农业种植辅助机器人的制作方法

本发明属于一种农业机器人，尤其是涉及一种农业种植辅助机器人及其自动作业方法。

背景技术：

我国农业自动化是一项技术范围广阔，技术工艺复杂的综合技术，当前的农业种植、农作物播种小部分情形是以机具代替人工，大部分情形是靠人工，对于农作物播种后的生长过程，如生长数据指标、环境数据指标、水灌溉情形、施肥情形、是否需要用药情形、病虫害识别、杂草识别等信息是靠人工收集和记录，并且当需要用水或用肥或用药时，需要人工进行，对农作物生长不能实现智能自动化管理、智能投放和智能采集信息。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提供一种农业种植辅助机器人及其自动作业方法，该机器人及作业方法能够使农作物播种后的生长过程，如生长数据指标、环境数据指标、水灌溉情形、施肥情形、是否需要用药情形、病虫害识别、杂草识别等信息能收集、记录和分析判定，自动采取用水或用肥或用药措施和动作，对农作物生长能实现智能自动化管理、智能投放和智能采集信息，适用于农业精细化种植。

本发明的技术手段是这样实现的。

一种农业种植辅助机器人，机器人与客户端通信连接，包括车体(3)，驱动所述车体的前端驱动机构(1)、后端驱动机构(2)，设置在所述车体上的防碰撞模组(5)，高清视频监测及照明模组(6)，前视觉导航模组(7)，后视觉导航模组(8)，以及设置在所述车体内的中央处理模块和固态电池；所述防碰撞模组(5)、高清视频监测及照明模组(6)、前视觉导航模组(7)、后视觉导航模组(8)均与所述中央处理模块电连接。机器人通过所述前端驱动机构(1)、后端驱动机构(2)在陆地上行走；机器人通过所述前后视觉导航模组，扫描捕捉信息，与预设的环境信息比较分析或者是按预设作业路线，借助gps，导航线，路标，防碰撞模组(5)，自动识别陆地路况，选择优化路线行走；机器人通过高清视频监测及照明模组(6)，记录农作物生长的情况，农田里杂草的成长情况，农田里病中害的情况，将数据传回控制中心；机器人通过控制中心和或控制处理模块的对标分析和判断，决定采取用水或用肥或用药的措施和动作。如此，机器人记录下农作物的成长轨迹，将数据传回控制中心，采用自主研发的专用软件分析农作物的健康指标及给出参考的处理措施；记录下农田里杂草的成长情况，将数据传回控制中心，采用自主研发的专用软件分析杂草对农作物的益处和害处，并给出参考意见采用那种方式除草；记录下农田里病中害的情况，将数据传回控制中心，采用自主研发的专用软件分析出损害农作物的害虫，并给出参考性的除虫方法，由此，机器人规划作业计划，预置对田间农作物进行喷水、施肥(水肥)、喷洒药品的时间和用量。所有系统均使用固态电池低压电力作为能源，既安全又不会污染环境。机器人在出发或返回时都要进行消毒(专用消毒站)，设有专用的加水、加肥、加药、充电工作平台。

一种农业种植辅助机器人自动作业方法，适用于如上所述的农业种植辅助机器人，其特征在于：执行以下步骤，

s1、农业种植辅助机器人对对工作地点进行初次巡航，获取初始的环境数据，完成导航地图的配置，并根据人工设定或自动得出作业路线，制定对应作业路线的计划；

s2、农业种植辅助机器人对农作物生长、环境标准数据进行预置，制定环境对标、数据对标和判断规则；

s3、农业种植辅助机器人根据工作计划和当前位置，按照预计设定好的时间、地点进入预定的种植作业区域进行作业，如：喷水、施肥、喷药、生长信息采集、病虫害识别、杂草识别等，全程作业实时获取数据，结合当前位置信息发回控制中心或上传至客户端；

