CN209711222U - 基于机器视觉的自主精准喷药机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于机器视觉的自主精准喷药机器人，包括机架，所述机架的内部活动安装有蓄电池，所述机架的上端外表面一侧活动安装有水罐，且机架的上端外表面另一侧活动安装有药剂瓶，所述药剂瓶的上端外表面活动安装有电磁阀，且电磁阀的上端活动安装有排管，所述电磁阀远离机架的一侧活动安装有喷药管，且喷药管的下端外表面活动安装有喷头，所述机架靠近药剂瓶的一侧活动安装有固定板。本实用新型通过设置有一系列的结构使本装置在使用过程中将机器视觉应用于植物识别，并利用神经网络进行数据训练，通过训练后的分类集进行农作物与杂草的识别，喷头能够根据农作物与杂草的高度进行调节，优化使用过程。

Description

基于机器视觉的自主精准喷药机器人

技术领域

本实用新型涉及喷药机器人技术领域，具体为基于机器视觉的自主精准喷药机器人。

背景技术

我国是农业大国，现如今农作物的播种与收成都已经普及了机械化，解放了农民的劳动力，而在农业植保中农作物喷药一直都没能够实现机械化，农民需要通过喷药壶手动喷药，喷药过程中农药散发在空气中农民吸入后很容易发生农药中毒，因此通过喷药机器人实现机械喷药可大大释放劳动力，确保了农民的身体健康，但是现有的喷药机器人结构简单，且无法区分农作物与杂草，除草药剂或是营养剂都全方位喷洒，造成了药剂的浪费同时对农作物的成长十分不利，降低装置的使用性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供基于机器视觉的自主精准喷药机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于机器视觉的自主精准喷药机器人，包括机架，所述机架的内部活动安装有蓄电池，所述机架的上端外表面一侧活动安装有水罐，且机架的上端外表面另一侧活动安装有药剂瓶，所述药剂瓶的上端外表面活动安装有电磁阀，且电磁阀的上端活动安装有排管，所述电磁阀远离机架的一侧活动安装有喷药管，且喷药管的下端外表面活动安装有喷头，所述机架靠近药剂瓶的一侧活动安装有固定板，所述机架的下端外表面边角位置均固定安装有轮架，且轮架的下端活动安装有轮胎，所述轮架的内部活动安装有驱动电机，所述水罐与管排之间活动安装有导水管。

通过采用上述技术方案，将机器视觉应用于植物识别，并利用神经网络进行数据训练，通过训练后的分类集进行农作物与杂草的识别，喷头能够根据农作物与杂草的高度进行调节，优化使用过程。

优选的，所述机架的上端外表面中间位置设置有控制箱，且控制箱的上端外表面活动安装有摄像头，所述蓄电池的输出端电性连接控制箱与摄像头的输入端。

通过采用上述技术方案，摄像头对植物进行拍照，将摄像头采集到的数据进行图像处理，将采集到的植物照片通过训练好的神经网络进行识别，对图片中的农作物和杂草进行识别和分类，完成分类之后，电磁阀控制喷头对相应轨道上的农作物进行喷药，实现对杂草的精准施药和作物的精准施肥，此方法可减少除草剂90％左右的使用，减少水资源的浪费，减少除草剂对农作物的危害，在对农作物进行除虫、营养操作时，可以大大减少农药的成本，另外，通过对农作物图像的分析，得到农作物的生长状况、分布、疏密程度等信息，建立农田数据库，便于农田的管理和智能农田的建立。

优选的，所述控制箱的内部设置有云平台。

通过采用上述技术方案，摄像头对植物进行拍照，将采集到的植物照片放入云平台中进行数据对比，从而区分农作物与杂草。

优选的，所述机架的前后两端外表面靠近固定板的一侧均活动安装有第一活动片，所述固定板的前后两端外表面均固定安装有第二活动片，且第一活动片与第二活动片之间活动安装有第一转轴，所述第一活动片与机架之间及第二活动片与固定板之间均活动安装有第二转轴，所述机架的前后两端外表面对应第二转轴的位置均活动安装有转动电机，所述蓄电池的输出端电性连接转动电机的输入端。

通过采用上述技术方案，通过转动电机带动第二转轴转动，使得第一活动片旋转，第一活动片利用第一转轴带动第二活动片旋转从而拉动固定板，固定板通过活动轴转动与机架产生倾角，从而将喷头抬起，可便于对不同高度的农作物及杂草进行喷药。

