专利名称：一种激光除草机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光除草机器人，属于中耕农业机械领域。
背景技术：
目前，广泛采用人工化学除草的方式进行除草，但随着人们对食品安全的关注，喷洒化学除草剂的方式逐渐被机械除草的方式所取代，并且取得了一定的效果。然而，机械除草的方式还存在以下问题:由于受机械除草控制精度的限制，容易引起作物苗的机械伤害，造成作物苗的损伤率较高；由于不同的作物苗行距不同，栽培方式不同，机械装置的尺寸受到严格的限制；机械除草保存杂草的种子，会导致杂草的再次萌发。为了克服机械除草的缺陷和问题，激光除草已受到关注。但现有的激光除草机器人也存在一定的问题:运动机构复杂，不利于应用实施；激光发射结构较低，行走过程中容易被损坏；除草机构尺寸较高，不利于进行杂草的识别；对杂草的种类和大小没有识别，不能确定最佳的激光照射量；当作物的高度较高时(如玉米等)，不能进行作业。
发明内容为了克服现有自动化除草方式和装置的不足，本实用新型提供一种结构简单易于操作的激光除草机器人，利用激光的热效应进行田间除草作业，本实用新型的机器人结构简单，能够在不同的作物行距间进行作业，识别装置距地面较低，能够更好的识别杂草。本实用新型激光除草机器人包括移动小车、控制系统2、驱动系统，控制系统2和驱动系统相互连接设置在移动小车上，控制系统2与驱动系统连接，驱动系统为整个激光除草机器人提供动力。
`[0007]本实用新型中所述移动小车包括主摄像头1、车轮5、半导体激光发射器8、辅助照明装置9、副摄像头10、车架11、主摄像头架13、车轮电机，其中主摄像头I通过主摄像头架13安装在车架11上，辅助照明装置9和副摄像头10设置在车架11下方，车轮电机安装在连接车轮的轴上，并与驱动系统连接，每个车轮由一个车轮电机带动，半导体激光发射器设直在驱动系统上。本实用新型中所述驱动系统包括电池组3、电机I 4、联轴器6、电机II 7，电池组3为电机I 4和电机II 7提供动力，电机I 4通过联轴器6与电机II 7连接，半导体激光发射器8设置在电机II 7上，电池组3与车轮电机连接。本实用新型中所述控制系统2包括图像处理器、辅助照明装置开关、机器人开关12、输入接口、输出接口。本实用新型辅助照明装置9安装在车架11下部，当天气条件不利于进行杂草识别和定位时，控制系统2打开辅助照明装置开关，确保除草机器人进行准确的杂草识别和定位；该实用新型可以根据杂草的种类和大小进行照射时间的选择，可以节省除草时间，以保证激光除草的效率，保证除草机器人以更快的方式进行除草。本实用新型主摄像头I安装在车架11前部，探测前方的信息，并将信息传递给控制系统2，控制系统经过信息处理将信息传递给驱动系统以导航小车的前进方向，保证小车沿着作物行间进行行走；车架11上装有电池组3，为整个除草机器人提供动力；车轮5依靠车架连接在一起，并由车轮电机带动，车轮电机装在连接车轮的轴上；辅助照明装置9和副摄像头10安装在车架11下部，当天气条件不利于进行杂草识别和定位时，控制系统2打开辅助照明装置开关，副摄像头10获得除草区域的图像并传递给控制系统2，由控制系统2经过处理并将定位信息传递给驱动系统，驱动系统控制四个车轮电机的转向和转速以导航小车的前进，同时，在获得杂草的位置信息后，由控制系统向驱动系统传递信息，控制由两个电机(电机I 4、电机II 7)构成的执行机构偏转，使执行机构中电机前端的半导体激光发射器8指向杂草位置，同时，由控制系统发出命令，打开半导体激光发射器，对杂草进行照射，并根据副摄像头10获得的杂草信息确定最佳的照射时间，通过激光的热效应杀死杂草。本实用新型的有益效果是利用激光的热效应进行田间除草作业，本实用新型所述的机器人结构小，能够在不同的作物行距间进行作业，可以根据杂草的种类和大小进行照射时间的选择，可以节省除草时间，以保证激光除草的效率，保证除草机器人以更快的方式进行除草；在光线强度不利于进行杂草识别时，还可以通过辅助照明的方式进行光线的调节，以有利于副摄像头进行图像的采集。
图1是本实用新型激光除草机器人结构示意图；图2是本实用新型激光除草机器人侧视结构示意图；图3是本实用新型电机连接图示意图4是本实用新型联轴器结构示意图；图5是本实用新型激光除草机器人控制方案示意图；图中:1是主摄像头；2是控制系统；3是电池组；4是电机I ;5是车轮；6是联轴器；7是电机II ；8是半导体激光发射器；9是辅助照明装置；10是副摄像头；11是车架；12是机器人开关；13是主摄像头架；14是联轴器-电机I连接孔；15是联轴器-电机II连接孔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型保护范围不局限于所述内容。