TWI620592B - 自動飛行授粉設備 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種自動飛行授粉設備，包含無人飛行裝置、影像擷取裝置、影像辨識裝置及授粉裝置，影像擷取裝置設置於含無人飛行裝置的機體，用以擷取農作物空拍影像，影像辨識裝置儲有預設的農作物花朵影像資料庫而對於農作物空拍影像執行花朵影像辨識，而辨識出目標花朵之花朵種類資訊以及花朵位置資訊，授粉裝置包括授粉構件及控制處理構件，控制處理構件依據花朵種類資訊而得到目標花朵所對應的授粉動作資訊，並基於授粉動作資訊而依據花朵位置資訊而自動控制飛行構件，調整無人飛行裝置之飛行動作，而以授粉構件執行自動授粉操作。

Description

自動飛行授粉設備

本發明相關於一種授粉設備，特別是相關於一種自動飛行授粉設備。

為了增加農作物產量、確保產率，人工輔助授粉是農業生產上的常用方法，現行人工輔助授粉包括人力式和機械式。人力式授粉勞動強度大，生產效率低，而機械式授粉生產效率高操作簡便，但至今仍無可行性好的機械式授粉的機具。舉例來說，美國採用小型直升機利用螺旋槳的下洗氣流進行授粉，雖然可大幅縮減所需勞動力，但生產品質和單位面積產量均不如人力式授粉。因此，發明一種高效率、低勞動力消耗的授粉設備是農業生產上的當務之急。

因此，為解決上述問題，本發明的目的即在提供一種高效率且低勞動力消耗的自動飛行授粉設備。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種自動飛行授粉設備，包含：一無人飛行裝置，具有一機體及一飛行構件，該飛行構件設置於該機體而帶動該機體飛行；一影像擷取裝置，設置於該機體，用以擷取一農作物空拍影像；一影像辨識裝置，訊號連接該影像擷取裝置，該影像 辨識裝置儲有一預設的農作物花朵影像資料庫而對於該農作物空拍影像執行一花朵影像辨識，而辨識出一目標花朵之花朵種類資訊以及花朵位置資訊；一授粉裝置，設置於該機體，該授粉裝置包括一授粉構件及一控制處理構件，該控制處理構件訊號連接該飛行構件、該影像辨識裝置及該授粉構件，該控制處理構件依據該花朵種類資訊而得到該花朵所對應的授粉動作資訊，並基於該授粉動作資訊而依據該花朵位置資訊而自動控制該飛行構件，調整該無人飛行裝置之飛行動作，而以該授粉構件對該目標花朵依據該授粉動作資訊執行一自花授粉晃動操作或是一異花授粉傳播操作，其中該自花授粉晃動操作係為該授粉構件晃動雄雌同花的該目標花朵的雄蕊以使該雄蕊的花粉沾於該目標花朵的雌蕊，該異花授粉的花粉傳播動作係為該授粉構件沾附該目標花朵的雄蕊的花粉並將該花粉轉移至另一花朵的雌蕊。

在本發明的一實施例中係提供一種自動飛行授粉設備，更包括一設置於該機體的採蜜裝置，該採蜜裝置依據該目標花朵之花朵種類資訊而執行採蜜操作。

在本發明的一實施例中係提供一種自動飛行授粉設備，該授粉構件為可凸伸出該機體及可收縮至該機體內的授粉棒。

在本發明的一實施例中係提供一種自動飛行授粉設備，更包括一基地台裝置，該基地台裝置包括一裝置連接構件及一無線傳輸構件，該裝置連接構件用以連接一手機、一電腦或一平板電腦以接收更新的農作物花朵影像資料庫，該無線傳輸構件訊號連接該裝置連接構件並以無線傳輸方式傳輸該更新的農作物花朵影像資料庫至該影像辨識裝置。

在本發明的一實施例中係提供一種自動飛行授粉設備，更包括一設置於該機體的採蜜裝置以及一訊號連接該無線傳輸構件的模式切換裝置，該採蜜裝置依據該目標花朵之花朵種類資訊而執行採蜜操作，該模式切換裝置用以供選擇執行自動授粉或執行自動採蜜。

在本發明的一實施例中係提供一種自動飛行授粉設備，該無人飛行裝置的最大長度小於10公分。

經由本發明所採用之技術手段，自動飛行授粉設備可精細地以開花植物的花朵為單位，而針對花朵的雄蕊、雌蕊為重點部位而執行自動授粉。 不僅自動授粉的成功率高、單位面積產量大，可針對多種開花植物的花朵進行辨識及授粉，幾乎無勞動力消耗，同時還節省電能、機械能等能源消耗。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

