无人机精准施药关键技术综述

无人机施药技术具有快速、高效、适应性广和操控人员安全等显著特点,近年来在我国发展迅猛,已成为一个具有中国特色的新兴产业。无人机精准施药技术针对田间作物的生长发育阶段和病虫草害状况,按需对作物喷施农药,可显著提高施药作业效率、增加农药的有效利用率,并减少对人体的危害和对环境的污染,精准施药技术得到了植保行业的高度重视。该文从无人机机体、无人机飞控导航避障技术、田间作物信息获取和航空变量施药技术方面,综述实现无人机精准施药的关键技术及其发展现状,分析目前在指导实际田间无人机精准施药过程中存在的问题,即缺乏针对具体作物和病虫害的药剂及药量配方指导、所需雾化特性参数和应有的飞行参数的系统研究,提出应将人工智能AI（Artificial Intelligence）技术有效引入无人机精准施药系统中,提高系统的自适应性和鲁棒性,使农业从业者容易操纵植保无人机精准施药系统,推动无人机精准施药技术尽快得到应用、推广和普及。      

温室轨道施药机器人系统设计

针对温室人工施药效率不足,且容易中毒的现状,设计开发了温室轨道施药机器人系统。结合探测、限位传感器输入信号及输出执行元件的特点,系统采用三菱PLC作为控制核心,控制移动搭载平台、电机、电磁阀及药液泵等各个部分,通过探测传感器定位作物行,调控PWM波占空比实施变量施药作业,从而实现温室自动化精准施药。实验结果表明:机器人定位准确率高,喷头流量与PWM占空比呈正相关,随着施药距离的增加,药液沉积量呈递减趋势;系统操作简单,自动化程度高,可以有效提高温室施药工作效率和农药利用率。     

光谱图像技术在精准施药中的应用

介绍了光谱图像技术的应用原理及其发展特点,综合分析了光谱图像技术在作物病虫害检测、杂草识别等方面的应用和研究现状,并且针对目前光谱图像处理技术在农业检测中存在的不足,提出了相关的改进措施,以期为发展更有效的作物病虫草害监测和防治技术提供借鉴与参考,促进我国在该领域的研究发展。     

基于嵌入式和图像处理技术的精准自动施药平台研究

介绍了精准自动施药平台的结构及HSI颜色模型,并利用直方图均衡化处理、中值滤波和迭代阈值算法等图像处理技术,实现了杂草目标和背景的分离,从软硬件两方面设计了精准自动施药平台嵌入式控制系统。测试结果表明:精准自动施药平台准确率达到了91.5%以上,说明该平台具有很高的喷药精度和稳定性,能够满足对果园除草喷药的要求。     

基于DSP和机器视觉的精准施药平台研究

介绍了机器视觉的工作原理,从总体方案、DSP选型、视频采集和图像处理等3部分对精准施药平台进行了设计。平台通过图像处理算法提取农作物行间轮廓位置,驱动精准施药控制器,实现对喷头的调整,达到精准施药目的。试验表明:平台误差在可控范围内,能够满足农业喷雾的要求。     

精准施药技术与装备发展现状分析

精准施药以提高农药利用率、降低农药残留对食品和环境污染为目的,是施药发展的方向。为此,首先介绍了国内外精准施药技术发展现状,包括变量施药控制系统、控制算法、对靶施药控制技术和基于处方图施药技术现状分析。其次,分析了国内外精准施药装备发展现状:普遍应用于果园的风送施药机极大提高了工作效率及喷雾均匀性;风幕式喷杆喷雾机适用于大田喷雾,在减小劳动强度的同时提高了喷雾均匀性,降低了药液漂失量;循环喷雾机以回收利用沉积药液为目的,可提高药液的利用效率,减轻对环境的污染。最后,通过比较国内外相关领域的研究现状,指出国内精准施药技术研究不足,需要利用电子信息和自动化技术进一步提升精准施药装备水平。     

精准施药技术与装备发展现状

精准施药能够提高农药的利用率、降低农产品中的农药残留、减少农药漂移对环境造成的污染,是当前植物保护研究内容的核心。本文简述了当前精准施药的关键性技术及相关设备研究现状,根据目前的研究进展,总结了现有技术的局限性与需要解决的问题,提出了未来精准施药技术的发展方向。     

智慧农业背景下高原夏菜虫害识别与施药算法研究

高原夏菜在种植过程中虫害严重,传统的施药方法无法精准施药,会造成大量的农药浪费。课题组根据高原夏菜的实际生长情况,借助机器人来完成施药作业。机器人在作业过程中可以实现虫害识别和蔬菜作物行分析。在机器人上安装相机,行进过程中对作物进行拍照,根据图片自动解译虫害类别及受害程度,并根据Hough 算法识别作物行。将获取的信息作为智能施药的依据,在不改变施药量与压力的情况下,通过机器臂上的控制器进行变量施药。结果显示,该机器人施药稳定性良好,实现了精准施药。     

