力泵连接，供农用喷药压力泵抽取药物。药泵电机开始运转，农用喷药压力泵准备好工作。
[0042]图像处理模块3开始工作采集果蔬植物种植区和周围环境图像信息，通过云台高清摄像头39拍摄果蔬植物的图像，通过图像采集卡和图像处理软件处理果蔬植物的图像，提取到果蔬植物的重要外观特征与存储模块中的果蔬植物图像特征信息数据库信息核对比较后对果蔬植物分类并判断出果蔬植物的种类名称。
[0043]如图3所示，机器人定位后开始从机器人工作起点和终点31按照图示实线箭头方向移动，中央控制器I控制喷药模块4伸开机械臂，中央控制器I控制果蔬植物种植区30一侧的药物喷头电动调节阀打开对果蔬植物的顶部、中部和底部喷药，中央控制器I根据图像处理模块3判断的果蔬植物的种类名称和人工设置功能参数中的果蔬植物所处的生长时期合理控制调节电动调节阀的开度，控制喷药用量。
[0044]当机器人完成第一列果蔬植物种植区30 —侧的喷药时，中央控制器I控制关闭电动调节阀停止喷药，机器人按实线箭头方向继续移动转向进入到两列果蔬植物种植区30之间，中央控制器I控制机器人两侧的药物喷头电动调节阀打开对2列果蔬植物的顶部、中部和底部喷药，中央控制器I根据图像处理模块3判断的果蔬植物的种类名称和人工设置功能参数中的果蔬植物所处的生长时期合理控制调节电动调节阀的开度，控制喷药用量。
[0045]在喷药的过程中，搅拌器按照提前设置好的时间间隔对药物进行搅拌，保证药物始终均匀。
[0046]机器人按照上述方法继续完成对果蔬植物的喷药工作，当机器人到达最后一列果蔬植物种植区30时，中央控制器I仅控制果蔬植物种植区30 —侧的药物喷头电动调节阀打开对果蔬植物的顶部、中部和底部喷药，中央控制器I根据图像处理模块3判断的果蔬植物的种类名称和人工设置功能参数中的果蔬植物所处的生长时期合理控制调节电动调节阀的开度，控制喷药用量。
[0047]当机器人完成对所有的果蔬植物喷药工作后，中央控制器I控制关闭电动调节阀停止喷药，控制喷药模块4收缩机械臂，控制机器人按照图3虚线箭头方向移动到机器人工作起点和终点31等待用户下一步具体操作。
[0048]机器人手动模式工作原理如下:用户通过手持移动通信设备端上位机软件实现对机器人控制。如图4所示，用户通过手持移动通信设备端上位机软件主操作界面进入到手动模式控制软件子界面对机器人实施控制机器人行驶、机械臂伸缩、电动调节阀开关、药泵开关、搅拌器开关。通过视频窗口观察机器人周围的情况，左右上下滑动窗口可以实现云台高清摄像头39的左右上下移动改变监控视角。
[0049]机器人通过药物检测模块6中液位传感器、涡轮流量计分别检测药物剩余量、喷药流速数据，将数据传送给中央控制器1，通过无线通信模块传送数据到手持移动通信设备端上位机中显示，以及时发现并避免无药工作和药物喷头堵塞情况。
[0050]机器人通过自身状态检测模块9中陀螺仪、里程计、加速度传感器、超声波传感器实时检测障碍物和自身状态。
[0051]机器人通过行驶模块10采用履带式移动。DSP处理器控制H桥电机PWM驱动电路控制电机的正转和反转，控制主动轮正、反转，带动同步履带移动完成机器人在大棚区20内前进、后退和转向。
[0052]机器人通过供电模块11选用高能效锂离子电池组储存电能，电压转换器为机器人的各个模块提供合适的电压和电流，电量检测器检测电池组的剩余电量。
[0053]机器人通过报警模块12实现了当药物余量不足、药物喷头堵塞、电池组电量不足时，通过无线通信模块7向用户手持移动通信设备报警和语音播放器播放语音报警，以便用户及时发现处理。
[0054]机器人存储模块13使用存储器，实现对大棚地图模型数据、图像采集数据、检测信息、果蔬植物图像特征信息数据库和其他模块数据的记录和存储。
[0055]用户可以根据自己的需求对机器人的工作模式进行设置，可以设置机器人为自动模式或手动模式工作模式。自动模式下，机器人自主智能实现整个喷药的过程。手动模式依靠人工通过用户手持移动通信设备的上位机软件来控制机器人的工作。
【主权项】
