园林自动喷药机器人杂草识别与导航方法探究

园林杂草与景观植物伴随生长,在防控不力的情况下能够很快发展为优势种群,引起自然景观早衰和退化。喷洒除草剂是清除园林杂草的有效方法,但会威胁操作人员的健康。喷药机器人若要准确、高效地完成喷药作业,则必须具备精准喷药和自主导航的功能。为此,将计算机视觉应用在园林喷药机器人上,根据颜色和形状特征识别杂草,根据颜色特征识别路径并规划获得行走路线。试验中,喷药机器人对园林杂草具有较高的识别精度,实际行走路线与规划的路线基本吻合,能够实现精准喷药和自主导航;机器人处理单幅图像仅耗时0. 1 s,可以满足实际作业的需求。     

履带式温室智能喷药机器人的设计

喷药机是民用领域必备的农业装备,各国对喷药机的研发都非常重视。智能、精准化机器能在广阔的田野上代替手工完成各种农活,世界各国农业机械都是向着全方位实现农业智能化、信息化方向发展,并努力促进高新技术的快速发展。日本、美国、西班牙等国家智能喷药机技术相对成熟,并已广泛应用于农业。我国的智能精准化喷药机研究起步较晚,技术水平与发达国家具有一定差距。利用高精度喷药技术、高精度传感器技术、机电一体化技术等相结合研发的履带式温室智能喷药系统,减轻作业人员的劳动强度、改善工作环境、施药均匀、提高药盖率、减少资源浪费,对改善环境污染等有着重要的现实意义,并且将会极大地提升作物的产量,对于国民经济的发展具有重要意义。     

基于PLC的小型智能喷药机控制系统的研究

【目的】为解决传统的手动喷药方式喷药量不精确、喷药范围难以控制、工作效率低等问题,亟需开发一种高效、可靠的喷药机控制系统。【方法】本研究首先介绍了PLC的基本工作原理,设计了一种基于PLC的小型智能喷药机控制系统,包括硬件和软件两个部分。硬件部分主要包括传感器、执行机构、PLC主控板和人机界面模块等;软件部分主要包括PLC编程的基本结构、PLC编程语言和PLC编程设计的流程等。【结果】该系统能够实现喷药量的精准调节、喷药范围的智能控制等功能,可以减少农药和化肥的浪费和污染,提高农业生产效益和农产品质量,具有良好的稳定性和可靠性。【结论】该小型智能喷药机控制系统可以应用于城市园林、果园、葡萄园、大田等多种作物的喷洒和施肥作业中,具有广泛的应用前景。     

基于大数据的农业智能机器人开发

农业机械化已经成为农业生产的主要方式,代表着现代农业的发展方向。农业机器人将各种智能设备和先进技术集于一体,是农业机械的高级形式。农业生产过程所产生的数据量是极其庞大的,需要引入大数据的概念和分析方法,将农业机器人与大数据结合,可提高机器人的性能和应用效果。为此,基于大数据开发了农业智能的喷药机器人,将采集的机器人作业信息汇集成为大数据后进行分析,用于对机器人的智能控制和作业效果评估。试验结果表明:在大数据的支持下,机器人能够实现自主导航和精准喷药,对作业效果的评估也很准确,智能化水平得到了大幅提升。     

农用喷药机的电控系统功能及技术优化方向

传统的农业生产过程中主要依靠人工进行喷药植保作业,农民背负喷药机在田间进行农药喷施不仅效率低下、防治效果差,而且不利于人身健康。在农业机械化技术的促进下,用于植保生产的专业喷药机在农业生产的应用量逐渐增多,喷药机作为农业生产过程中的重要植保机械,对于提高农作物生长的健康程度,确保粮食高产丰收具有重要意义。随着农机自动化技术的逐渐普及喷药机中应用的电控技术逐渐增多,使喷药机的自动化程度显著增加,喷药机的性能也得到了大幅提升。基于此,对农用喷药机技术特征展开分析,总结了喷药机电控系统的主要功能及技术特点,说明了喷药机电控系统的技术优化方向。     