本实用新型激光除草机器人移动小车、控制系统2和驱动系统，控制系统2和驱动系统设置在移动小车上，控制系统2与驱动系统连接，驱动系统为整个激光除草机器人提供动力；其中移动小车包括主摄像头1、四个车轮5、半导体激光发射器8、辅助照明装置9、副摄像头10、车架11、主摄像头架13、车轮电机，其中主摄像头I通过主摄像头架13安装在车架11上，辅助照明装置9和副摄像头10设置在车架11下方，车轮电机安装在连接车轮的轴上，车轮电机与驱动系统连接，每个车轮由一个车轮电机带动，半导体激光发射器8设置在驱动系统上；驱动系统包括电池组3、电机I 4、联轴器6、电机II 7，电池组3为电机I 4和电机II 7提供动力，电机I 4通过联轴器6与电机II 7连接，半导体激光发射器8设置在电机II 7上，电池组3与车轮电机连接；控制系统2包括图像处理器、辅助照明装置开关、机器人开关12、输入接口、输出接口(见图1-4)；电机I 4和电机II 7依靠联轴器6连接在一起，联轴器6上有联轴器-电机I连接孔14和联轴器-电机II连接孔15，电机I 4和电机II 7分别通过联轴器-电机I连接孔14和联轴器-电机II连接孔15连接起来；两个电机可以确保位于电机II 7后端的半导体激光发射器8可以指向杂草的位置，并进行除草；驱动系统中通过电机I驱动卡、电机II驱动卡、车轮电机驱动卡进行驱动电机，电机I驱动卡和电机II驱动卡分别根据从控制系统2获得的信息，控制电机I 4和电机II 7的偏转角度，确保半导体激光发射器8准确的指向杂草，四个车轮电机驱动卡分别控制四个车轮电机，以控制激光除草机器人的行进方向和速度。本装置利用主摄像头I采集的图像进行导航，保证小车沿着作物行间进行行走，同时利用副摄像头10采集的图像进行杂草的识别和定位，由驱动系统控制小车的前进，同时，在获得杂草的位置信息后，由控制系统2向驱动系统传递信息控制由两个电机构成的执行机构偏转，使执行机构中电机前端的半导体激光发射器8指向杂草位置；同时，由控制系统2发出命令，打开半导体激光发射器8，对杂草进行照射，并根据副摄像头10采集的图像经过处理获得的杂草信息确定最佳的照射时间，通过激光的热效应杀死杂草。使用时，打开机器人开关12，安装在车架11前部的主摄像头1，探测前方的信息，并将信息传递给控制系统2，控制系统经过信息处理控制四个车轮电机的转向和速度，以导航小车的前进方向，保证小车沿着作物行间进行行走；车架11上装有电池组3，为整个除草机器人提供动力；车轮5依靠车架连接在一起，并且每个车轮由一个车轮电机带动，车轮电机装在连接车轮的轴上；辅助照明装置9和副摄像头10安装在车架11下部，当天气条件不利于进行杂草识别和定位时，控制系统2打开辅助照明装置9开关，副摄像头10获得除草区域的图像并传递给控制系统2，由控制系统2经过处理并将定位信息传递给驱动系统，驱动系统控制小车的前进 的同时，在获得杂草的位置信息后，由控制系统向驱动系统传递信息，控制由两个电机(电机I 4、电机II 7)构成的执行机构偏转，使执行机构中电机前端的半导体激光发射器8指向杂草位置，同时，由控制系统发出命令，打开激光发射器，对杂草进行照射，并根据副摄像头10获得的杂草信息确定最佳的照射时间，通过激光的热效应杀死杂草，并可以根据杂草的种类和大小来进行半导体激光发射器8照射时间的调节，以保证激光除草的效率(见图5)。
权利要求1.一种激光除草机器人，其特征在于:其包括移动小车、控制系统(2)和驱动系统，控制系统(2)和驱动系统设置在移动小车上，控制系统(2)与驱动系统连接，驱动系统为整个激光除草机器人提供动力。
2.根据权利要求1所述激光除草机器人，其特征在于:移动小车包括主摄像头(I)、车轮(5)、半导体激光发射器(8)、辅助照明装置(9)、副摄像头(10)、车架(11)、主摄像头架(13)、车轮电机，其中主摄像头(I)通过主摄像头架(13)安装在车架(11)上，辅助照明装置(9)和副摄像头(10)设置在车架(11)下方，车轮电机安装在连接车轮的轴上，并与驱动系统连接，半导体激光发射器(8)设置在驱动系统上。
3.根据权利要求1所述激光除草机器人，其特征在于:驱动系统包括电池组(3)、电机I (4)、联轴器(6)、电机II (7)，电池组(3)为电机I (4)和电机II (7)提供动力，电机I (4)通过联轴器(6 )与电机II (7 )连接，半导体激光发射器(8 )设置在电机II (7 )上，电池组(3 )与车轮电机连接。
4.根据权利要求1所述激光除草机器人，其特征在于:控制系统(2)包括图像处理器、辅助照明装置开关、机器人开关(12)、输入接口、输出接口。
专利摘要本实用新型公开了一种激光除草机器人，该激光除草机器人由移动小车、控制系统、驱动系统组成，其中移动小车包括主摄像头、车轮、半导体激光发射器、辅助照明装置、副摄像头、车架、主摄像头架、车轮电机，驱动系统包括电池组、电机Ⅰ、联轴器、电机Ⅱ，控制系统包括图像处理器、辅助照明装置开关、机器人开关、输入接口、输出接口；该实用新型可以根据杂草的种类和大小进行照射时间的选择，可以节省除草时间，以保证激光除草的效率，保证除草机器人以更快的方式进行除草。
文档编号A01M21/04GK203087363SQ20132003650
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者戈振扬, 吴旺旺, 于英杰, 张瑞卿 申请人:昆明理工大学