1.一种基于RFID的大棚智能喷药机器人，其特征在于，所述大棚智能喷药机器人包括:中央控制器、RFID路径识别模块、图像处理模块、喷药模块、配药模块、药物检测模块、无线通信模块、人机交互模块、自身状态检测模块、行驶模块、供电模块、报警模块、存储模块；所述的中央控制器分别与RFID路径识别模块、图像处理模块、喷药模块、配药模块、药物检测模块、无线通信模块、人机交互模块、自身状态检测模块、行驶模块、供电模块、报警模块、存储模块连接，所述的供电模块分别与中央控制器、RFID路径识别模块、图像处理模块、喷药模块、配药模块、药物检测模块、无线通信模块、人机交互模块、自身状态检测模块、行驶模块、报警模块、存储模块连接。
2.根据权利要求1所述的大棚智能喷药机器人，其特征在于，所述的RFID路径识别模块采用RFID位置标记定位技术；采用在大棚区内部上方均匀间隔固定位置架起安装位置标记RFID电子标签监控机器人上安装的机器人RFID电子标签位置，通过位置标记RFID电子标签向机器人RFID电子标签提供位置信息，RFID读写器向机器人RFID电子标签和位置标记RFID电子标签发送定位命令信息，机器人RFID电子标签与最近的位置标记RFID电子标签交流信息后获取当前所处位置，RFID读写器读取机器人RFID电子标签信息和其当前位置信息；经过这种方式的多次获取当前位置后，通过中央控制器计算机器人在大棚区的具体位置；根据大棚区实际尺寸、位置标记RFID电子标签和每列果蔬植物在大棚区中的具体位置分布，对大棚区进行大棚RFID电子标签地图的建模，将大棚RFID电子标签地图模型导入到机器人存储模块由中央控制器读取，实时的RFID路径识别模块和预先存储的大棚RFID电子标签地图模型进行对比和修正，判断出每一列果蔬植物的位置，准确的识别路径使机器人在果蔬植物种植区外的空地和大棚区移动，完成对果蔬植物喷药的工作；RFID路径识别模块包括位置标记RFID电子标签、机器人RFID电子标签、RFID读写器；机器人RFID电子标签和RFID读写器安装在机器人上。
3.一种基于RFID的大棚智能喷药方法，其特征在于，基于RFID的大棚智能喷药方法包括:在大棚区内部上方均匀间隔固定位置架起安装位置标记RFID电子标签，每个位置标记RFID电子标签之间的距离是等间隔的，根据大棚区实际尺寸、位置标记RFID电子标签和每列果蔬植物在大棚区中的具体位置分布，对大棚区进行大棚RFID电子标签地图的建模，将大棚RFID电子标签地图模型导入到机器人存储模块由中央控制器读取，通过位置标记RFID电子标签向机器人RFID电子标签提供位置信息，RFID读写器向机器人RFID电子标签和位置标记RFID电子标签发送定位命令信息，机器人RFID电子标签与最近的位置标记RFID电子标签交流信息后获取当前所处位置，RFID读写器读取机器人RFID电子标签信息和其当前位置信息；经过这种方式的多次获取当前位置后，通过中央控制器计算机器人在大棚区的具体位置；实时的RFID路径识别模块和预先存储的大棚RFID电子标签地图模型进行对比和修正，判断出每一列果蔬植物的位置，准确的识别路径使机器人在果蔬植物种植区外的空地和大棚区中移动。
【专利摘要】一种基于RFID的大棚智能喷药机器人及方法，其特征在于，所述大棚智能喷药机器人包括：中央控制器、RFID路径识别模块、图像处理模块、喷药模块、配药模块、药物检测模块、无线通信模块、人机交互模块、自身状态检测模块、行驶模块、供电模块、报警模块、存储模块。所述的中央控制器分别与RFID路径识别模块、图像处理模块、喷药模块、配药模块、药物检测模块、无线通信模块、人机交互模块、自身状态检测模块、行驶模块、供电模块、报警模块、存储模块连接。本发明智能完成对大棚果蔬植物的整个喷药过程，减少了药物的浪费和药物残留，大大提高了工作效率和药物利用率，减少了人的体力劳动，使人不受药物的危害。
【IPC分类】G05D1-02
【公开号】CN104834313
【申请号】CN201510247564
【发明人】董永波, 张慧芬
【申请人】济南大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月15日