100‧‧‧自動飛行授粉設備

1‧‧‧無人飛行裝置

11‧‧‧飛行構件

12‧‧‧機體

121‧‧‧容置空間

2‧‧‧影像擷取裝置

3‧‧‧一影像辨識裝置

4‧‧‧授粉裝置

41‧‧‧授粉構件

42‧‧‧控制處理構件

5‧‧‧採蜜裝置

6‧‧‧基地台裝置

61‧‧‧裝置連接構件

62‧‧‧無線傳輸構件

7‧‧‧模式切換裝置

F1‧‧‧花朵種類資訊

F2‧‧‧花朵位置資訊

P‧‧‧農作物空拍影像

R‧‧‧更新的農作物花朵影像資料庫

第1圖為顯示根據本發明一實施例的自動飛行授粉設備之示意圖。

第2圖為顯示根據本發明的實施例的自動飛行授粉設備之方塊圖。

第3圖至第5圖為顯示根據本發明的實施例的影像擷取裝置所擷取的農作物空拍影像示意圖。

以下根據第1圖至第5圖，而說明本發明的實施方式。該說明並非為限制本發明的實施方式，而為本發明之實施例的一種。

如第1圖及第2圖所示，本發明一實施例的一自動飛行授粉設備100包含一無人飛行裝置1、一影像擷取裝置2、一影像辨識裝置3及一授粉裝置4。

無人飛行裝置1具有一機體12及一飛行構件11，飛行構件11設置於機體12而帶動機體12飛行。在第1圖中，飛行構件11被繪示為螺旋槳構件，但本發明不限於此，亦可以是其他種類的飛行構件，例如噴射飛行構件、磁浮構件或動力滑翔構件。在本實施例中，無人飛行裝置1的最大長度小於10公分，以節省飛行動力的消耗並可在密集種植的開花植物之間飛行，但本發明不限於此。

影像擷取裝置2設置於機體12，用以在植有農作物的區域中擷取一農作物空拍影像P，農作物區域可以是露天的田地、植被，或是溫室。農作物空拍影像P通常包括許多影像，例如農作物的莖葉或其他非欲授粉的植物。

影像辨識裝置3訊號連接影像擷取裝置2，影像辨識裝置3儲有一預設的農作物花朵影像資料庫而對於農作物空拍影像P執行一花朵影像辨識，而辨識出一目標花朵之花朵種類資訊F1以及花朵位置資訊F2。

授粉裝置4設置於機體12，授粉裝置4包括一授粉構件41及一控制處理構件42，控制處理構件42訊號連接飛行構件11、影像辨識裝置3及授粉構件41。控制處理構件42依據花朵種類資訊F1而得到該目標花朵所對應的授粉動作資訊，並基於該授粉動作資訊而依據花朵位置資訊F2而自動控制飛行構件11，調整無人飛行裝置1之飛行動作，而以授粉構件41對該目標花朵依據該授粉動作資訊執行一自花授粉晃動操作或是一異花授粉傳播操作。在本實施例中，如第3圖至第5圖所示，控制處理構件42係依據花朵位置資訊F2經影像辨識演算法及距離探測輔助裝置高速運算後而自動控制飛行構件11以調整無人飛行裝置1飛行動作，而使無人飛行裝置1越來越靠近目標花朵。影像辨識演算法例如是應用設 定的影像辨識控制參數，以數學向量的原理進行影像辨識的演算。距離探測輔助裝置例如是設置於無人飛行裝置1的機體11的GPS裝置、超聲波探測裝置、雷射探測裝置、光流定位(視覺定位)裝置、或慣性測量(Inertial measurement unit，IMU)裝置，且本發明不限於此。飛行裝置1的飛行動作經調整後，影像擷取裝置2、影像辨識裝置3及控制處理構件42重覆前述的影像擷取、辨識及演算，以使飛行裝置1的積體11移動到最佳的執行授粉的距離。前述的影像辨識擷取及演算頻率係依最適條件參數調整。

另一方面，在本實施例中，控制處理構件42依據花朵種類資訊F1及農作物花朵影像資料庫而確認目標花朵為雄雌蕊同花的花朵，則對目標花朵執行自花授粉晃動操作；若控制處理構件42依據花朵種類資訊F1及農作物花朵影像資料庫確認目標花朵為雄雌蕊異花、異株的花朵，則對目標花朵執行異花授粉傳播操作。

詳細來說，自花授粉晃動操作係為授粉構件41晃動雄雌同花的該目標花朵的雄蕊以使該雄蕊的花粉沾於該目標花朵的雌蕊而達成自花授粉。異花授粉的花粉傳播動作係為授粉構件41沾附該目標花朵的雄蕊的花粉並將該花粉轉移至另一花朵的雌蕊。

進一步地，控制處理構件42還可依據花朵種類資訊F1判斷該目標花朵是否為目標種類的待授粉花朵，以決定是否以授粉構件41對該目標花朵執行授粉。舉例來說，農作物區域中同時有複數個種類的花朵，影像辨識裝置3皆可辨識出這些花朵以及種類。控制處理構件42可被設定為只對其中一種或數種的目標種類的花朵執行授粉。

