TWI827484B - 用於鳳梨田之智慧農機 - Google Patents
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Abstract
一種用於鳳梨田之智慧農機，包含安裝在移動機具的噴藥機構、影像擷取器與控制裝置。該噴藥機構包括兩個分別安裝在移動機具之兩個調移單元的噴灑器。每一影像擷取器可取得鳳梨田的作物影像。該控制裝置可分析定位出作物影像中之鳳梨株心影像的世界座標，並控制對應之調移單元前後左右調移對應之噴灑器，使噴灑器的藥劑噴灑路徑朝向對應之鳳梨的株心。透過該控制裝置可分析定位出作物影像中之鳳梨株心影像的世界座標，並控制對應之調移單元調移對應之噴灑器的設計，可用以自動化進行鳳梨田的藥物噴灑作業，是相當創新且方便實用的創作。
Description
本發明是有關於一種農機，特別是指一種用於鳳梨田之藥物噴灑作業的智慧農機。
為了控制鳳梨田栽種的大量鳳梨株的花期，以有效管控結果、採收時間，鳳梨農需在鳳梨株生長到一預定階段時，以人工方式對鳳梨田中的每一鳳梨株噴灑催花藥劑。但因為必須使催花藥劑噴灑在鳳梨株心才會發揮作用，且為了避免直接大面積大量噴灑藥劑，而造成藥劑的浪費，鳳梨農得要逐株進行藥劑噴灑，相當費時與費工。
因此，本發明之目的，即在提供一種能改善先前技術的至少一個缺點之用於鳳梨田之智慧農機。
於是，本發明用於鳳梨田之智慧農機，可用以在鳳梨田中對鳳梨的株心噴灑藥劑。該智慧農機包含一個移動機具，及安裝在該移動機具上的一個噴藥機構、兩個影像擷取器與一個控制裝置。
該移動機具包括一個可於該鳳梨田中行進的機具本體，及兩個安裝在該機具本體且分別位於該機具本體左右兩側的調移單元。該噴藥機構包括一個安裝在該移動機具的藥桶單元、兩個連通於該藥桶單元且用以輸送該藥桶單元輸出之藥劑的輸送管，及兩個分別連通於該等輸送管且分別安裝在該等調移單元的噴灑器。每一該噴灑器可將對應之該輸送管輸送的藥劑往下噴灑出。該等影像擷取器分別安裝在該移動機具之左右兩側。每一該影像擷取器可往下朝該鳳梨田進行影像擷取以得到一個作物影像。
該控制裝置包括一個可分析辨識出每一該作物影像中存在之鳳梨株心影像的影像辨識模組、一個定位模組與一個控制模組。該定位模組可將每一該鳳梨株心影像於對應之該作物影像中的一個影像座標，轉換成和取得該作物影像的該影像擷取器對應之該調移單元對應的一個世界座標。該控制模組可根據每一鳳梨株心影像的該世界座標控制對應之該調移單元前後左右調移對應之該噴灑器，使該噴灑器的藥劑噴灑路徑朝向該鳳梨株心影像對應之該鳳梨的株心。
本發明之功效在於：透過該控制裝置可分析定位出每一該作物影像中之鳳梨株心影像的該世界座標，並控制對應之該調移單元前後左右調移對應之該噴灑器，使該噴灑器精準地朝鳳梨的株心噴灑藥劑的設計，可用以自動化進行鳳梨田之鳳梨的藥物噴灑作業，是一種相當創新且方便實用的創作。
參閱圖1、2、6，本發明用於鳳梨田之智慧農機200的一個實施例，適用於在鳳梨田中行進並自動噴灑藥劑。該智慧農機200包含一個用以在該鳳梨田中行進的移動機具3，及安裝在該移動機具3上的一個噴藥機構4、四個影像擷取器5與一個控制裝置6。
該移動機具3包括一個可在該鳳梨田中行進的機具本體31，及四個左右間隔安裝在該機具本體31左右兩側的調移單元32。該機具本體31包括一個車體部311，及兩個安裝在該車體部311且左右相背往外突伸至該車體部311左右兩側的架體部313。在本實施例中，該車體部311設置有兩個左右間隔之履帶式的輪組312，但實施時，在本發明之其它實施態樣中，該等輪組312也可為一般輪圈式輪組。