优选的，所述喷药管贯穿于固定板的内部，所述喷头位于固定板的下方。

通过采用上述技术方案，通过固定板对喷药管及喷头进行固定。

优选的，所述蓄电池的输出端电性连接驱动电机的输入端。

通过采用上述技术方案，通过蓄电池为驱动电机提供动力。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、机架的前后两端外表面靠近固定板的一侧均活动安装有第一活动片，固定板的前后两端外表面均固定安装有第二活动片，第一活动片与第二活动片之间活动安装有第一转轴，第一活动片与机架之间及第二活动片与固定板之间均活动安装有第二转轴，机架的前后两端外表面对应第二转轴的位置均活动安装有转动电机，通过转动电机带动第二转轴转动，使得第一活动片旋转，第一活动片利用第一转轴带动第二活动片旋转从而拉动固定板，固定板通过活动轴转动与机架产生倾角，从而将喷头抬起，可便于对不同高度的农作物及杂草进行喷药；

2、机架的上端外表面中间位置设置有控制箱，控制箱的上端外表面活动安装有摄像头，药剂瓶的上端外表面活动安装有电磁阀，摄像头对植物进行拍照，将摄像头采集到的数据进行图像处理，将采集到的植物照片通过训练好的神经网络进行识别，对图片中的农作物和杂草进行识别和分类，完成分类之后，电磁阀控制喷头对相应轨道上的农作物进行喷药，实现对杂草的精准施药和作物的精准施肥，此方法可减少除草剂90％左右的使用，减少水资源的浪费，减少除草剂对农作物的危害，在对农作物进行除虫、营养操作时，可以大大减少农药的成本，另外，通过对农作物图像的分析，得到农作物的生长状况、分布、疏密程度等信息，建立农田数据库，便于农田的管理和智能农田的建立。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的机架与摄像头相结合视图；

图3为本实用新型的机架与固定板相结合视图；

图4为本实用新型的系统框图。

图中：1、机架；2、蓄电池；3、水罐；4、药剂瓶；5、电磁阀；6、排管；7、喷药管；8、喷头；9、固定板；10、轮架；11、轮胎；12、驱动电机；13、控制箱；14、摄像头；15、导水管；91、活动轴；92、第一活动片；93、第二活动片；94、第一转轴；95、第二转轴；96、转动电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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；可以是直接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1-4，本实用新型提供的一种实施例：基于机器视觉的自主精准喷药机器人，包括机架1，通过机架1的内部活动安装蓄电池2，机架1的上端外表面一侧活动安装水罐3，机架1的上端外表面另一侧活动安装药剂瓶4，药剂瓶4的上端外表面活动安装电磁阀5，电磁阀5的上端活动安装排管6，电磁阀5远离机架1的一侧活动安装喷药管7，喷药管7的下端外表面活动安装喷头8，机架1靠近药剂瓶4的一侧活动安装固定板9，机架1的下端外表面边角位置均固定安装轮架10，轮架10的下端活动安装轮胎11，轮架10的内部活动安装驱动电机12，水罐3与管排之间活动安装导水管15，通过蓄电池2为驱动电机12提供动力，驱动电机12驱动轮胎11转动使得机器人在农田中行走，然后利用导水管15将水罐3中的水导入排管6中，通过控制箱13打开电磁阀5，药剂瓶4中的药剂进入到排管6中与水混合后流入到喷药管7中通过喷头8喷出对农作物进行喷药，优化使用过程。

进一步，机架1的上端外表面中间位置设置控制箱13，控制箱13的上端外表面活动安装摄像头14，蓄电池2的输出端电性连接控制箱13与摄像头14的输入端，摄像头14对植物进行拍照，将摄像头14采集到的数据进行图像处理，将采集到的植物照片通过训练好的神经网络进行识别，对图片中的农作物和杂草进行识别和分类，完成分类之后，电磁阀5控制喷头8对相应轨道上的农作物进行喷药，实现对杂草的精准施药和作物的精准施肥，此方法可减少除草剂90％左右的使用，减少水资源的浪费，减少除草剂对农作物的危害，在对农作物进行除虫、营养操作时，可以大大减少农药的成本，另外，通过对农作物图像的分析，得到农作物的生长状况、分布、疏密程度等信息，建立农田数据库，便于农田的管理和智能农田的建立。

进一步，控制箱13的内部设置云平台，摄像头14对植物进行拍照，将采集到的植物照片放入云平台中进行数据对比，从而区分农作物与杂草。

进一步，机架1的前后两端外表面靠近固定板9的一侧均活动安装第一活动片92，固定板9的前后两端外表面均固定安装第二活动片93，第一活动片92与第二活动片93之间活动安装第一转轴94，第一活动片92与机架1之间及第二活动片93与固定板9之间均活动安装第二转轴95，机架1的前后两端外表面对应第二转轴95的位置均活动安装转动电机96，蓄电池2的输出端电性连接转动电机96的输入端，通过转动电机96带动第二转轴95转动，使得第一活动片92旋转，第一活动片92利用第一转轴94带动第二活动片93旋转从而拉动固定板9，固定板9通过活动轴91转动与机架1产生倾角，从而将喷头8抬起，可便于对不同高度的农作物及杂草进行喷药。

