自动除草装置、方法及存储介质与流程

1.本技术涉及一种自动除草装置、方法及存储介质，属于自动控制技术领域。


背景技术：

2.除草机是一种用于修剪草坪、植被的机械工具。随着智能化的发展，为了提高除草机的工作效率，自动除草机的应用越来越广泛。
3.在现有的自动除草机的除草方式多种多样，但是，这些除草方式对于某些特定场景下(比如：对裂缝中生成的杂草)的杂草的清除效果不佳。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种自动除草装置、方法及存储介质，可以解决无法有效清除特定场景下的杂草的问题。本技术提供的技术方案可以有效地杀死特定场景下比如混凝土(砖道)、车道等裂缝上生长的杂草，或者是院子里的杂草。技术方案如下：
5.第一方面，提供了一种自动除草装置，所述装置包括：所述装置包括：壳体、安装在所述壳体底部的光束除草机构、与所述光束除草机构信号相连的控制组件、与所述控制组件相连的移动机构和图像采集组件；所述控制组件，用于：
6.在当前工作区域内控制所述移动机构运行，以使所述自动除草装置在所述当前工作区域中移动；
7.获取所述图像采集组件在所述自动除草装置移动过程中采集的地面图像；
8.确定所述地面图像是否包括杂草的图像；
9.在确定出所述地面图像包括所述杂草的图像后，控制所述光束除草机构启动，以通过所述光束除草机构发射特定光束清除所述杂草。
10.可选地，所述确定所述地面图像是否包括杂草的图像，包括：
11.在所述地面图像的像素信息包括绿色像素信息时，确定所述地面图像包括所述杂草的图像；
12.在所述地面图像的像素信息不包括绿色像素信息时，确定所述地面图像不包括所述杂草的图像。
13.可选地，所述光束除草机构包括发光组件和反射罩；
14.所述发光组件用于发射所述特定光束；
15.所述反射罩用于将所述发光组件发出的特定光束反射至期望焦点位置。
16.可选地，所述特定光束为紫外线光束；或者，紫外线光束与近红外光的结合光束。
17.可选地，所述装置还包括与所述控制组件信号相连的定位组件；所述控制组件，还用于：
18.在确定出所述地面图像包括所述杂草的图像后，控制所述定位组件采集当前定位信息，得到所述杂草的位置信息；
19.存储所述位置信息。
20.可选地，所述控制组件，还用于：
21.在再次对所述杂草进行清除时，获取存储的所述位置信息；
22.控制所述移动机构带动所述自动除草装置移动至所述位置信息指示的位置；
23.在移动至所述位置信息指示的位置时控制所述光束除草机构启动，以通过所述光束除草机构发射特定光束清除所述杂草。
24.可选地，所述装置还包括与所述光束除草机构不同的其它清洁机构；所述自动除草装置的工作模式包括第一工作模式和第二工作模式，所述第一工作模式为所述光束除草机构处于运行状态、且所述其它清洁机构处于关闭状态的模式；所述第二工作模式为所述光束除草机构处于关闭状态、且所述其它清洁机构处于运行状态的模式；所述控制组件，还用于：
25.在确定出所述地面图像包括所述杂草的图像后，若所述工作模式是所述第二工作模式，则触发执行所述控制所述定位组件采集当前定位信息，得到所述杂草的位置信息；存储所述位置信息；
26.在所述工作模式从所述第二工作模式切换至所述第一工作模式时，获取所述位置信息；
27.控制所述移动机构带动所述自动除草装置移动至所述位置信息指示的位置；
28.在移动至所述位置信息指示的位置时控制所述光束除草机构启动，以通过所述光束除草机构发射所述特定光束清除所述杂草。
29.第二方面，提供了一种自动除草方法，用于第一方面提供的自动除草装置中，所述方法包括：
30.在当前工作区域内控制所述移动机构运行，以使所述自动除草装置在所述当前工作区域中移动；
31.获取所述图像采集组件在所述自动除草装置移动过程中采集的地面图像；
32.确定所述地面图像是否包括所述杂草的图像；
33.在确定出所述地面图像包括所述杂草的图像后，控制所述光束除草机构启动，以通过所述光束除草机构清除所述杂草。