农作物智能识别定向施药除草机器人的设计研究

农田杂草不仅影响农作物的生长,还会间接助长病虫害的滋生和蔓延。针对目前使用的人工除草、化学除草等方法存在的问题,研究设计一种智能识别农作物定向施药的智能除草机器人,对其设计思路、工作原理以及关键结构等进行详细分析。该机器人采用自动化操作,除草效率高,可实现精准施药,有效保护生态环境。     

自动对靶精准施药机研究——基于图像边缘检测和目标识别

为了提高施药作业的效率和实际着药量,降低喷药成本和给环境造成的负担,提出了准确精量的对靶施药系统的设计理念,并给出了施药平台的原理和结构构成,最后对施药平台的图像处理系统进行了重点设计。为了验证方案的可行性,以传统的施药机械为搭载平台,将PC图像处理器嵌入到了精准对靶控制系统中,选择地势平坦的果园为实验场地,对施药平台进行了实验研究。实验结果表明:基于图像边缘检测和目标识别的自动对靶施药平台即使在光线不好的条件下,仍可以准确地得到果树果实和枝叶的位置信息,施药平台的实际着药量要比传统施药平台更高,而成本却更低,从而验证了方案的可行性。     

基于无人机技术的水稻精准喷药系统研究

水稻是我国最主要的粮食作物,但每年因病虫害而严重减产。喷洒农药对病虫害防治效果明显,成本也较低。我国适合用无人机进行水稻喷药作业,但采用的是大面积粗放喷洒方式,不利于节约成本和保护环境。精准喷药能够解决上述问题,符合绿色农业的发展趋势。为此,设计了基于无人机的水稻精准喷药系统,由计算机识别作物区域和空缺区域后形成处方图;喷药设备根据处方图控制喷头开启程度,实现精准喷药;单张图片的处理过程耗时50ms,可以满足快速作业的要求。系统能够识别作物区域,在飞行速度为2m/s时的雾滴沉积量与处方图剂量的线性关系较好,具有较高的作业质量和效率。     

对精确农业中变量喷雾控制的研究

为了研究精确农业中精确喷雾的实施，使喷雾的装备能够在确定位置喷施确定量的农药，本文重点探讨了变量喷雾技术体系中的定位、测速等核心技术，并对喷雾精度等问题进行了相关讨论。     

采棉机器人的研究现状及关键技术

对国内外机械化采棉技术的研究现状进行了综述,构建出了基于计算机视觉的智能型采棉机器人原型系统,分析了采棉机器人的应用价值.同时,介绍了采棉机器人的作业环境和工作对象的特殊性,总结了采棉机器人所涉及的关键技术,包括采棉机器人本体的优化设计、棉花的自动识别和分类以及路径规划和运动控制技术等,最后指出了目前应用采棉机器人存在的主要问题并提出相应对策.     

蓝莓喷药机器人行走机构设计

行走机构是蓝莓喷药机器人的重要组成部分.因此,根据蓝莓喷药机器人的行走要求,设计出了其行走机构,论述了行走机构的总体结构,选择了合适的动力源,计算得出大小链轮齿数比和承载轴的最小半径;介绍了行走机构的相关参数,并建立起了其运动学方程.试验证明:在转弯半径足够大时,该行走机构运行良好,能够满足蓝莓喷药机器人的运动要求,为后续研究奠定了良好的基础.     

农药喷雾试验研究的现状

总结了近年来国内外有关农药精确喷施的主要研究内容及其在农业工程领域中的应用情况,指出了农药精确喷雾的主要特点及影响因素,并提出了对该领域进一步研究的几点建议。     

基于计算机图像的采摘机器人结构优化研究

随着果蔬种植规模的扩大,果蔬采摘作业的需求量也逐渐提高.传统的果蔬采摘作业存在自动化程度低、采摘对象识别困难、采摘破坏性大等问题,导致采摘作业的效果较差、作业效率低.为此,引入了计算机图像技术,在深入研究了计算机图像技术原理的基础上,分析了计算机图像技术的成像原理,完成了采摘机器人的机械结构设计,并对采摘机器人的硬件总...     

喷雾机器人远程控制系统的设计与试验研究

结合喷雾机器人作业环境的要求,开发出基于客户端/服务器模式的远程控制平台.该平台实现了通过无线网络实时传输各类数据和控制命令,客户端再现了机器人的工作环境和状态.在此基础上进行了系统性能测试和轨迹测试.试验结果表明:为了保证良好的操控性,机器人所处区域信号强度必须大于30%,操作者根据反馈信息判断机器人是否偏离预定路径,并在偏离时给予有效的纠正,为解决喷雾机器人重喷、漏喷的问题提供了一种方法.     

农业机器人关键技术及应用研究进展

简要阐述了农业机器人的概念、特点,并就此提出了研究应用农业机器人的重要性与必要性;简要分析了传统农业机器人的3种关键技术,并在此基础上重点介绍了在两种不同实现方式下的6种典型的传统农业机器人,同时分析了这些机器人的不足:通用性与适应性差、使用效率低、生产成本高、不利于推广使用等。最后提出了新的研究思路:具有开放式结构的农业机器人,并分析了此种机器人的3种关键技术。