在执行步骤s2和s3的过程中，机器人通过高清镜头点检设备，记录下相片及信息，将数据传回控制中心，以便采用专用软件进行分析。如此，机器人在智能控制系统的指挥下，经道路导航和无人驾驶系统的指引，进入预定的种植作业区域进行作业，如：喷水、施肥、喷药、生长信息采集、病虫害识别、杂草识别，全程作业实时获取数据，将检测到的信息发回控制中心或特定的通信设备上。依次完成各预设区域的作业后，机器人将在控制系统的指令下按预先规划的道路上回程。所有系统均使用固态电池低压电力作为能源，既安全又不会污染环境。机器人在出发或返回时都要进行消毒(专用消毒站)。设有专用的加水、加肥、加药、充电工作平台。并依据电量管理系统的情况决定其充电或进行下一次作业。

附图说明

图1农业种植辅助机器人结构示意图

其中：1、前端驱动机构；2、后端驱动机构(含转向)；3、机器人本体；4、激光扫描模组；5、防碰撞带式雷达模组；6、高清视频监测及照明模组；7、前视觉导航模组；8、后视觉导航模组；9、农作物生长环境模组；10、喷洒支架左右上下变位机构；11、容器箱；12、喷洒头；

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施方式对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施方式中以及不同实施方式中的特征进行相应组合。