34.第三方面，提供一种自动除草装置，所述装置包括处理器和存储器；所述存储器中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现第二方面所述的自动除草方法。
35.第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现第二方面所述的自动除草方法。
36.本技术的有益效果在于：通过使用光束除草机构清除杂草，可以解决现有的除草方式无法有效清除特定场景下的杂草的问题，由于光束除草机构可以通过特定光束照射缝隙中的杂草，从而实现将缝隙中的杂草清除，可以提高特定场景下杂草的清除效果。同时，光束除草机构也可以通过特定光束照射庭院中的杂草，满足普通场景的清除杂草的需求。
37.另外，通过在特定的工作区域，根据地面图像的像素信息来确定是否存在杂草，使得控制组件无需执行复杂的计算过程即可识别出杂草，可以提高杂草识别速度、节省设备资源。
38.另外，通过在光束除草机构上安装反射罩，该反射罩可以将发光组件发出的光束反射至期望焦点位置，比如：植物的根部，因此，可以提高杂草的清除力度。
39.另外，通过在自动除草装置包括其它清洁机构时，若其它清洁机构处于工作状态，则将杂草的位置存储，不使用光束除草机构除草；直至其它清洁机构未处于工作状态、且再次运行至杂草的位置时，才使用光束除草机构除草，可以满足多个功能的自动除草装置运行的场景。
40.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
41.图1是本技术一个实施例提供的自动除草装置的结构示意图；
42.图2是本技术另一个实施例提供的自动除草装置的结构示意图；
43.图3是本技术一个实施例提供的光束除草机构的结构示意图；
44.图4是本技术一个实施例提供的自动除草方法的流程图；
45.图5是本技术一个实施例提供的自动除草装置的框图。
具体实施方式
46.下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
47.首先，对本技术涉及的若干名词进行介绍。
48.紫外线(ultraviolet，uv)：具有分解有机物和有机物质的性质，例如，有机物质、蛋白质、菌虫的分解。uv会破坏植物细胞的活性，比如：使用人工紫外线波长为200～380纳米的紫外线杀死植物细胞。当然，也可以使用其它波长段的紫外线杀死植物，比如：波长200～280纳米范围内的紫外线、波长280～315纳米的紫外线等。
49.近红外光(near infrared，nir)：是介于可见光(ⅵs)和中红外光(mir)之间的电磁波。近红外光的穿透性较强，可以抑制植物的细胞活性。
50.图1和图2是本技术一个实施例提供的自动除草装置的结构示意图，该装置至少包括：壳体10、安装在壳体10底部的光束除草机构12、与光束除草机构12信号相连的控制组件14、与控制组件14相连的移动机构16和图像采集组件18。
51.壳体10用于对自动除草装置起保护、防尘、防水等作用。可选地，壳体10的材质为金属材质或塑质，本实施例不对壳体10的材质作限定。壳体10底部是指壳体10上与地面相对的一面。
52.光束除草机构12用于通过发射特定光束抑制植物细胞活性，从而实现通过特定光束清除杂草。
53.可选地，特定光束为紫外线光束；或者，紫外线与近红外光的结合光束。
54.光束除草机构12包括发光组件。其中，发光组件用于发射特定光束，该发光组件可以为led灯泡，如紫外线led，该紫外线led通过发射uv的光以及与近红外光的结合，从而杀死杂草。可选地，发光组件可以使用锂电池供电；在其它实施例中，发光组件也可以通过供电插头供电，本实施例不对发光组件的供电方式作限定。
55.可选地，光束除草机构12还包括罩设在发光组件之外的反射罩，反射罩上设置有反射材料r，发光组件发射特定光束后，经过该反射罩的反射可以投射至期望焦点位置，比
如：杂草所在位置，从而提高光束除草机构的除草效果。
