[发明专利]一种温室草莓冠层内圆周风送施药机器人及其实现方法

说明书

本发明提供了一种温室草莓冠层内圆周风送施药机器人及其实现方法，机器人由自主移动平台、植株冠层信息采集单元、植株冠层内圆周风送施药单元及控制系统组成，植株冠层内圆周风送施药单元包括植株冠层内喷施执行装置、圆周风送喷雾装置；植株冠层信息采集单元实时获取草莓栽培行植株冠层中心点，控制系统通过植株冠层内喷施执行装置将圆周风送喷雾装置移送至冠层中心点位置；开启辅助气力导流装置，迫使四周冠层叶片开始上下振动，随后控制喷头对四周冠层叶片喷施药液；本发明实现了对草莓栽培行植株全冠层叶片的精准高效施药作业。

技术领域

本发明属于农业装备领域，具体涉及一种温室草莓冠层内圆周风送施药机器人及其实现方法。

背景技术

由于草莓营养和经济价值高，近年来，草莓产业在全世界范围取得快速发展，其中以温室双行栽培模式为主。草莓栽培全阶段病虫害频繁发生，需要大量施药，且在温室环境下，这种情况更为严重。目前，由于温室狭窄环境的限制，较为成熟的大田、果园施药机难以进入作业；实际生产应用中，还是以人工手持喷雾方式为主，存在工作效率低、雾滴飘移、冠层穿透性差等现象，同时带来了药液浪费、环境污染和食品、人员安全等问题，日益受到人们的关注。

草莓植株冠层具有典型的喜平型特征，在竖直空间分布上，呈现分层现象，上层叶片较多，下层较少，上下层叠遮挡，冠层浓密郁闭。现有针对温室作物的高效施药装备，主要通过喷杆喷雾、气力辅助喷雾、对靶仿形喷雾、物联网等技术的优化与融合，来提高施药的效能。但现有技术与装备都无法很好地适应草莓植株冠层的喜平、密闭特征，导致其冠层中下层叶片及叶片背面都没有良好的药滴沉积效果。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种温室草莓冠层内圆周风送施药机器人及其实现方法，用于完成温室草莓栽培全阶段的浓密郁闭冠层的精准高效施药作业。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种温室草莓冠层内圆周风送施药机器人，包括自主移动平台、植株冠层信息采集单元、植株冠层内圆周风送施药单元及控制系统；所述草莓植株冠层信息采集单元包括视觉传感器和计算机，计算机集成于控制系统中；所述植株冠层内圆周风送施药单元包括植株冠层内喷施执行装置和圆周风送喷雾装置，圆周风送喷雾装置安装在植株冠层内喷施执行装置上，植株冠层内喷施执行装置和圆周风送喷雾装置均由控制系统控制；

所述植株冠层内喷施执行装置包括水平直动件、竖直直动件、回转件和支架，水平直动件安装于支架前、后部外侧，竖直直动件组件安装于支架内侧，回转件安装于竖直直动件组件之间，回转件通过曲柄摇杆连接圆周风送喷雾装置；水平直动件和竖直直动件带动支架和回转件移动，回转件带动圆周风送喷雾装置沿竖直方向运动；

所述圆周风送喷雾装置包括气泵、喷头和辅助气力导流装置，喷头嵌套固定于辅助气力导流装置内；辅助气力导流装置与气泵连通，辅助气力导流装置与气泵之间的管道上设有电磁阀II，电磁阀II由控制系统控制开闭。

上述技术方案中，所述圆周风送喷雾装置还包括药液箱和水泵，喷头通过水泵与药液箱连通，喷头与水泵之间的管道上设有电磁阀I，电磁阀I由控制系统控制开闭。

上述技术方案中，所述视觉传感器实时获取其视场下方草莓植株行的冠层图像与深度信息，并发送给计算机；计算机由冠层图像获取植株冠层叶片轮廓，做每个三出复叶的左右两叶片轴线的垂线，由相邻两垂线确定冠层中心点。

上述技术方案中，所述计算机由深度信息获取草莓植株行的植株冠层顶高和底高。

一种温室草莓冠层内圆周风送施药机器人的实现方法，包括以下步骤：

步骤(1)，自主移动平台跨高垄或跨高架向前以速度V自主行走，在T₀时刻，计算机获取草莓植株行植株冠层中心点与视觉传感器水平X轴线、竖直Y轴线之间的距离，确定植株冠层中心点相对于视觉传感器的空间坐标，即圆周风送喷雾装置的目标位置；