喷药机械的技术情况与使用注意事项

喷药作业是农作物健康生长的重要保证,近年来越来越多的喷药机械代替了农民的人力喷药和半自动化喷药,显著提升了喷药作业的生产效率。通过对现阶段国内外机械喷药技术的总结和对比,介绍了机械化喷药作业的注意事项,以促进农业机械化喷药的科学、高效、安全进行。     

施肥喷药机械装备在农业生产中的现状及发展趋势

施肥喷药机是现代农业生产环节中的重要机械之一,能有效缓解老龄化造成的劳动力短缺矛盾,提高农业生产效率。课题组概述了施肥机和喷药机的类型和优缺点,总结了国内外施肥喷药机的应用现状,包括发展历程和前沿研究,讨论了施肥喷药机械的研究和发展趋势,如精准施肥喷药技术和自动控制技术的应用,并对我国施肥喷药机械研究方向提出了展望。研究结果表明,要想未来使植保机械实现更加长远的发展,应该重视目前施肥喷药机存在的短板问题,加强农艺与农具的结合,走绿色可持续发展道路。     

机器人在温室中的应用研究

机器人是现代温室中重要的技术装备,研究其关键技术问题具有重要的意义。为此,对发达国家在温室采摘和喷雾机器人方面的先进技术以及我国温室机器人的研究现状进行了综述,并提出我国温室机器人在定位导航、精准作业方面存在的主要问题。同时,指出了未来温室机器人将向着智能化、小型化、一机多用等方向发展。     

基于MSP430和ZigBee的智能喷药系统的研发

为减少药物对使用者伤害和降低劳动强度,通过将MSP430与VC++结合,开发了一套智能喷药车控制系统。该系统利用MSP430F149微控制器和ZigBee作为核心器件,搭建喷药车,通过预先铺设轨道并设置预期喷药浓度和喷药间隔时间,实现智能喷药车的智能循迹喷药;利用VC上位机界面和ACCESS数据库实现了直观化管理,能实时显示并存储当前智能喷药车喷药持续时间、药液气体浓度和药箱药液剩余量等信息。该系统的研发解决了我国目前设施农业喷药方式危险、设备单一落后和数据无法实时显示等问题;且该系统操作简单,界面友好,性价比高,可广泛应用于设施农业大棚,应用前景广阔。     

面向室内养殖场的机器人自主导航技术研究进展

介绍了视觉导航、激光导航、卫星导航和路标导航等机器人导航技术，分析了不同类型的机器人导航技术在特定应用场景下的导航精度、实时性、适应性。根据这些导航技术的特点，结合在梅州市金绿现代农业发展有限公司室内养殖场开展的导航技术试验结果，指出了在室内养殖场内应用单一导航技术存在的问题，并展望多种导航方法信息融合的导航技术在室内养殖场的应用前景，期望为突破机器人饲喂、运输、采摘关键技术，解决制约农业智能化、无人化发展难题提供思路。      

农业竞赛智能车控制算法设计与实现

介绍了一种智能车控制算法,利用RGB摄像头采集智能车的环境信息并进行图像处理,用于识别植株的病患情况,采用激光雷达感知环境,以cartographer算法为核心构建和优化SLAM导航地图,通过AMCL方法实现智能车的准确定位;利用A算法规划全局路径、TEB算法规划局部路径、DWA算法控制智能车运动速度,实现智能车的自主导航和自动避障功能。使用该算法的智能车,在中国机器人及人工智能大赛农业机器人竞赛喷药机器人项目地图中,能够实现自主导航、自动避障和植株患病程度识别三种功能,展现了良好的竞赛性能。     

基于GPS/GIS的大型农用拖拉机自动导航系统

自动导航技术是实施精准农业的基础,在精准播种、精准施肥、精准喷药、精准收割等各个方面起着重要作用.为此,给出了设定导航直线的方法,利用车辆动力学模型设计了自动导航的负反馈控制器,并对自动导航拖拉机系统的基本组成以及主要工作过程进行了分析.     