56.参考图3所示的光束除草机构12，该光束除草机构12包括发光组件121和反射罩122。其中，发光组件121发射特定光束后，反射罩122将发光组件发出的特定光束反射至期望焦点位置。
57.可选地，期望焦点位置包括但不限于：植物的根部、茎部等，本实施例不对期望焦点位置的设置方式作限定。
58.在其它示例中，光束除草机构12可以仅包括发光组件121，本实施例不对光束除草机构的类型作限定。
59.本实施例中，控制组件14与发光组件信号相连，此时，控制组件14用于调节发光组件的发光参数，该发光参数包括发光时长和/或发光强度。
60.可选地，控制组件14调节发光参数时，可以基于用户输入的发光参数进行调节；或者，基于预先存储的发光参数进行调节，本实施例不对发光参数的调节方式作限定。
61.可选地，反射罩与罩体驱动装置传动相连，控制组件14与该罩体驱动装置通信相连，此时，控制组件14还用于调节反射罩的位置参数，以调节期望焦点位置，其中，反射罩的位置参数包括该反射罩的相对于发光组件的高度参数和/或角度参数，本实施例不对位置参数的内容作限定。
62.可选地，控制组件14调节位置参数时，可以基于用户输入的位置参数进行调节；或者，基于预先存储的位置参数进行调节，本实施例不对位置参数的调节方式作限定。
63.当然，光束除草机构12还可以包括其它组件，比如：电连接接口、安装支架等，本实施例不对光束除草机构包括的组件一一进行列举。
64.移动机构16用于带动自动除草装置运动或停止。在一个示例中，移动机构16包括驱动机构和车轮组件，驱动机构与控制组件14通信相连，驱动机构与车轮组件相连；在控制组件14的控制下，驱动机构带动车轮组件运动，从而实现带动自动除草装置运动；驱动机构带动车轮组件停止运动，从而实现带动自动除草装置停止运动。
65.图像采集组件18用于采集当前工作区域内的地面图像，并将采集到的地面图像发送至控制组件14。可选地，图像采集组件18可以为照相机、摄像机等，本实施例不对图像采集组件18的类型作限定。
66.在一个示例中，图像采集组件18安装于自动除草装置底部。当然，在其它实施方式中，图像采集组件18也可以安装于其它可以采集到地面图像的位置，本实施例不对图像采集组件18的安装位置作限定。
67.可选地，当前工作区域是指除杂草之外的各个其它地面对象的颜色均与杂草的颜色不同的区域。地面对象是指位于地面上的对象或者地面本身。在一个示例中，当前工作区域为具有缝隙、且仅在所述缝隙中生长杂草的区域；比如：篮球场、混凝土路、车道、砖道等区域，此时，除杂草为绿色之外，当前工作区域中的其它地面对象均不是绿色。
68.控制组件14是指自动除草装置中具有处理、控制能力的组件。控制组件14可以通过一种控制芯片实现；或者，也可以通过多种控制芯片联合实现。控制组件14安装在自动除草装置的壳体内。
69.本实施例中，控制组件14用于：在当前工作区域内控制移动机构16运行，以使自动除草装置在当前工作区域中移动；获取图像采集组件18在自动除草装置移动过程中采集的
地面图像；确定地面图像是否包括杂草的图像；在确定出地面图像包括杂草的图像后，控制光束除草机构12启动，以通过光束除草机构12清除杂草。
70.在一个示例中，确定地面图像是否包括杂草的图像，包括：在地面图像的像素信息包括绿色像素信息时，确定地面图像包括杂草的图像；在地面图像的像素信息不包括绿色像素信息时，确定地面图像不包括杂草的图像。
71.由于控制组件14根据像素信息确定杂草图像时不需要经过复杂的计算过程，因此，确定的速度较快、且消耗的设备资源较少。
72.在其他实施方式中，控制组件14也可以基于其他的图像识别算法识别地面图像中是否包括杂草图像。此时，其它的图像识别算法包括但不限于：局部特征点算法、斑点检测算法等，本实施例不对图像识别算法的类型作限定。
73.在第一种场景中，控制组件14在确定出地面图像包括杂草的图像后，立即控制光束除草机构12启动，以通过光束除草机构12发射特定光束清除杂草。