參閱圖2～5，該等調移單元32是兩兩成對地安裝在該等架體部313，而分別位於該車體部311之左右兩側。由於該等調移單元32結構大致相同，為方便說明，以下將僅以其中一個調移單元32為例進行結構描述。
每一該調移單元32包括一個安裝在對應之該架體部313的第一調移模組321、一個可被左右位移地安裝在對應之該架體部313且連結於該第一調移模組321的第一移動座324、一個安裝在該第一移動座324的第二調移模組325，及一個可前後位移地安裝在該第一移動座324且連結於該第二調移模組325的第二移動座328。
該第一調移模組321具有一個固定在對應之該架體部313的第一驅轉器322，及一個左右延伸連結於該第一驅轉器322的第一傳動螺桿323。該第一移動座324可左右位移地嵌裝在對應之該架體部313，並螺接於該第一傳動螺桿323。該第一驅轉器322可用以驅使該第一傳動螺桿323繞自體軸心旋轉。該第一移動座324會被該第一傳動螺桿323之旋轉傳動，而相對該機具本體31左右位移。
該第二調移模組325具有一個固定在該第一移動座324的第二驅轉器326，及一個前後延伸連結於該第二驅轉器326且位於該第一移動座324下方的第二傳動螺桿327。該第二移動座328是可前後位移地安裝在該第一移動座324下方，並與該第二傳動螺桿327螺接。該第二驅轉器326可用以驅使該第二傳動螺桿327繞自體軸心旋轉。該第二移動座328會被該第二傳動螺桿327之旋轉傳動，而相對該第一移動座324前後位移。
參閱圖1、2、3，該噴藥機構4包括一個設置在該車體部311的藥桶單元41、四個連通於該藥桶單元41且延伸架設在該架體部313的輸送管42，及四個分別連通組接該等輸送管42且分別設置在該等第二移動座328的噴灑器43。該藥桶單元41包括一個用以容裝藥劑的桶體411，及四個連通組接於該桶體411且分別連通組接於該等輸送管42的水泵412。每一該水泵412可被控制啟動，而將該桶體411內的藥劑泵送注入對應之該輸送管42。每一該噴灑器43可朝下噴出對應之該輸送管42輸送的藥劑。
該等影像擷取器5是分別安裝在該等第二移動座328，且分別緊鄰該等噴灑器43。每一該影像擷取器5會與對應之該噴灑器43一起被對應之該第二移動座328調移，且可用以往下朝該鳳梨田進行影像擷取以得到一個作物影像。
參閱圖2、5、6，該控制裝置6訊號連接該機具本體31、該等第一驅轉器322、該等第二驅轉器326、該等水泵412與該等影像擷取器5。該控制裝置6包括一個影像辨識模組61、一個定位模組62、一個GPS模組63與一個控制模組64。
該影像辨識模組61能透過人工智慧影像辨識技術分析辨識出每一該作物影像中存在鳳梨株心影像，本實施例之人工智慧影像辨識技術是利用Faster R-CNN、YOLOv3或YOLOv4等深度學習網路模型進行辨識，會透過預先提供各種類型之鳳梨株心影像進行訓練以建立進行影像辨識所需之模型，但實施不以此為限。該定位模組62可分析定位出該鳳梨株心影像於對應之該作物影像中的影像座標，且會進一步根據取該得該作物影像之該影像擷取器5所在之該調移單元32的一個機械零點，分析該影像座標與該機械零點間的座標對應關係，而將該影像座標轉換成與該機械零點對應的一個世界座標。在本實施例中，該影像辨識模組61是透過所述人工智慧影像辨識技術分析辨識出鳳梨株心影像，但實施時，在本發明之另一實施態樣中，也能透過所述人工智慧影像辨識技術分析辨識出生長勢較小或有病蟲害等生長有問題的鳳梨影像，再定位出生長有問題之鳳梨株心影像以進行投藥。