进一步，喷药管7贯穿于固定板9的内部，喷头8位于固定板9的下方，通过固定板9对喷药管7及喷头8进行固定。

进一步，蓄电池2的输出端电性连接驱动电机12的输入端，通过蓄电池2为驱动电机12提供动力。

需要说明的是，本实用新型为基于机器视觉的自主精准喷药机器人，使用时通过型号为VRB200-12的蓄电池2为型号为DFJD-W240的驱动电机12提供动力，驱动电机12驱动轮胎11转动使得机器人在农田中行走，然后利用导水管15将水罐3中的水导入排管6中，通过控制箱13打开型号为VX2120-06的电磁阀5，药剂瓶4中的药剂进入到排管6中与水混合后流入到喷药管7中通过喷头8喷出对农作物进行喷药，此时，型号为XM-JPR的摄像头14对植物进行拍照，将摄像头14采集到的数据进行图像处理，将采集到的植物照片通过训练好的神经网络进行识别，对图片中的农作物和杂草进行识别和分类，完成分类之后，电磁阀5控制喷头8对相应轨道上的农作物进行喷药，实现对杂草的精准施药和作物的精准施肥，此方法可减少除草剂90％左右的使用，减少水资源的浪费，减少除草剂对农作物的危害，在对农作物进行除虫、营养操作时，可以大大减少农药的成本，另外，通过对农作物图像的分析，得到农作物的生长状况、分布、疏密程度等信息，建立农田数据库，便于农田的管理和智能农田的建立，然后通过型号为Y112M的转动电机96带动第二转轴95转动，使得第一活动片92旋转，第一活动片92利用第一转轴94带动第二活动片93旋转从而拉动固定板9，固定板9通过活动轴91转动与机架1产生倾角，从而将喷头8抬起，可便于对不同高度的农作物及杂草进行喷药，有效增加其自身的功能性，较为实用。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.基于机器视觉的自主精准喷药机器人，包括机架(1)，其特征在于：所述机架(1)的内部活动安装有蓄电池(2)，所述机架(1)的上端外表面一侧活动安装有水罐(3)，且机架(1)的上端外表面另一侧活动安装有药剂瓶(4)，所述药剂瓶(4)的上端外表面活动安装有电磁阀(5)，且电磁阀(5)的上端活动安装有排管(6)，所述电磁阀(5)远离机架(1)的一侧活动安装有喷药管(7)，且喷药管(7)的下端外表面活动安装有喷头(8)，所述机架(1)靠近药剂瓶(4)的一侧活动安装有固定板(9)，所述机架(1)的下端外表面边角位置均固定安装有轮架(10)，且轮架(10)的下端活动安装有轮胎(11)，所述轮架(10)的内部活动安装有驱动电机(12)，所述水罐(3)与管排之间活动安装有导水管(15)。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自主精准喷药机器人，其特征在于：所述机架(1)的上端外表面中间位置设置有控制箱(13)，且控制箱(13)的上端外表面活动安装有摄像头(14)，所述蓄电池(2)的输出端电性连接控制箱(13)与摄像头(14)的输入端。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的自主精准喷药机器人，其特征在于：所述控制箱(13)的内部设置有云平台。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自主精准喷药机器人，其特征在于：所述机架(1)与固定板(9)之间活动安装有活动轴(91)，所述机架(1)的前后两端外表面靠近固定板(9)的一侧均活动安装有第一活动片(92)，所述固定板(9)的前后两端外表面均固定安装有第二活动片(93)，且第一活动片(92)与第二活动片(93)之间活动安装有第一转轴(94)，所述第一活动片(92)与机架(1)之间及第二活动片(93)与固定板(9)之间均活动安装有第二转轴(95)，所述机架(1)的前后两端外表面对应第二转轴(95)的位置均活动安装有转动电机(96)，所述蓄电池(2)的输出端电性连接转动电机(96)的输入端。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自主精准喷药机器人，其特征在于：所述喷药管(7)贯穿于固定板(9)的内部，所述喷头(8)位于固定板(9)的下方。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自主精准喷药机器人，其特征在于：所述蓄电池(2)的输出端电性连接驱动电机(12)的输入端。