分别沿六个滑槽305的外侧滑动，从而使得六个滑动块402不再堵住六个通液孔306，这样一来，这一分流管209上的农药便均能够以最大的流量至所对应的喷头208内，然后喷出，此时喷头208的喷洒量最大。

同理的，而若我们使得某一个分流管209上流量控制机构中的其中三组调控组件的三个第一电控块307通电而第二电控块308断电，并且使得另外三组调控组件中的三个第一电控块307断电而第二电控块308通电。由于其中三组调控机构的三个第一电控块307是通电的，这三个第一电控块307便能够将同组的铁块309吸引，从而使得这三组调控组件中的滑动块402不再堵住这三个堵液孔，分流管209上的农药能够由这个三个堵液孔中流过；而由于另外三组调控机构中的三个第二电控块308是通电的，这三个第二电控块308会把同组的铁块309吸引住，从而使得这三组调控组件中的滑动块402一直堵住这个三个堵液孔，分流管209上的农药便不能够由这个三个堵液孔中流过，这样一来，这一分流管209上的农药便只能够以一半的流量流至所对应的喷头208内，然后喷出，此时喷头208的喷洒量只有一半。

同理，当需要某一分流管209上的农药按照四分之一的喷洒量沿喷头208喷出时，可以使得其中两组调控组件上的第一电控块307通电而第二电控块308断电，其余四组的第一电控块307断电而第二电控块308通电即可。需要注意的是，其余喷洒量依次类推即可，在此不多做说明。

综上所述，本装置能够根据一株农作物中不同区域的生长情况信息，进而自动调节各个区域上各个喷头208的喷洒量，从而实现对一株植株不同区域喷洒不同剂量农药的功能，在保证喷洒药效的同时还能够最大程度的降低农药喷洒量，能够节约资源，在一定程度上保护了环境。

如图6所示，所述滑槽305上开设有导向槽403，所述滑动块402上设置有导向块404，所述导向块404能够在所述导向槽403内滑动。

需要说明的是，导向槽403与导向块404一方面起到导向的作用，能够避免滑动块402在沿滑槽305滑动时发生位置偏移，另一方面起到了支撑作用，能够避免滑块动在农药的冲击力下冲出滑槽305外，从而提高了装置在运行时的可靠性与稳定性。

如图7、8所示，所述基座302上设置有第一螺纹连接孔405与第二螺纹连接孔406，通过所述第一螺纹连接与第二螺纹连接孔406将所述流量调节机构301连接在分流管209上。

需要说明的是，将流量调节机构301安装在分流管209上时，将第一螺纹连接孔405与分流管209的一端密封旋接，将第二螺纹连接孔406与分流管209的另一端密封旋接，这样一来，通过流量控制机构便能够控制农药流过分流管209的流量，从而控制各个喷头208的喷洒量。

