CN116267044A - 一种水田除草机器人运动控制系统 - Google Patents

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邱逸凡
张熙澈
罗桦戎
赵余祥
魏文波
黄天逸
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    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B39/00—Other machines specially adapted for working soil on which crops are growing
    • A01B39/12—Other machines specially adapted for working soil on which crops are growing for special purposes, e.g. for special culture
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Abstract

本发明提供一种水田除草机器人运动控制系统，属于农业机械设备智能控制技术领域，包括：数据通信模块，用于与终端建立通信连接，并通过终端获取运动辅助信息；所述运动辅助信息包括天气预报信息；水田识别模块，用于采集水田图像，并计算水田浑浊度信息；日间控制模块，用于在日间工作时根据所述水田浑浊度信息，控制水田除草机器人的日间运动状态；所述日间运动状态包括：停止和继续运动；夜间控制模块，用于在夜间工作时根据所述运动辅助信息，制定运动策略，并根据运动策略控制水田除草机器人的运动。

Description

一种水田除草机器人运动控制系统
技术领域
本发明属于农业机械设备智能控制领域，特别地，涉及一种水田除草机器人运动控制系统。
背景技术
如今，农业机械设备已经越来越广阔的运用到我国农民的日常生产中。国产的农机设备也顺应时代有了长足的发展。其中，水田除草设备虽然已广泛量产，但普遍依赖人工操作，并依赖农民的经验判断除草时的作业时间。例如，
CN109819696A已经公开了一种水田除草机器人，并且也可以很好的实现水田除草的功能，但仍然无法实现全自动的水田除草。
日本生产的前沿水田除草机器人，已经融合了民用扫地机器人的技术，实现了地图识别，可以做到全自动的水田除草，但仍然无法很好的判断作业时间。另一方面，农业生产过于依赖日间时间，在重要的生产节点上，可以说，日间时间极为宝贵，如何将除草这种工作实现日夜两用，并通过除草机器人自主控制作业时间，以进一步释放劳动力，成为一个亟需解决的问题。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，第一方面，提出一种水田除草机器人运动控制系统，所述系统包括：
数据通信模块，用于与终端建立通信连接，并通过终端获取运动辅助信息；所述运动辅助信息包括天气预报信息；
水田识别模块，用于采集水田图像，并计算水田浑浊度信息；
日间控制模块，用于在日间工作时根据所述水田浑浊度信息，控制水田除草机器人的日间运动状态；所述日间运动状态包括：停止和继续运动；
夜间控制模块，用于在夜间工作时根据所述运动辅助信息，制定运动策略，并根据运动策略控制水田除草机器人的运动。
进一步地，所述采集水田图像，并计算水田浑浊度信息，包括：
以垂直于水田的视角获取第一水田图像，得到所述第一水田图像各个像素的灰度值，并计算各个像素之间灰度值的方差，得到第一灰度方差值；
每当水田除草机器人运动至拍摄第一水田图像的相同位置时，以垂直于水田的视角获取第二水田图像，得到所述第二水田图像各个像素的灰度值，并计算各个像素之间灰度值的方差，得到第二灰度方差值；
根据第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值，得到水田浑浊度信息。
进一步地，所述根据所述水田浑浊度信息，控制水田除草机器人的日间运动状态，包括：
若所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值小于0.3，则认为水田浑浊度已经较高，此时控制水田除草机器人停止运动；
若所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值大于等于0.3，则认为水田浑浊度不够高，此时控制水田除草机器人继续运动，直至再次运动至相同位置时所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值小于0.3。
进一步地，夜间作业时的所述运动辅助信息，包括：第二日的温度信息以及日照强度信息，还可以包括用户自主输入的信息。
另一方面，提出一种水田除草机器人运动控制方法，包括：
与终端建立通信连接，并通过终端获取运动辅助信息；所述运动辅助信息包括天气预报信息；
采集水田图像，并计算水田浑浊度信息；
在日间工作时根据所述水田浑浊度信息，控制水田除草机器人的日间运动状态；所述日间运动状态包括：停止和继续运动；
在夜间工作时根据所述运动辅助信息，制定运动策略，并根据运动策略控制水田除草机器人的运动。
进一步地，所述采集水田图像，并计算水田浑浊度信息，包括：
以垂直于水田的视角获取第一水田图像，得到所述第一水田图像各个像素的灰度值，并计算各个像素之间灰度值的方差，得到第一灰度方差值；
每当水田除草机器人运动至拍摄第一水田图像的相同位置时，以垂直于水田的视角获取第二水田图像，得到所述第二水田图像各个像素的灰度值，并计算各个像素之间灰度值的方差，得到第二灰度方差值；
根据第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值，得到水田浑浊度信息。
进一步地，所述根据所述水田浑浊度信息，控制水田除草机器人的日间运动状态，包括：
若所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值小于0.3，则认为水田浑浊度已经较高，此时控制水田除草机器人停止运动；
若所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值大于等于0.3，则认为水田浑浊度不够高，此时控制水田除草机器人继续运动，直至再次运动至相同位置时所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值小于0.3。