該GPS模組63可透過衛星定位技術接收一衛星定位訊號。該控制模組64可供操作輸入一個對應該鳳梨田的導航路徑，且可根據該GPS模組63接收之衛星定位訊號控制該機具本體31沿該導航路徑行進。
本發明用於鳳梨田之智慧農機200使用時，會先使該控制模組64控制每一該調移單元32之該第二移動座328復位至該機械零點，進而將對應之該影像擷取器5與該噴灑器43調移復位至對應該機械零點的位置。
然後，使該控制模組64開始控制該移動機具3沿該導航路徑於該鳳梨田中行進，且可根據每一田畦上栽種之鳳梨株的排列間距，使該控制模組64控制該移動機具3每移動一預定距離就暫停一噴藥作業時間。於該噴藥作業時間期間，該控制模組64會控制該等影像擷取器5與該等噴藥機構4運作，以執行所在位置周圍的鳳梨株心的藥物噴灑作業。
為方便說明，以下僅以其中一個調移單元32，及安裝在該調移單元32上的該影像擷取器5與該噴灑器43為例，進行所述藥物噴灑作業的作動說明。
於進行所述藥物噴灑作業時，該控制模組64會控制設置在該調移單元32的該影像擷取器5往下朝該鳳梨田進行影像擷取，以得到該作物影像。該影像辨識模組61會接續分析該作物影像中存在之鳳梨株心影像。該定位模組62會定位出該鳳梨株心影像於該作物影像中的影像座標，然後，將該影像座標轉換成與該調移單元32對應的該世界座標。接著，該控制模組64會根據該鳳梨株心影像之該世界座標，控制該調移單元32之該第一驅轉器322與該第二驅轉器326運作，藉以將該噴灑器43調移至對應該世界座標的位置。此時，該噴灑器43的藥劑噴灑路徑會朝向該鳳梨株心影像對應之該鳳梨的株心。然後，該控制模組64會控制該噴灑器43對應之該水泵412開始泵送預定體積的藥劑，該噴灑器43會將藥劑往下噴灑向對應的該鳳梨的株心。
當完成該次藥物噴灑作業後，該控制模組64會控制該調移單元32帶動該影像擷取器5與該噴灑器43復位至該機械零點。然後，再次控制該移動機具3往前行進一預定距離，並再次暫停該噴藥作業時間，而再次對當前所在位置的鳳梨進行所述藥物噴灑作業。
在本實施例中，共設置四個分別位於該機具本體31左右兩側的調移單元32、分別安裝在該等調移單元32的四個影像擷取器5與四個噴灑器43、四個分別連通於該等噴灑器43的輸送管42，及四個分別連通於該等輸送管42的水泵412，而可用以對該移動機具3左右兩側的四個區域的鳳梨各別進行所述藥物噴灑作業。但實施時，在本發明之另一實施態樣中，也可僅設置兩個分別位於該機具本體31左右兩側的調移單元32，並對應設置兩個影像擷取器5、兩個噴灑器43、兩個輸送管42與兩個水泵412，而僅針對該機具本體31左右兩側的兩個區域的鳳梨各別進行所述藥物噴灑作業。
此外，在本發明之另一實施態樣中，該等影像擷取器5不以可被該等調移單元32調移為必要，可改為分別設置定位在該等調移單元32或設置定位在該機具本體31，而可往下朝特定方向進行影像擷取。
綜上所述，透過該移動機具3可被控制而於鳳梨田中行進的結構設計，以及該等影像擷取器5可朝該鳳梨田進行影像擷取、該控制裝置6可分析定位出每一作物影像中之鳳梨株心影像的該世界座標，及該控制裝置6可根據每一鳳梨株心影像之該世界座標，控制對應之該調移單元32前後左右調移對應之該噴灑器43，而精準朝對應之鳳梨的株心噴灑藥物的設計，可因應鳳梨田中之該等鳳梨的各種分佈情況，使該等噴灑器43精準地朝鳳梨的株心噴灑藥劑，可用以自動化進行鳳梨田之鳳梨的藥物噴灑作業。因此，本發明用於鳳梨田的智慧農機200確實是一種相當創新方便實用的創作，確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