一种农业种植辅助机器人，见图1，机器人与客户端通信连接，包括车体(3)，驱动所述车体的前端驱动机构(1)、后端驱动机构(2)，设置在所述车体上的防碰撞模组(5)，高清视频监测及照明模组(6)，前视觉导航模组(7)，后视觉导航模组(8)，以及设置在所述车体内的中央处理模块和固态电池；所述防碰撞模组(5)、高清视频监测及照明模组(6)、前视觉导航模组(7)、后视觉导航模组(8)均与所述中央处理模块电连接。机器人通过所述前端驱动机构(1)、后端驱动机构(2)在陆地上行走；机器人通过所述前后视觉导航模组，扫描捕捉信息，与预设的环境信息比较分析或者是按预设作业路线，借助gps，导航线，路标，防碰撞模组(5)，自动识别陆地路况，选择优化路线行走；机器人通过高清视频监测及照明模组(6)，记录农作物生长的情况，农田里杂草的成长情况，农田里病中害的情况，将数据传回控制中心；机器人通过控制中心和或控制处理模块的对标分析和判断，决定采取用水或用肥或用药的措施和动作。如此，机器人记录下农作物的成长轨迹，将数据传回控制中心，采用自主研发的专用软件分析农作物的健康指标及给出参考的处理措施；记录下农田里杂草的成长情况，将数据传回控制中心，采用自主研发的专用软件分析杂草对农作物的益处和害处，并给出参考意见采用那种方式除草；记录下农田里病中害的情况，将数据传回控制中心，采用自主研发的专用软件分析出损害农作物的害虫，并给出参考性的除虫方法，由此，机器人规划作业计划，预置对田间农作物进行喷水、施肥(水肥)、喷洒药品的时间和用量。所有系统均使用固态电池低压电力作为能源，既安全又不会污染环境。机器人在出发或返回时都要进行消毒(专用消毒站)，设有专用的加水、加肥、加药、充电工作平台。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，所述的前端驱动机构3、后端驱动机构5是四驱前后自适应驱动系统。前端后端驱动机构具有转向功能，由一个电机驱动四驱系统驱动行走，前后驱动机构都能转向，原地360度旋转，如此，在较窄的空间中，不用调头，采用这种前后自适应驾驶系统，就能够直接返向行驶。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，所述的前端驱动机构3、后端驱动机构5构成二组二驱前后自适应驱动系统。前后端驱动机构具有转向功能，由二个电机分别驱动前后驱动机构构成二组二驱系统驱动行走，即由一个电机驱动前驱动机构，由另一个电机驱动后驱动机构，分别协调驱动，适应不同的场合，有的场合只需要前驱动转向，有的场合只需要后驱动转向，有的场合需要前后都驱动转向，二组二驱系统联动自适应，前后驱动转向，如此，在较窄的空间中，不用旋转，采用这种前后自适应驾驶系统，就能够直接行驶到目标地。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，机器人与客户端通信连接采用本地、远程控制方式，所述客户端通过网络与机器人服务器连接。如此，采用自主研发的本地通信方式与外部云服务进行数据备份及工艺数据提取。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，所述防碰撞模组(5)，是设置在所述车体周边上的防碰撞带式雷达模组。防撞模式有很多种，如机械式防撞，光电式防撞，超声波防撞，微波防撞等，使用雷达模式防撞，并且象条带式样的布置在所述车体周边，能够大大提高无人驾驶的安全保障性。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，机器人设有内置的视觉场景导航冗余系统，该系统与所述中央处理模块电连接。当gps北斗定位出现错误或受到外部干扰时，机器人将启动内置的视觉场景导航功能，原路返回到控制中心。机器人在正常行走过程中，视觉场景导航把所走的路线按地标参考方式记录了下来，当外部的导航出现问题时，机器人就启动视觉场景导航冗余系统，让机器人原路返回。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，机器人设有激光扫描模组(4)，该模组与所述中央处理模块电连接。在执行任务过程中，当系统检测到视觉导航模组的视觉时实镜像导航系统出现故障时，将自动启动设置在所述车体前后两端的激光扫描模组(4)的激光导航+内置的4g信号，让机器人安全的回到控制中心。如此，机器人配备备用的激光扫描模组(4)，相当于路线导航冗余系统，当视觉导航模组出现故障时，将自动启动激光导航+内置的4g信号，提高安全保障性。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，机器人设有农作物生长环境模组(9)，该模组与所述中央处理模块电连接。如此，农作物生长环境模组(9)为自主研发，能时实记录下田间的空气质量数据，风向、温度、湿度、紫外线、雨量等数据，实时传回控制中心。结合农作物的成长轨迹，能预估农作物的收成及田间更适合生长的农作物。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，机器人设有土壤检测模组的接收处理器，该处理器与所述中央处理模块电连接。机器人接收处理预埋在土壤中的检测模组的信息，土壤检测模组将农田当前环境数据实时传回机器人，机器人把有价值的数据发送给中央控制系统。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，所述车体上设置喷洒头(12，喷洒支架左右上下变位机构(10)，容器箱(11)；所述喷洒支架左右上下变位机构(10)一端连接喷洒头(12)，另一端连接所述容器箱(11)，并与所述中央处理模块电连接。机器人根据农作物生长的情况，农田里杂草的成长情况，农田里病中害的情况的信息，通过控制中心和或控制处理模块的对标分析和判断，分析农作物的健康指标及给出参考的处理措施，分析杂草对农作物的益处和害处，分析出损害农作物的害虫并给出参考性的除虫方法，得出结论和意见，决定采取用水或用肥或用药的措施，机器人控制喷洒支架左右上下变位机构(10)动作。如此，机器人规划作业计划，预置对田间农作物进行喷水、施肥(水肥)、喷洒药品的时间和用量，按照预计设定好的时间对田间农作物进行喷水、施肥(水肥)、喷洒药品。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述容器箱(11)盛装水、或水化肥、或液体药品。如此，可以在针对不同类型的场景时选择盛装相应的液体，比如，农作物干枯时盛装水，施肥时装水化肥，用药时装液体药品。也可以对容器箱(11)分格框，不同的格框装不同的液体。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，机器人与种植场所现有第三方配套设备进行数据对接。如此，现场第三方配套设备上加装与所述机器人配套的控制模块，就能对接数据，如进行数据通信及控制、异常情况预警等。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，机器人采用单机模式和或基地模式控制。在故障情况下，单机模式，利用app现场控制及数据交换；基地模式，则采用中央集中控制进行现场信息对接及数据交换。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，所述前后视觉导航模组视觉时实镜像导航系统能时实生成当前实际的三维空间地图。如此，在行走过程中用视觉对照当前场景，生成独有的空间坐标，机器人在系统优化后的路线上行走。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，所述高清视频监测及照明模组配置有高清镜头点检设备。如此，记录下相片及信息后，将数据传回控制中心，采用专用软件进行分析。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人，机器人设置有内置的视觉场景导航冗余系统，和或激光扫描模组(4)，和或农作物生长环境模组(9)，这些系统和或模组均与所述中央处理模块电连接。如此，机器人在当gps北斗定位出现错误或受到外部干扰时，视觉时实镜像导航系统出现故障时，机器人将启动备用的视觉场景导航冗余系统，或自动启动激光扫描模组(4)的激光导航+内置的4g信号，让机器人安全的回到控制中心，提高安全保障性。如此，机器人在智能控制系统的指挥下，经道路导航和无人驾驶系统的指引，沿途对当前场所实况进行监测及探测，对作业过程中的空气质量数据，风向、温度、湿度、紫外线、雨量等数据进行记录，将信息发回控制中心或特定的通信设备上。