本发明第二方面公开了一种农作物种植用的智能施药机械手的控制方法，应用于任一项所述的一种农作物种植用的智能施药机械手，包括如下步骤：

获取待喷洒农作物图像信息，并基于所述图像信息建立待喷洒农作物三维模型；

基于所述三维模型得到待喷洒农作物特征参数，其中所述特性参数包括待喷洒农作物的中心轴线位置信息、高度信息、宽度信息；

基于所述特征参数生成预设喷洒位置信息；

基于所述预设喷洒位置信息生成预设移动路径；

控制喷洒机构按预设移动路径移动，并获取喷洒机构实时位置信息；

将所述实时位置信息与预设位置信息进行比较，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预设阈值；

若大于，则生成修正信息，通过修正信息对喷洒机构的移动位置进行修正。

需要说明的是，在喷洒前，通过第一摄像机108与第二摄像机109获取待喷洒农作物的图像信息，然后建立三维模型，从三维模型中得到待喷洒农作物的高度信息以及中心轴线位置信息，然后根据高度信息以及中心轴线位置信息从而确定喷洒机构202的预设喷洒位置信息，然后再基于预设喷洒位置信息控制机械手模块将喷洒机构202带动至距离待喷洒农作物顶部的预设距离上（预设距离由用户提前设定），并且使得喷洒机构202的中心轴线与待喷洒农作物的中心轴线重合，从而实现根据农作物姿态自动调节喷洒位置的功能，从而实现一次性全方位的喷洒整株农作物。并且，在机械手模块带动喷洒机构202移动的过程中，通过第一摄像机108与第二摄像机109获取喷洒机构202实时位置信息；将所述实时位置信息与预设位置信息进行比较，得到偏差率；若偏差率大于预设阈值，则控制系统能够对喷洒机构202的位置进行修正，从而确保喷洒机构202能够精准的移动至预设喷洒位置上，进一步提高喷洒的精度与效果。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，还包括如下步骤：

将待喷洒农作物分割为若干个喷洒区域，并生成各喷头的喷洒位置信息；

基于所述喷洒位置信息控制各第四电机驱动，进而将各喷头带动至相对应的喷洒位置上；

基于所述三维模型获取各个喷洒区域中农作的生长参数信息；其中所述生长参数信息包括各喷洒区域中叶片密度信息、叶片孔洞密度信息；

基于所述农作物生长参数信息计算出各喷洒区域的喷洒量信息；

基于所述喷洒量信息控制各分流管上的各流量调节机构按特定参数工作，进而定量的将药液喷洒至各个喷洒区域内。

需要说明的是，通过三维模型将待喷洒农作物沿周向分割为六个喷洒区域，接着基于喷洒区域信息生成六个喷头208喷洒位置信息，然后基于所述喷洒位置信息控制六个第四电机205单独启动，从而通过第四电机205带动转动轴206与固定块207旋转，从而使得六个喷头208的轴线分别与六个喷洒区域的轴线重合，从而完成调节喷头208喷洒位置的功能，从而确保每个喷洒区域的枝叶均能够喷洒到农药，实现了均匀喷洒的功能，进而提高喷洒效果。各个喷洒区域中的喷洒量可以通过叶片密度信息与孔洞密度信息来确定，若某一个喷洒区域中叶片密度大于第一预设阈值，且/或，孔洞密度大于第一预设阈值，则需要按照第一喷洒量往这一喷洒区域喷洒农药；若某一个喷洒区域中叶片密度大于第二预设阈值，且/或，孔洞密度大于第二预设阈值，则需要按照第二喷洒量往这一喷洒区域喷洒农药，依次类推，判断阈值的大小以及数目用户可以自行设定。而通过流量调节机构301便能够实现控制不同喷头208喷洒量的功能（上文已对流量调节机构301的工作原理做出详细说明），从而实现为不同喷洒区域喷洒不同剂量农药的功能。

此外，所述一种农作物种植用的智能施药机械手的控制方法，还包括以下步骤：

通过大数据网络获取喷头在各喷洒量以及各风力强度下所对应的标准喷洒速度，并建立特性数据库；

获取当前施药环境下的实际风力强度；获取当前施药环境下喷洒机构中各喷头的喷洒量信息；

基于所述各喷头的喷洒量信息建立大小排序表，由所述大小排序表中提取出最小喷洒量信息；

将所述实际风力强度与最小喷洒量信息导入所述特性数据库，得到当前施药环境下各喷头的最小喷洒速度信息；

基于所述最小喷洒速度信息生成加压泵的最低运行功率信息，并控制加压泵按照最低运行功率运行。

需要说明的是，在安装板上还安装有风力检测仪，在施药时，通过风力检测仪可以获取施药环境的实际风力强度信息。

需要说明的是，在对农药物进行施药时，风力的大小会对施药的效果产生较大的影响，风力越大，农药的漂移量（可以理解为损耗率）越大；而农药的漂移量越大，为了保证施药效果，所需要的喷洒量便越大。而我们可以通过提高农药喷洒速度来在一定程度上较低农药的漂移量，这是由于农药在喷头喷出的速度越大，其初始动能便越大，其受风力强度影响便较小，因此，可以通过本方法来根据实际风力强度以及各喷头中的最小喷洒量来确定出在当前施药环境下所需的最小喷洒速度，进而确定出加压泵在喷洒时的最低运行功率，能够最大程度的节约电能，提高单程施药时间，进而提高施药效率；并且还能够确保农药漂移量低于预设阈值，进而确保施药效果。