200:智慧農機
3:移動機具
31:機具本體
311:車體部
312:輪組
313:架體部
32:調移單元
321:第一調移模組
322:第一驅轉器
323:第一傳動螺桿
324:第一移動座
325:第二調移模組
326:第二驅轉器
327:第二傳動螺桿
328:第二移動座
4:噴藥機構
41:藥桶單元
411:桶體
412:水泵
42:輸送管
43:噴灑器
5:影像擷取器
6:控制裝置
61:影像辨識模組
62:定位模組
63:GPS模組
64:控制模組
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是一個立體圖，說明本發明用於鳳梨田之智慧農機的一個實施例結構；
圖2是一個俯視圖，說明該實施例結構；
圖3是一個不完整的立體圖，說明該實施例的一個調移單元的結構；
圖4是一個不完整的側視圖，說明該實施例之該調移單元結構；
圖5是一個不完整的仰視圖，說明該實施例之該調移單元結構；及
圖6是一個功能方塊圖
200:智慧農機
3:移動機具
31:機具本體
311:車體部
312:輪組
313:架體部
32:調移單元
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41:藥桶單元
411:桶體
412:水泵
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43:噴灑器
5:影像擷取器
6:控制裝置
Claims (7)
- 一種用於鳳梨田之智慧農機，可用以在鳳梨田中對鳳梨的株心噴灑藥劑，並包含：一個移動機具，包括一個可於該鳳梨田中行進的機具本體，及兩個安裝在該機具本體且分別位於該機具本體左右兩側的調移單元；一個噴藥機構，包括一個安裝在該移動機具的藥桶單元、兩個連通於該藥桶單元且用以輸送該藥桶單元輸出之藥劑的輸送管，及兩個分別連通於該等輸送管且分別安裝在該等調移單元的噴灑器，每一該噴灑器可將對應之該輸送管輸送的藥劑往下噴灑出；兩個影像擷取器，分別安裝在該移動機具之左右兩側，每一該影像擷取器可往下朝該鳳梨田進行影像擷取以得到一個作物影像；及一個控制裝置，包括一個可分析辨識出每一該作物影像中存在之鳳梨株心影像的影像辨識模組，及一個定位模組與一個控制模組，該定位模組可將每一該鳳梨株心影像於對應之該作物影像中的一個影像座標，轉換成和取得該作物影像的該影像擷取器所在之該調移單元對應的一個世界座標，該控制模組可根據每一鳳梨株心影像的該世界座標控制對應之該調移單元前後左右調移對應之該噴灑器，使該噴灑器的藥劑噴灑路徑朝向該鳳梨株心影像對應之該鳳梨的株心，且該控制模組於每次根據其中一鳳梨株心影像的該世界座標，控制對應之該調 移單元調移對應之該噴灑器後，會控制該調移單元將該噴灑器調移復位至一個機械零點，並控制該影像擷取器再次擷取一個鳳梨作物影像，該定位模組可根據每一該鳳梨株心影像的該影像座標和對應之該調移單元之該機械零點間的座標對應關係，轉換得到該鳳梨株心影像相對於該調移單元的該世界座標。
