[实用新型]一种激光智能除草机器人

说明书

本实用新型涉及一种激光智能除草机器人，包括车身，以及安装在车身上的图像采集处理系统、直角坐标激光除草装置和控制系统，图像采集处理系统与控制系统电性连接；直角坐标激光除草装置包括激光发生器、X轴导轨和两Y轴导轨；Y轴导轨上安装有与X轴导轨固接的Y轴直线滑座，Y轴直线滑座上安装有Y轴驱动装置；X轴导轨上安装有与激光发生器固接的X轴直线滑座，X轴直线滑座上安装有X轴驱动装置。本实用新型使用激光除草，避免农作物及其周围土壤环境受到影响，提高了除草效率；该实用新型设备操作简便，通过图像采集处理系统的识别定位，对田间的杂草进行精确清除，降低了劳动强度与杂草控制成本，提高了经济效益。

技术领域

本实用新型涉及设施园艺植保智能装备、大田作物植保智能装备和农业机器人技术领域，尤其涉及到除草机器人领域，具体是指一种激光智能除草机器人。

背景技术

杂草是可持续农业生产的主要制约因素之一，杂草从土壤中吸收的养分与作物基本相同， 杂草对养分、水和阳光的竞争极大的危害了农作物的生长发育，杂草每年在农业生产中造成巨大的经济损失，而且杂草作为众多农田病虫害的传播媒介与中间宿主，会造成农田病虫害爆发，导致作物产量和质量降低。

目前在农业生产过程中，主要采取人工或机器喷洒化学药剂（除草剂）的方式进行田间除草作业，这种除草方式不仅会对当期作物的生长发育产生不良影响，而且残留的除草剂对土壤产生污染难以去除，影响后续作物的产量，尤其是对于间作轮作的农田，同时也会对作业人员的身体健康造成严重的威胁，收获后作物上的农药残留也会影响农产品的品质和安全性。因此，需要一种安全、高效、污染小的除草装置进行田间除草作业。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种激光智能除草机器人，利用激光除草，可以避免农药对农田的化学污染，对农田及其周围生态环境保护具有重要的意义，避免对作业人员的健康造成伤害，除草效率也更加高效。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种激光智能除草机器人，包括安装有双轮驱动系统的车身，以及安装在车身上的图像采集处理系统、直角坐标激光除草装置和控制系统，图像采集处理系统与控制系统电性连接；

所述直角坐标激光除草装置包括激光发生器、X轴导轨和两Y轴导轨，激光发生器的发射端朝下设置，Y轴导轨与车身固接，X轴导轨与Y轴导轨相互垂直，且均沿横向延伸；Y轴导轨上安装有与X轴导轨固接的Y轴直线滑座，Y轴直线滑座上安装有驱动Y轴直线滑座沿Y轴导轨移动的Y轴驱动装置，Y轴驱动装置与控制系统电性连接；X轴导轨上安装有与激光发生器固接的X轴直线滑座，X轴直线滑座上安装有驱动X轴直线滑座沿X轴导轨移动的X轴驱动装置，X轴驱动装置与控制系统电性连接。

本方案通过双轮驱动系统实现整机的自行走，图像采集处理系统采集田间图像信息，使用YOLOv4神经网络识别出杂草的种类并得到杂草的像素坐标，后使用坐标转换算法将杂草图像的像素坐标转换为杂草的现实世界坐标，实现杂草精准定位；通过Y轴驱动装置的驱动，使激光发生器沿Y轴移动，通过X轴驱动装置的驱动，使激光发生器沿X轴移动，从而使得激光发射器可以遍历X轴导轨与Y轴导轨构成的工作平面，激光发射器移动到杂草根茎的正上方后开始工作，并发射特定功率激光束到杂草茎秆处，降低杂草细胞活性，抑制杂草生长，实现激光热除草，在激光发射器移动过程中，通过X轴导轨和Y轴导轨的设置，减小了整机的移动频率，从而减小了对作物的损伤。现有技术中多是整机移动实现激光对准，对作物损伤较大，有的采用多轴型式，结构复杂，制作难度大，不适合农业推广应用。

作为优化，所述双轮驱动系统包括两万向轮和分别位于两万向轮前方的两驱动轮，每个驱动轮上均安装有轮毂电机。本优化方案的双轮驱动系统结构简单，在行进中，通过两个轮毂电机同步运行来实现机体的前进与后退，通过改变两个轮毂电机的差速来实现行进中的转弯避障与换行，通过设置万向轮，使机体的移动和转弯更加灵活。