此外，所述一种农作物种植用的智能施药机械手的控制方法，获取待喷洒农作物图像信息，并基于所述图像信息建立待喷洒农作物三维模型，具体包括以下步骤：

获取待喷洒农作物图像信息，对所述农作物图像信息进预处理，得到预处理后的三维模型；

获取所述预处理后的三维模型的边界区域的特征向量；

选取所述特征向量按列组成的正交矩阵以及特征向量所构成的对角矩阵作为新的基准坐标点，基于所述新的基准坐标点建立新的坐标系；

基于所述新的坐标系生成重新组合的目标数据矩阵；

提取重新组合的目标数据矩阵的极限坐标点，并将所述极限坐标点导入所述预处理后的三维模型，并将所述极限坐标点在所述预处理后的三维模型中重新组合，得到待喷洒农作物三维模型。

需要说明的是，鉴于拍摄图像角度以及拍摄像素的影响，通过拍摄得到的图像信息建立的预处理后的三维模型会存在冗余，而通过本方法，能够因消除掉拍摄图像角度以及拍摄像素等因素对三维模型精度带来的影响，从而提高农作物三维模型边界范围的精度，从而使得喷头的喷洒精度，能够避免喷头把农药喷洒到农作物外部区域的情况，节省资源。

此外，所述一种农作物种植用的智能施药机械手的控制方法，还包括以下步骤：

通过大数据网络获取移动小车在各实际电量及相对应工作环境温度条件下所对应的最远移动路程，并基于所述最远移动路程建立数据库；

获取当前工作环境的实际温度信息以及实际电量信息；

将所述当前工作环境的实际温度信息以及实际电量信息导入所述数据库中，得到预设最远移动路程；

获取移动小车的位置信息，基于所述位置信息计算出返程路程；

判断所述返程路程是否等于预设最远移动路程；

若等于，则控制施药机械手停止施药，并控制移动小车返程。

需要说明的是，外部环境温度对移动小车上的电池的放电效率有着至关重要的影响，因为温度能够影响电池内导电物质电阻率，进而影响电池的放电效率，在不同环境温度下电池内硫酸铅的溶解、电解液的扩散、离子传质运动效率不同，从而使得不同环境温度下电池放电效率也不同，电池的续航能力也不同。因此，可以通过大数据网络提前获取移动小车的电池在各实际电量及相对应工作环境温度条件下所对应的最远移动路程，并基于所述最远移动路程建立数据库；然后再通过搭载在移动小车上的温度传感器以及电量传感器分别工作环境的实际温度信息以及电池的实际电量信息；进而得到预设最远移动路程；当预设最远移动路程等于返程路程后，则控制施药机械手停止施药，并控制移动小车返程。利用该方法能够避免出现移动小车电池电量不足以支撑移动小车返程的现象，避免出现需要人为回收移动小车的情况。

以上依据本发明的理想实施例为启示，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种农作物种植用的智能施药机械手，包括移动小车以及安装在所述移动小车的机械手模块、施药模块以及识别模块，其特征在于：

所述机械手模块包括旋转台，所述旋转台上设置有调节座，所述调节座上铰接有第一机械臂，所述第一机械臂上铰接有第二机械臂，所述旋转台内设置有第一电机，所述第一电机用于带动旋转台旋转，所述调节座上设置有第二电机，所述第二电机用于带动第一机械臂转动，所述第一机械臂上设置有第三电机，所述第三电机用于带动第二机械臂转动；

所述识别模块包括第一固定杆、第二固定杆、第一摄像机、第二摄像机，所述第一固定杆安装在所述移动小车的车架上，所述第一摄像机固定安装在所述第一固定杆上，所述第二固定杆安装在所述第二机械臂上，所述第二摄像机固定安装在所述第二固定杆上；