农业机器人路径识别自主导航系统——基于STM32与物联网

我国人口众多,粮食需求量高,因此有必要提高农业生产效率以提高粮食产量。为此,开发了一套基于STM32及物联网的农业机器人定位及路径导航行走系统,跟踪端GSM芯片在STM32的控制下通过GPRS网络发送GPS定位数据信息,农业机器人视觉系统根据所在环境拍摄图像分析获得行走路径,完成导航任务。以农田垄沟环境为研究对象并进行仿真,将机器人视觉系统采集的图像进行优化,通过MatLab仿真处理,将机器人导航行走路线通过阈值分割和边缘检测提取出来,满足其定位导航的精度。该系统能够大量应用在农业生产技术中,包括种植管理、喷洒农药及果实采摘等,极大地减轻了我国农业生产人员的劳动强度,对于推动农业的现代化具有重要意义。     

基于单目视觉的农业机器人导航系统研究

机器人在农业生产、农产品运输等方面的应用程度,已逐渐成为农业智慧化水平的体现,而受农业环境复杂性的限制,机器人的导航路径规划及定位精度问题,仍是制约农业机器人应用的主要因素之一。为此,设计了一种基于单目视觉的农业机器人导航系统,通过摄像头采集农业机器人工作环境信息,建立机器人的视觉导航地图;采用级联分类器区域检测结合颜色标定的方法,使用户能够根据具体环境,自主规划机器人运动路径,实现机器人的实时定位与导航。实验结果表明:农业机器人沿用户自主规划的无轨道路径,可自动完成导航定位工作,并在路径各目标点获得了亚米级的定位精度,满足农业机器人的应用需求。     

变量式喷药装置的设计

在现代农业生产中,为达到精准喷洒农药、减少污染的目的,设计一种变量式喷药装置,可对喷药量进行精确控制,实现变量喷药。利用Simulink对装置的控制系统进行仿真,并与现有装置进行对比分析,在单位阶跃信号输入下,压力和施药量控制系统的响应时间分别为50 ms和45 ms。变量式喷药装置灵敏度高,农药有效利用率大幅提高,从而可提高农作物病虫害防治效果,对保证农产品质量安全和喷灌人员安全、减少环境污染,加快我国农业现代化的发展,具有重要意义。     

基于改进ORB-SLAM2的果园喷药机器人定位与稠密建图算法

针对果园喷药机器人视觉导航过程中定位精度低、地图构建效果差等问题，本文提出一种新的视觉定位与稠密建图算法。该算法基于ORB-SLAM2算法架构，首先，通过优化FAST角点、描述子阈值，并采取图像金字塔法与高斯滤波算法，剔除劣质ORB特征点，以提升图像关键帧质量和特征匹配精度。其次，引入稠密建图线程，利用点云恢复算法、统计滤波方法形成点云队列，采取点云拼接技术与体素滤波算法输出稠密点云地图，并在ORB-SLAM2算法的ROS节点中增加关键帧输出接口与位姿发布话题，通过NeedNewKeyFrame函数选取ORB-SLAM2算法所生成的关键帧，减少系统计算量。最终，由RGB-D相机实现果园喷药机器人的精准定位与稠密建图。为验证本文算法的有效性与实用性，进行TUM数据集仿真分析与真实场景测试，结果表明：相较ORB-SLAM2算法，本文算法的绝对轨迹平均误差降低44.01%、相对轨迹平均误差降低7.93%,ORB特征点匹配数量平均提升19.03%,定位精度与运行轨迹效果均有显著提升，此外，还能获取较高精度的果园喷药机器人工作场景信息。本文算法可为果园喷药机器人的自主导航提供理论基础。     

基于GPS的机器人导航技术的研究

随着科学技术和社会的进步,机器人技术获得了飞速发展,机器人各类传感的出现使机器人越来越高智能化.介绍各类导航技术(惯性导航、视觉导航、基于传感器数据导航和卫星导航等)存在的优点与缺陷,进一步认识其特点.GPS的诞生使机器人导航技术更加高智能,GPS在机器人农田导航中,准确实现自身的绝对定位及跟踪导航线路、目标,增强了机器人对外界环境的适应能力;DGPS技术的实现使机器人定位技术更加精确可靠,结合磁罗盘等传感器和农田栅格分割法可以准确完成机器人导航线路的追踪.     