一种农业种植辅助机器人自动作业方法，适用于如上所述的农业种植辅助机器人，执行以下步骤，

s1、农业种植辅助机器人对对工作地点进行初次巡航，获取初始的环境数据，完成导航地图的配置，并根据人工设定或自动得出作业路线，制定对应作业路线的计划；

s2、农业种植辅助机器人对农作物生长、环境标准数据进行预置，制定环境对标、数据对标和判断规则；

s3、农业种植辅助机器人根据工作计划和当前位置，按照预计设定好的时间、地点进入预定的种植作业区域进行作业，如：喷水、施肥、喷药、生长信息采集、病虫害识别、杂草识别等，全程作业实时获取数据，结合当前位置信息发回控制中心或上传至客户端；

在执行步骤s2和s3的过程中，机器人通过高清镜头点检设备，记录下相片及信息，将数据传回控制中心，以便采用专用软件进行分析。如此，机器人在智能控制系统的指挥下，经道路导航和无人驾驶系统的指引，进入预定的种植作业区域进行作业，如：喷水、施肥、喷药、生长信息采集、病虫害识别、杂草识别，全程作业实时获取数据，将检测到的信息发回控制中心或特定的通信设备上。依次完成各预设区域的作业后，机器人将在控制系统的指令下按预先规划的道路上回程。所有系统均使用固态电池低压电力作为能源，既安全又不会污染环境。机器人在出发或返回时都要进行消毒(专用消毒站)。设有专用的加水、加肥、加药、充电工作平台。并依据电量管理系统的情况决定其充电或进行下一次作业。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人自动作业方法，在执行步骤s2和s3的过程中，当gps北斗定位出现错误或受到外部干扰时，机器人将启动内置的视觉场景导航功能，原路返回到控制中心，机器人在正常行走过程中，视觉场景导航把所走的路线按地标参考方式记录了下来，当外部导航出现问题时，机器人就能启动视觉场景导航冗余系统，让机器人原路返回。

同时，在执行步骤s2和s3的过程中，所述的机器人采用单机模式和或基地模式控制，在故障情况下，利用单机模式app，现场控制及数据交换；基地模式则采用中央集中控制进行现场信息对接及数据交换；

在执行步骤s2和s3的过程中，机器人通过农作物生长环境模组，时实记录下所作业过程中的空气质量数据，风向、湿度、紫外线、雨量等数据，实时传回控制中心；

在执行步骤s2和s3的过程中，当系统检测到视觉导航模组的视觉时实镜像导航系统出现故障时，将自动启动设置在所述车体前后两端的激光扫描模组(4)的激光导航+内置的4g信号，让机器人安全的回到控制中心。如此，机器人配备备用的激光扫描模组(4)，相当于路线导航冗余系统，当视觉导航模组出现故障时，将自动启动激光导航+内置的4g信号，提高安全保障性。

在上述实施方式的基础上，本发明另一实施方式中，所述的农业种植辅助机器人自动作业方法，在执行步骤s2和s3的过程中，在控制中心的指令下，机器人按照预计设定好的时间对田间农作进行喷水、施肥(水肥)、喷洒药品。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。