74.可选地，为了保证控制组件14可以在下一次除草时无需进行图像识别，就可以直接定位到杂草的位置，控制组件14确定出地面图像包括杂草的图像后，可以获取当前定位信息。此时，自动除草装置还包括与控制组件14通信相连的定位组件20，定位组件20可以基于载波相位动态实时差分(real-time kinematic，rtk)技术实现定位，或者，基于全球定位系统(global positioning system，gps)实现定位，本实施例不对定位组件20的实现方式作限定。相应地，控制组件14还用于：在确定出地面图像包括杂草的图像后，控制定位组件20采集当前定位信息，得到杂草的位置信息；存储该位置信息。
75.之后，在再次对杂草进行清除时，控制组件14获取存储的位置信息；控制移动机构16带动自动除草装置移动至位置信息指示的位置；在移动至位置信息指示的位置时控制光束除草机构12启动，以通过光束除草机构12发射特定光束清除杂草。这样，自动除草装置在下一次除草时，不需要再执行图像识别杂草，而是在行走到存储的杂草位置时，即可自动杀死杂草。
76.在第二种场景中，控制组件14在确定出地面图像包括杂草的图像后，暂时不控制光束除草机构12启动，而是存储杂草的位置信息；在后续再次运行至该位置信息指示的位置之后，再控制光束除草机构12启动以清除杂草。
77.此时，自动除草装置还包括与控制组件14信号相连的定位组件20。控制组件14用于在确定出地面图像包括杂草的图像后，控制定位组件20采集当前定位信息，得到杂草的位置信息；存储该位置信息。在再次运行至该位置信息指示的位置时，控制光束除草机构12启动以清除杂草。
78.在一种实现方式中，自动除草装置还包括其它清洁机构22。其它清洁机构22包括但不限于：割草机构、扫地机构和拖地机构中的至少一种。此时，自动除草装置的工作模式包括第一工作模式和第二工作模式。第一工作模式为光束除草机构12处于运行状态、且其它清洁机构22处于关闭状态的模式；第二工作模式为光束除草机构12处于关闭状态、且其它清洁机构22处于运行状态的模式。此时，在工作模式为第二工作模式时(即其它清洁机构22运行时)，即使自动除草装置识别出杂草，由于光束除草机构12未处于运行状态，也无法执行除草任务。因此，只需要存储该杂草的位置信息，在切换至第一工作模式时，直接读取该位置信息即可获取到杂草的位置，可以提高杂草位置的定位速度。
79.基于上述原理，控制组件14用于：在确定出地面图像包括杂草的图像后，若工作模式是第二工作模式，则执行控制定位组件20采集当前定位信息，得到杂草的位置信息；存储位置信息；在工作模式从第二工作模式切换至第一工作模式时，获取(或者说是读取)位置信息；控制移动机构16带动自动除草装置移动至位置信息指示的位置；在移动至位置信息指示的位置时控制光束除草机构12启动，以通过光束除草机构12发射特定光束清除杂草。
80.可选地，在确定出地面图像包括杂草的图像后，若工作模式是第一工作模式，则控制组件14可以按照第一种场景的处理逻辑进行处理。
81.综上所述，本实施例提供的自动除草装置，通过使用光束除草机构清除杂草，可以解决现有的除草方式无法有效清除特定场景下的杂草的问题，由于光束除草机构可以通过特定光束照射缝隙中的杂草，从而实现将缝隙中的杂草清除，可以提高特定场景下杂草的清除效果。同时，光束除草机构也可以通过特定光束照射庭院中的杂草，满足普通场景的清除杂草的需求。
82.另外，通过在特定的工作区域，根据地面图像的像素信息来确定是否存在杂草，使得控制组件无需执行复杂的计算过程即可识别出杂草，可以提高杂草识别速度、节省设备资源。
83.另外，通过在光束除草机构上安装反射罩，该反射罩可以将发光组件发出的光束反射至期望焦点位置，比如：植物的根部，因此，可以提高杂草的清除力度。
84.另外，通过对发光组件的发光参数和/或反射罩的位置参数进行调节，可以使得光束除草机构调整至用户期望的状态，从而提高除草效果。
85.另外，通过在自动除草装置包括其它清洁机构时，若其它清洁机构处于工作状态，则将杂草的位置存储，不使用光束除草机构除草；直至其它清洁机构未处于工作状态、且再次运行至杂草的位置时，才使用光束除草机构除草，可以满足多功能自动除草装置运行的场景。