农业机器人全覆盖作业规划研究进展

随着自动导航技术的发展,农业机器人已经应用到农业生产的各个方面。农业机器人可以代替人类从事喷药、施肥、收获等活动,减轻了劳动强度,提高了作业效率。全覆盖作业是智能机器人研究的核心内容之一,涉及农业、军事、生产制造和民用等多个应用领域。全覆盖作业规划作为农业生产作业的关键技术,有助于提高作业质量和资源利用率。但在全覆盖作业中,仍然存在障碍物识别不准确,阻碍农机工作路径;工作区域面积遗漏,路径重复问题,造成资源浪费;单机器人工作效率较低,无法处理复杂的全覆盖作业问题。本文从全覆盖作业规划中存在的问题入手,从环境模型构建、机器人路径规划、多机器人协作任务分配3方面进行综述。其中,准确可靠的环境地图信息有助于规避静态障碍物、提高作业可靠性;高效优化路径信息有助于减少遗漏面积,提高作业效率;最佳的任务分配方案有助于减少作业时间和资源浪费。首先对环境建模方法进行了分析和对比,揭示其局限性并提出优化方法;在环境建模方法的基础之上,对国内外全覆盖路径规划算法现状进行综述,指出相关算法的特点;然后,针对多机器人协作全覆盖任务规划的研究,探讨了相关任务分配算法的研究进展;最后对移动机器人全覆盖作业规划未来的发展方向进行了展望。该研究将有助于进一步提高农业生产中全覆盖环节的工作效率和农业作业质量,减少资源浪费,为我国实现农业规模化生产提供重要依据。     

智慧农业温室管控系统研究

【目的】目前温室管理大多采用人工管理,普遍存在耗时费力、风险不可预估、设施易损坏等情况,针对甘肃河西地区农业生产特点,设计了基于物联网、互联网技术的智慧农业温室管控系统。【方法】该农业温室管控系统将物联网、互联网技术应用其中,依托各种传感器和无线通信技术,实现数据采集、存储、传递和分布式精准控制与可视化管理;利用多种传感器采集温室温湿度、土壤墒情等环境数据,结合科学种植方案、天气因素等,提供温室卷帘、通风、补光、喷淋等设备的远程控制功能;同时,该系统提供的天气预警、农业专家资讯、不同作物科学种植方案、历史数据存储查看、温室工作人员考勤等功能,可为温室作物种植的精准管控提供保障。【结果】该温室管控系统每天平均节约卷放帘时间1.8 h,增加光照时间2 h,提高育苗产量9%,提高出苗率8%,节约用药量65%,一个100 m2标准温室节省人力2.5个,年平均节约费用0.6万元,减少肥料用量50%,减少用水量40%。【结论】该系统可提高温室种植的智能化精准管理水平,实现科学种植,提高作物种植品质,减少人力成本,降低生产风险,农户可做到足不出户智能化管理,远距离实时查看温室内情况,调控现场设备,应...     

农业机械自动导航技术研究进展

现代农业机械的自动导航对耕作、播种和收割等农业生产过程中常用的技术系统有重要影响。实践证明,农业机械的自动导航技术不仅改变了传统耕作方式,保证了农业技术与现代科技的有机结合,而且极大地助推了农业农村现代化,提高了农产品的产量和质量。基于此,笔者主要分析了常见的农业机械自动导航技术在实际生活中的运用,并展望了农业机械自动导航技术在未来的发展前景。