[发明专利]智能自动除草机

权利要求书

1.一种智能自动除草机，其特征在于：包括控制模块、电源模块、视觉识别模块、避障模块、平衡模块、报警模块、刀具模块、电机驱动模块、人机交互模块、草屑收集模块和履带小车，除履带小车外的其余各模块安装设置在履带小车上；履带小车的底盘采用双坦克履带车底盘，分为前后四个履带；具有自主除草和遥控除草两种模式，自主除草模式为除草机通过自主智能识别草地的类型，选用相对应的工作方式进行工作，而遥控除草模式是通过无线通信技术人工远程遥控除草机进行工作，主要针对草地中的“死角”问题。

2.根据权利要求1所述的智能自动除草机，其特征在于：所述控制模块由树莓派3B+微型电脑和Arduino mega2560微控制器构成，设置于履带小车的中心位置，并加以铁壳保护，树莓派3B+微型电脑负责对除草机整个工作系统进行统筹规划，Arduino mega2560微控制器负责收集各传感器的数据并传回树莓派，由树莓派3B+微型电脑对数据经过处理，发布各种命令，再由Arduino mega2560微控制器去执行各种动作。

3.根据权利要求1所述的智能自动除草机，其特征在于：智能自动除草机在所述自主除草模式下，在移动过程中，视觉识别模块中的摄像头将数据传送给控制模块中的树莓派3B+微型电脑进行处理，融合平衡模块中的MPU6050陀螺仪传感器进行自主定位，建造增量式栅格地图，然后利用避障模块中的激光雷达实现除草机的自主导航与行走(即SLAM，即时定位与地图构建)，根据构造的地图除草机可覆盖整个草地进行工作。

4.根据权利要求1所述的智能自动除草机，其特征在于：所述视觉识别模块采用的是Kinect深度摄像头，安装于除草机的顶部右上侧的旋转平台，可以进行旋转，当进行识别任务时，摄像头对准下方草地，运用图像处理及机器学习的理论，通过之前用摄像头对各种草地类型的照片进行若干的识别训练，控制模块可以根据视觉识别模块传送的数据识别出不同的草地类型，从而选用不同的自主工作方式来进行自主除草，不同的自主工作方式对应着使用不同的刀具以及以不同的工作速度进行工作，摄像头在完成识别任务之后，旋转对准正前方，进入实时监测与导航状态，便于工作人员远程监督。

5.根据权利要求1所述的智能自动除草机，其特征在于：所述刀具模块由刀具升降模块、刀具驱动、舵机、镰刀、尼龙绳和2刃割草机刀片构成，放置在履带小车前后履带之间的底部，舵机选用的是可以进行360度旋转的舵机，镰刀、尼龙绳和2刃割草机刀片由舵机控制，每120度安装一个，控制模块根据草地的类型，旋转舵机选用不同的刀具进行工作。

6.根据权利要求4所述的自主工作方式，其特征在于：所述自主工作模式分为3种；①慢：对于浓密且高壮的草地，选用锯齿状刀刃的镰刀作为切割部件，以较慢的速度进行工作，确保完全切割；②快：对于比较嫩的好切断、较矮的草地以及稀疏的草地，选用高强度尼龙绳作为切割部件，柔性结构，不怕碰到刚性障碍物，可以以较快的速度的进行工作，提升工作效率；③中：对于面积较大且其中草地类型较为复杂的草地，选用2刃长方形割草机刀片，长条形的刀片则比较锋利，覆盖的面积也更大一些，以中等的速度进行工作。

7.根据权利要求1所述的智能自动除草机，其特征在于：所述避障模块采用的是SICK室外系列激光雷达，安装于控制模块上方，与控制模块中树莓派3B+微型电脑相连，除草机自主行走过程中，微型电脑通过计算障碍物与除草机的距离，从而发布指令于Arduinomega2560微控制器，控制除草机进行做出相应的避障动作。

8.根据权利要求1所述的智能自动除草机，其特征在于：所述平衡模块中的MPU6050六轴加速度传感器，必须安装在履带小车的中央位置用以测定履带小车的倾斜角度，然后传送到Arduino mega2560微控制器中进行比较计算，当履带小车倾斜角度大于设定值时，有侧翻的倾向时，控制模块通过调整履带电机的转速差使履带小车稳定。