進一步地，在本實施例中，授粉構件41為可凸伸出機體12及可收縮至機體12內的授粉棒。

進一步地，在本實施例中，自動飛行授粉設備100更包括一基地台裝置6、一採蜜裝置5以及一模式切換裝置7。

基地台裝置6包括一裝置連接構件61及一無線傳輸構件62，裝置連接構件61係包括一裝置連接介面，用以連接一手機、一電腦或一平板電腦以接收更新的農作物花朵影像資料庫R，無線傳輸構件62訊號連接裝置連接構件61並以無線傳輸方式傳輸更新的農作物花朵影像資料庫R至影像辨識裝置3。實施中，基地台裝置6為一次性地將更新的農作物花朵影像資料庫R無線傳輸至影像辨識裝置3，因此影像辨識裝置3在執行自動授粉時不需隨時與基地台裝置6保持連繫。另一方面，當無人飛行裝置1執行自動授粉時，基地台裝置6也可以隨時接收更新的農作物花朵影像資料庫R並無線傳輸至影像辨識裝置3，因此，本發明的自動飛行授粉設備100可便利地依據最新的資訊執行授粉。

採蜜裝置5設置於機體12並訊號連接控制處理構件42，控制處理構件41依據花朵位置資訊F2而自動控制飛行構件11，採蜜裝置5透過控制處理構件42而依據目標花朵之花朵種類資訊F1而執行採蜜操作。在本實施例中，機體12還具有一連通採蜜裝置5的容置空間121，採蜜裝置5以吸取的方式對目標花朵執行採蜜操作，並將所採之花蜜儲存於容置空間121。進一步地，在本實施例中，採蜜裝置5包括可凸伸出機體12及可收縮至機體12內的採蜜管。

模式切換裝置7訊號連接無線傳輸構件62，模式切換裝置7具有一切換介面用以供使用者選擇讓自動飛行授粉設備100執行自動授粉或執行自動採蜜。無線傳輸構件62再將選擇結果無線傳輸至影像辨識裝置3。在第1圖中，模式切換裝置7設置於裝置連接構件61及無線傳輸構件62的共同外殼體，但本發明不限於此，模式切換裝置7與無線傳輸構件62可分別設置在不同的結構體上， 例如模式切換裝置7設置於一智慧型手機上，使用者透過訊號連接無線傳輸構件62的智慧型手機而選擇讓自動飛行授粉設備100執行自動授粉或執行自動採蜜。

綜上所述，本發明的自動飛行授粉設備100相對於先前技術，可精細地以開花植物的花朵為單位，而針對花朵的雄蕊、雌蕊為重點部位而執行自動授粉及採蜜。本發明的自動飛行授粉設備100不僅自動授粉的成功率高、單位面積產量大，可針對多種開花植物的花朵進行辨識及授粉，適合運用於精細農業，且幾乎無勞動力消耗。相對於大面積噴灑型的機械授粉方式，本發明更還節省電能、機械能等能源消耗，更為環保、便利。

以上之敘述以及說明僅為本發明之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍屬於本發明之發明精神而在本發明之權利範圍中。

Claims (5)

1. 一種自動飛行授粉設備，包含：一無人飛行裝置，具有一機體及一飛行構件，該飛行構件設置於該機體而帶動該機體飛行；一影像擷取裝置，設置於該機體，用以擷取一農作物空拍影像；一影像辨識裝置，訊號連接該影像擷取裝置，該影像辨識裝置儲有一預設的農作物花朵影像資料庫而對於該農作物空拍影像執行一花朵影像辨識，而辨識出一目標花朵之花朵種類資訊以及花朵位置資訊；一基地台裝置，該基地台裝置包括一裝置連接構件及一無線傳輸構件，該裝置連接構件用以連接一手機、一電腦或一平板電腦以接收更新的農作物花朵影像資料庫，該無線傳輸構件訊號連接該裝置連接構件並以無線傳輸方式傳輸該更新的農作物花朵影像資料庫至該影像辨識裝置；以及一授粉裝置，設置於該機體，該授粉裝置包括一授粉構件及一控制處理構件，該控制處理構件訊號連接該飛行構件、該影像辨識裝置及該授粉構件，該控制處理構件依據該花朵種類資訊而得到該目標花朵所對應的授粉動作資訊，並基於該授粉動作資訊而依據該花朵位置資訊而自動控制該飛行構件，調整該無人飛行裝置之飛行動作，而以該授粉構件對該目標花朵依據該授粉動作資訊執行一自花授粉晃動操作或是一異花授粉傳播操作，其中該自花授粉晃動操作係為該授粉構件晃動雄雌同花的該目標花朵的雄蕊以使該雄蕊的花粉沾於該目標花朵的雌蕊，該異花授粉的花粉傳播動作係為該授粉構件沾附該目標花朵的雄蕊的花粉並將該花粉轉移至另一花朵的雌蕊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動飛行授粉設備，更包括一設置於該機體的採蜜裝置，該採蜜裝置依據該目標花朵之花朵種類資訊而執行採蜜操作。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自動飛行授粉設備，其中該授粉構件為可凸伸出該機體及可收縮至該機體內的授粉棒。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自動飛行授粉設備，更包括一設置於該機體的採蜜裝置以及一訊號連接該無線傳輸構件的模式切換裝置，該採蜜裝置依據該目標花朵之花朵種類資訊而執行採蜜操作，該模式切換裝置用以供選擇執行自動授粉或執行自動採蜜。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自動飛行授粉設備，其中該無人飛行裝置的最大長度小於10公分。