[发明专利]一种气流振动式设施作物自动授粉装置及方法

权利要求书

1.一种气流振动式设施作物自动授粉装置，其特征在于，包括：

移动底盘，所述移动底盘上设有授粉机械臂；

定位识别装置，用于对设施作物上待授粉的花朵进行识别与定位；

气动装置，包括气动喷头，所述气动喷头设于所述授粉机械臂的执行末端；

控制装置，分别与所述移动底盘、所述授粉机械臂、所述定位识别装置及所述气动装置通讯连接；

所述定位识别装置包括相机支架、旋转平台及3D相机；所述相机支架的底端与所述移动底盘连接，所述旋转平台设于所述相机支架的顶端；所述3D相机设于所述旋转平台上，并用于获取所述设施作物的RGB图像与点云图像；所述旋转平台及所述3D相机分别与所述控制装置通讯连接；

所述控制装置用于控制所述移动底盘行走，并对设施作物的花朵的生理期进行识别，在识别出处于全开期的花朵时，确定处于全开期的花朵的位置信息，控制所述移动底盘停止；所述控制装置还用于依据所述位置信息，启动对所述授粉机械臂的姿态调控，使得所述气动喷头的喷施方向朝向处于全开期的花朵；

所述对设施作物的花朵的生理期进行识别，包括：获取设施作物的RGB图像；采用空间金字塔池化网络对RGB图像中的花朵进行区域提取，获取多个经过标记的花束图像；采用最小生成树算法对所述多个经过标记的花束图像进行花期识别优先级排序；将经过排序的花束图像输入至多尺度多输入卷积神经网络，获取所述多尺度多输入卷积神经网络输出的各个花束图像所对应的花束的生理期信息；

所述确定处于全开期的花朵的位置信息，包括：获取所述设施作物的点云图像；将所述点云图像输入至PointCNN网络，获取所述PointCNN网络输出的所述点云图像的三维坐标；在识别出所述花束图像中出现开花期的花朵时，将所述RGB图像与所述点云图像融合，获取处于全开期的花朵的位置信息。

2.根据权利要求1所述的气流振动式设施作物自动授粉装置，其特征在于，所述气动装置还包括气阀与气泵；

所述气泵的出气端通过所述气阀与所述气动喷头连通；所述控制装置分别与所述气泵及所述气阀通讯连接。

3.根据权利要求1所述的气流振动式设施作物自动授粉装置，其特征在于，所述授粉机械臂包括电动升降杆或多自由度机械臂；

所述控制装置包括工控机、显示器及驱动器；所述定位识别装置、所述显示器分别与所述工控机通讯连接，所述工控机与所述驱动器通讯连接，所述驱动器分别与所述移动底盘、所述授粉机械臂及所述气动装置通讯连接。

4.根据权利要求1至3任一所述的气流振动式设施作物自动授粉装置，其特征在于，所述移动底盘包括底盘框架与行走机构；

所述行走机构设于所述底盘框架的底部；所述行走机构包括轨道轮组件与陆地轮组件，所述轨道轮组件用于沿温室内的轨道行走，所述陆地轮组件用于沿所述温室内的路面行走。

5.根据权利要求4所述的气流振动式设施作物自动授粉装置，其特征在于，所述移动底盘上设有导航装置；

所述导航装置包括二维码读码器与激光雷达；所述二维码读码器设于所述底盘框架的底部，并用于读取所述轨道上的二维码标识；所述激光雷达设于所述底盘框架上，并位于所述底盘框架靠近所述移动底盘的行进方向的前端。

6.根据权利要求5所述的气流振动式设施作物自动授粉装置，其特征在于，所述移动底盘还设有防撞系统；

所述防撞系统包括碰撞条及所述激光雷达；所述碰撞条设于所述底盘框架的侧面，并沿所述底盘框架的周向排布，所述碰撞条内设有触碰开关，所述触碰开关用于与报警装置通讯连接。

7.一种基于权利要求1至6任一所述的气流振动式设施作物自动授粉装置的授粉方法，其特征在于，包括：

S1，控制移动底盘行走，并对设施作物的花朵的生理期进行识别，在识别出处于全开期的花朵时，确定处于全开期的花朵的位置信息，控制移动底盘停止；

S2，依据所述位置信息，启动对授粉机械臂的姿态调控，使得气动喷头的喷施方向朝向处于全开期的花朵；

S3，启动气动装置，控制气动喷头输出的喷施气流，以使得处于全开期的花朵在喷施气流的作用下实现振动授粉。