- 一種用於鳳梨田之智慧農機，可用以在鳳梨田中對鳳梨的株心噴灑藥劑，並包含：一個移動機具，包括一個可於該鳳梨田中行進的機具本體，及兩個安裝在該機具本體且分別位於該機具本體左右兩側的調移單元，每一該調移單元包括一個安裝在該機具本體的第一調移模組、一個可左右位移地安裝在該機具本體且連結於該第一調移模組的第一移動座、一個可被連動位移地安裝在該第一移動座之第二調移模組，及一個可前後位移地安裝在該第一移動座且連結於該第二調移模組之第二移動座；一個噴藥機構，包括一個安裝在該移動機具的藥桶單元、兩個連通於該藥桶單元且用以輸送該藥桶單元輸出之藥劑的輸送管，及兩個分別連通於該等輸送管且分別安裝在該等調移單元的噴灑器，每一該噴灑器安裝在對應之該調移單元的該第二移動座，並可將對應之該輸送管輸送的藥劑往下噴灑出；兩個影像擷取器，分別安裝在該移動機具之左右兩側，每一該影像擷取器可往下朝該鳳梨田進行影像擷取 以得到一個作物影像；及一個控制裝置，包括一個可分析辨識出每一該作物影像中存在之鳳梨株心影像的影像辨識模組，及一個定位模組與一個控制模組，該定位模組可將每一該鳳梨株心影像於對應之該作物影像中的一個影像座標，轉換成和取得該作物影像的該影像擷取器所在之該調移單元對應的一個世界座標，該控制模組可根據每一鳳梨株心影像的該世界座標，控制對應之該調移單元的該第一調移模組，而傳動該第一移動座帶動該第二調移模組與該第二移動座相對該機具本體左右位移，並控制對應之該調移單元的該第二調移模組，而傳動該第二移動座相對該機具本體前後位移，進而前後左右調移對應之該噴灑器，使該噴灑器的藥劑噴灑路徑朝向該鳳梨株心影像對應之該鳳梨的株心。
- 如請求項2所述的用於鳳梨田之智慧農機，其中，該等影像擷取器是分別安裝在該等該調移單元的該等第二移動座，每一該第二移動座可同步調移對應之該影像擷取器與該噴灑器。
- 如請求項2所述的用於鳳梨田之智慧農機，其中，該控制裝置還包括一個可接收衛星定位訊號的GPS模組，該控制模組可供輸入一個對應該鳳梨田之導航路徑，且可根據該GPS模組接收之衛星定位訊號控制該機具本體沿該導航路徑行進。
- 如請求項2所述的用於鳳梨田之智慧農機，其中，該藥桶 單元包括一個儲存有藥劑的桶體，及兩個連通於該桶體且分別連通於該等輸送管的水泵，該等水泵訊號連接該控制模組，每一該水泵可被該控制模組控制啟動而將該桶體內的藥劑泵送注入對應之該輸送管，該控制模組會於根據每一鳳梨株心影像的該世界座標控制對應之該調移單元將對應之該噴灑器調移定位後，控制啟動該噴灑器對應的該水泵。
- 如請求項2所述的用於鳳梨田之智慧農機，其中，該機具本體具有兩個左右間隔且可被該控制模組各別控制運轉的履帶式的輪組。
- 一種用於鳳梨田之智慧農機，可用以在鳳梨田中對鳳梨的株心噴灑藥劑，並包含：一個移動機具，包括一個可於該鳳梨田中行進的機具本體，及兩個安裝在該機具本體且分別位於該機具本體左右兩側的調移單元；一個噴藥機構，包括一個安裝在該移動機具的藥桶單元、兩個連通於該藥桶單元且用以輸送該藥桶單元輸出之藥劑的輸送管，及兩個分別連通於該等輸送管且分別安裝在該等調移單元的噴灑器，每一該噴灑器可將對應之該輸送管輸送的藥劑往下噴灑出；兩個影像擷取器，分別安裝在該移動機具之左右兩側，每一該影像擷取器可往下朝該鳳梨田進行影像擷取以得到一個作物影像；及一個控制裝置，包括一個可分析辨識出每一該作物 影像中存在之鳳梨株心影像的影像辨識模組，及一個定位模組與一個控制模組，該影像辨識模組是透過Faster R-CNN、YOLOv3或YOLOv4建構之深度學習網路模型進行每一該作物影像中存在之鳳梨株心影像的影像辨識，該定位模組可將每一該鳳梨株心影像於對應之該作物影像中的一個影像座標，轉換成和取得該作物影像的該影像擷取器所在之該調移單元對應的一個世界座標，該控制模組可根據每一鳳梨株心影像的該世界座標控制對應之該調移單元前後左右調移對應之該噴灑器，使該噴灑器的藥劑噴灑路徑朝向該鳳梨株心影像對應之該鳳梨的株心。
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