86.图4是本技术一个实施例提供的自动除草方法的流程图，本实施例以该方法应用于图1和图2所示的自动除草装置中，且各个步骤的执行主体为该装置中的控制组件14为例进行说明。该方法至少包括以下几个步骤：
87.步骤401，在当前工作区域内控制移动机构运行，以使自动除草装置在当前工作区域中移动。
88.本步骤的相关说明详见上述装置实施例，本实施例在此不再赘述。
89.步骤402，获取图像采集组件在自动除草装置移动过程中采集的地面图像。
90.步骤403，确定地面图像是否包括杂草的图像。
91.在一个示例中，根据地面图像的像素信息确定地面图像是否包括杂草的图像，包括：在地面图像的像素信息包括绿色像素信息时，确定地面图像包括杂草的图像；在地面图像的像素信息不包括绿色像素信息时，确定地面图像不包括杂草的图像。
92.在其他实施方式中，也可以基于其他的图像识别算法识别地面图像中是否包括杂草图像。此时，其它的图像识别算法包括但不限于：局部特征点算法、斑点检测算法等，本实施例不对图像识别算法的类型作限定。
93.步骤404，在确定出地面图像包括杂草的图像后，控制光束除草机构启动，以通过光束除草机构发射特定光束清除杂草。
94.可选地，在确定出地面图像包括杂草的图像后，控制光束除草机构启动，以通过光束除草机构清除杂草，包括但不限于以下几种场景：
95.第一种场景：在确定出地面图像包括杂草的图像后，立即控制光束除草机构启动，以通过光束除草机构清除杂草。
96.可选地，为了保证可以在下一次除草时无需进行图像识别，就可以直接定位到杂草的位置，在确定出地面图像包括杂草的图像后，可以获取当前定位信息。之后，在再次对杂草进行清除时获取存储的位置信息；控制移动机构带动自动除草装置移动至位置信息指示的位置；在移动至位置信息指示的位置时控制光束除草机构启动，以通过光束除草机构清除杂草。这样，自动除草装置在下一次除草时，不需要再执行图像识别杂草，在行走到存储的杂草位置时，即可自动杀死杂草。
97.第二种场景：在确定出地面图像包括杂草的图像后，暂时不控制光束除草机构启动，而是存储杂草的位置信息；在再次运行至该位置信息指示的位置时，再控制光束除草机构启动以清除杂草。
98.在一种实现方式中，自动除草装置还包括其它清洁机构。其它清洁机构包括但不限于：割草机构、扫地机构和拖地机构中的至少一种。此时，自动除草装置的工作模式包括第一工作模式和第二工作模式。第一工作模式为光束除草机构处于运行状态、且其它清洁机构处于关闭状态的模式；第二工作模式为光束除草机构处于关闭状态、且其它清洁机构处于运行状态的模式。此时，在工作模式为第二工作模式时(即，其它清洁机构运行时)，即使自动除草装置识别出杂草，由于光束除草机构未处于运行状态，也无法执行除草任务。因此，只需要存储该杂草的位置信息，在切换至第一工作模式时，直接读取该位置信息即可获取到杂草的位置，可以提高杂草位置的定位速度。
99.基于上述原理，在确定出地面图像包括杂草的图像后，控制光束除草机构启动，包括：若工作模式是第二工作模式，则控制定位组件采集当前定位信息，得到杂草的位置信息；存储位置信息；在工作模式从第二工作模式切换至第一工作模式时，获取(或者说是读取)位置信息；控制移动机构带动自动除草装置移动至位置信息指示的位置；在移动至位置信息指示的位置时控制光束除草机构启动，以通过光束除草机构清除杂草。
100.可选地，在确定出地面图像包括杂草的图像后，若工作模式是第一工作模式，则直接控制光束除草机构启动，以通过光束除草机构清除杂草。可选地，在直接控制光束除草机构启动之后，还可以获取当前定位信息，得到杂草的位置信息，以供下次清除杂草时使用。之后，在再次对杂草进行清除时获取存储的位置信息；控制移动机构带动自动除草装置移动至位置信息指示的位置；在移动至位置信息指示的位置时控制光束除草机构启动，以通过光束除草机构发射特定光束清除杂草。
101.相关细节参考上述装置实施例。