进一步地，夜间作业时的所述运动辅助信息，包括：第二日的温度信息以及日照强度信息，还可以包括用户自主输入的信息。
上述水田除草机器人运动控制系统，在日间作业时，根据实际图像获取水田浑浊度信息，并在水田浑浊度较高时，判断已经充分抑制杂草的光合作用，进而实现充分除草的目的；在夜间作业时，通过次日的温度信息与日照强度信息，安排作业时间。解决了水田除草时，经验不足的农业生产者，难以判断作业时间；以及夜间作业时难以判断作业时间的技术问题。
附图说明
图1为本实施例提供的水田除草机器人运动控制方法流程环境图。
图2为本实施例提供的获取运动辅助信息的终端应用环境图。
图3为本实施例提供的水田除草机器人运动控制系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
本申请实施例提供本申请提供了一种水田除草机器人运动控制方法。
如图1所示，进一步地限定了水田除草机器人运动控制方法。如下：
步骤1、与终端建立通信连接，并通过终端获取运动辅助信息；所述运动辅助信息包括天气预报信息。
其中，终端可以为移动终端，并且在水田除草机器人上搭载可与移动终端建立通信链接的设备，可以为蓝牙设备或接入移动终端的热点，在此不做限定。
步骤2、采集水田图像，并计算水田浑浊度信息。
其中，以垂直于水田的视角获取第一水田图像，得到所述第一水田图像各个像素的灰度值，并计算各个像素之间灰度值的方差，得到第一灰度方差值；
每当水田除草机器人运动至拍摄第一水田图像的相同位置时，以垂直于水田的视角获取第二水田图像，得到所述第二水田图像各个像素的灰度值，并计算各个像素之间灰度值的方差，得到第二灰度方差值；
根据第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值，得到水田浑浊度信息。
容易理解的，当水田清澈时，所拍摄到的图像各像素之间并不均匀，其灰度值的方差较大，如果对水田进行搅拌使其浑浊，所拍摄到的图像各像素趋于均匀，其灰度值的方差较小。为了减少计算量，并节约成本，可采用低精度的摄像头，获取像素值较少的图像；或对获取的图像进行压缩处理，以提升后续灰度值方差的计算量。
步骤3、在日间工作时根据所述水田浑浊度信息，控制水田除草机器人的日间运动状态；所述日间运动状态包括：停止和继续运动。
其中，若所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值小于第一阈值时，则认为水田浑浊度已经较高，此时控制水田除草机器人停止运动；
若所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值大于等于第一阈值时，则认为水田浑浊度不够高，此时控制水田除草机器人继续运动，直至再次运动至相同位置时所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值小于第一阈值。
这里采用比值的方法而非固定值的方法进行判断，是考虑到各处水田的差异性较大，以搅拌前后灰度值的变化幅度而非一个绝对值，使该识别方法的应用面更为广阔。进一步地，这里的第一阈值可以是有经验的农业参与者根据实际情况进行调整的，也可以是根据运动运动辅助信息进行调整的，其缺省值为0.3。
步骤4、在夜间工作时根据所述运动辅助信息，制定运动策略，并根据运动策略控制水田除草机器人的运动。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的一种水田除草机器人运动控制系统。
该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（DynamicRandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种水田除草机器人运动控制系统，其特征在于，包括：
数据通信模块，用于与终端建立通信连接，并通过终端获取运动辅助信息；所述运动辅助信息包括天气预报信息；
水田识别模块，用于采集水田图像，并计算水田浑浊度信息；
日间控制模块，用于在日间工作时根据所述水田浑浊度信息，控制水田除草机器人的日间运动状态；所述日间运动状态包括：停止和继续运动；
夜间控制模块，用于在夜间工作时根据所述运动辅助信息，制定运动策略，并根据运动策略控制水田除草机器人的运动。
2.根据权利要求1所述的水田除草机器人运动控制系统，其特征在于，所述采集水田图像，并计算水田浑浊度信息，包括：
以垂直于水田的视角获取第一水田图像，得到所述第一水田图像各个像素的灰度值，并计算各个像素之间灰度值的方差，得到第一灰度方差值；
每当水田除草机器人运动至拍摄第一水田图像的相同位置时，以垂直于水田的视角获取第二水田图像，得到所述第二水田图像各个像素的灰度值，并计算各个像素之间灰度值的方差，得到第二灰度方差值；
根据第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值，得到水田浑浊度信息。
3.根据权利要求2所述的水田除草机器人运动控制系统，其特征在于，所述根据所述水田浑浊度信息，控制水田除草机器人的日间运动状态，包括：
若所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值小于第一阈值时，则认为水田浑浊度已经较高，此时控制水田除草机器人停止运动；
若所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值大于等于第一阈值时，则认为水田浑浊度不够高，此时控制水田除草机器人继续运动，直至再次运动至相同位置时所述第二灰度方差值与所述第一灰度方差值的比值小于第一阈值。
4.根据权利要求1所述的水田除草机器人运动控制系统，其特征在于，所述运动辅助信息，包括：
第二日的温度信息以及日照强度信息。
5.根据权利要求4所述的水田除草机器人运动控制系统，其特征在于，所述运动辅助信息，还包括：
用户自主输入的信息。
6.根据权利要求3所述的水田除草机器人运动控制系统，其特征在于，所述第一阈值根据经验人为设置。
7.根据权利要求3所述的水田除草机器人运动控制系统，其特征在于，所述第一阈值根据运动辅助信息进行调整。
8.根据权利要求3所述的水田除草机器人运动控制系统，其特征在于，所述第一阈值为0.3。
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