所述施药模块包括储药箱以及喷洒机构，所述储药箱安装在所述移动小车的车架上，所述储药箱上设置有加压泵，所述喷洒机构固定安装在所述第二机械臂的末端。

2.根据权利要求1所述的一种农作物种植用的智能施药机械手，其特征在于：所述喷洒机构包括安装板，所述安装板上固定安装有若干个第四电机，若干个所述第四电机的输出端配合连接有转动轴，且所述转动轴贯穿所述安装板伸出至安装板的底部，所述转动轴上固定连接有固定块，所述固定块上固定安装有喷头。

3.根据权利要求2所述的一种农作物种植用的智能施药机械手，其特征在于：所述喷头上配合连接有分流管，所述储药箱上连接有主流管，所述主流管延伸至所述安装板上，且所述分流管均与所述主流管相连通，且各分流管上均设置有流量调节机构。

4.根据权利要求3所述的一种农作物种植用的智能施药机械手，其特征在于：当通过加压泵对储药箱进行加压后，储存在储药箱内的药液在压力作用下由主流管流出，然后被分流至各分流管内，然后由各个喷头喷出。

5.根据权利要求3所述的一种农作物种植用的智能施药机械手，其特征在于：所述流量调节机构包括基座，所述基座上开设有环状凹槽与圆形凹槽，所述圆形凹槽的底部沿周向开设有若干个滑槽，若干个滑槽的底部均开设有通液孔，且所述通液孔贯穿基座的底壁。

6.根据权利要求5所述的一种农作物种植用的智能施药机械手，其特征在于：所述流量调节机构还包括若干组调控组件，若干组所述调控组件均包括第一电控块、第二电控块、铁块、绝缘拉杆、滑动块，所述第一电控块与第二电控块相对称的固定安装在所述环状凹槽的内壁上，且在所述第二电控块上开设有通孔，所述滑动块滑动连接在所述滑槽内，所述绝缘拉杆的一端与所述滑动块固定连接，另一端贯穿所述第二电控块的通孔伸出至环状凹槽内且与所述铁块固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种农作物种植用的智能施药机械手，其特征在于：所述滑槽上开设有导向槽，所述滑动块上设置有导向块，所述导向块能够在所述导向槽内滑动。

8.根据权利要求5所述的一种农作物种植用的智能施药机械手，其特征在于：所述基座上设置有第一螺纹连接孔与第二螺纹连接孔，通过所述第一螺纹连接与第二螺纹连接孔将所述流量调节机构连接在分流管上。

9.一种农作物种植用的智能施药机械手的控制方法，应用于权利要求1-8任一项所述的一种农作物种植用的智能施药机械手，其特征在于，包括如下步骤：

获取待喷洒农作物图像信息，并基于所述图像信息建立待喷洒农作物三维模型；

基于所述三维模型得到待喷洒农作物特征参数，其中所述特性参数包括待喷洒农作物的中心轴线位置信息、高度信息、宽度信息；

基于所述特征参数生成预设喷洒位置信息；

基于所述预设喷洒位置信息生成预设移动路径；

控制喷洒机构按预设移动路径移动，并获取喷洒机构实时位置信息；

将所述实时位置信息与预设位置信息进行比较，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预设阈值；

若大于，则生成修正信息，通过修正信息对喷洒机构的移动位置进行修正。

10.根据权利要求9所述的一种农作物种植用的智能施药机械手的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

将待喷洒农作物分割为若干个喷洒区域，并生成各喷头的喷洒位置信息；

基于所述喷洒位置信息控制各第四电机驱动，进而将各喷头带动至相对应的喷洒位置上；

基于所述三维模型获取各个喷洒区域中农作的生长参数信息；其中所述生长参数信息包括各喷洒区域中叶片密度信息、叶片孔洞密度信息；

基于所述农作物生长参数信息计算出各喷洒区域的喷洒量信息；

基于所述喷洒量信息控制各分流管上的各流量调节机构按特定参数工作，进而定量的将药液喷洒至各个喷洒区域内。

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