102.综上所述，本实施例提供的自动除草方法，通过控制光束除草机构清除杂草，可以解决现有的除草方式无法有效清除特定场景下的杂草的问题，由于光束除草机构可以通过特定光束照射缝隙中的杂草，从而实现将缝隙中的杂草清除，可以提高特定场景下杂草的清除效果。同时，光束除草机构也可以通过特定光束照射庭院中的杂草，满足普通场景的清除杂草的需求。
103.另外，在特定的工作区域，根据地面图像的像素信息来确定是否存在杂草，使得控
制组件无需执行复杂的计算过程即可识别出杂草，可以提高杂草识别速度、节省设备资源。
104.另外，通过在自动除草装置包括其它清洁机构时，若其它清洁机构处于工作状态，则将杂草位置存储，不使用光束除草机构除草；直至其它清洁机构未处于工作状态、且运行至杂草位置时，再使用光束除草机构除草，可以满足多个光束除草机构运行的场景。
105.图5是本技术一个实施例提供的自动除草装置的框图，该装置可以是图1和图2所示的自动除草装置。该装置至少包括处理器501和存储器502。
106.处理器501可以包括一个或多个处理核心，比如：4核心处理器、8核心处理器等。处理器501可以采用dsp(digital signal processing，数字信号处理)、fpga(field－programmable gate array，现场可编程门阵列)、pla(programmable logic array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器501也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称cpu(central processing unit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器501可以在集成有gpu(graphics processing unit，图像处理器)，gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器501还可以包括ai(artificial intelligence，人工智能)处理器，该ai处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
107.存储器502可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器502还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器502中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器501所执行以实现本技术中方法实施例提供的自动除草方法。
108.在一些实施例中，自动除草装置还可选包括有：外围设备接口和至少一个外围设备。处理器501、存储器502和外围设备接口之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口相连。示意性地，外围设备包括但不限于：射频电路、除草机构、和电源等。
109.当然，自动除草装置还可以包括更少或更多的组件，本实施例对此不作限定。
110.可选地，本技术还提供有一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，所述程序由处理器加载并执行以实现上述方法实施例的自动除草方法。
111.可选地，本技术还提供有一种计算机产品，该计算机产品包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，所述程序由处理器加载并执行以实现上述方法实施例的自动除草方法。
112.以上所述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。
113.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。