【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械自动化，具体为一种激光除草机器人及其作业方法。
技术介绍
1、现有除草方法及缺点：现代的除草方法主要包括喷药和机器除草。喷药是指利用化学药剂喷洒在田间，通过药剂的作用来杀死杂草。这种方法可以提高除草效率，但也存在着对环境和生态的影响，因为化学药剂可能会对土壤和水源造成污染，久之也会导致杂草产生抗药性，使得除草效果大幅降低。另一种现代的除草方法是机器除草，主要是通过旋转刀片的方式来进行除草，这可以快速、高效地清理田地中的杂草，但容易导致作物苗受到机械伤害。
2、激光除草作为一种新型的环保除草方法逐渐受到关注。激光除草利用激光束直接照射在杂草上，通过高温灼烧杂草的叶片，达到除草的效果。这种方法不需要化学药剂，也不会产生噪音和空气污染，对土壤和水源的影响较小，具有较高的环保性和可持续性。
3、现有激光除草机及缺点：
4、专利(cn117652480a)的激光除草机器人主要以机械结构控制激光器位置和发射激光的方向，而激光发射器内部为玻璃激光管，频繁的移动激光器极易造成激光管的损坏，且激光束的速度、方向不容易精确控制，严重影响机器人的正常使用。
5、专利(cn220384097u)的激光除草机器人采用履带式底盘，由于激光除草机器人目前主要用于有机蔬菜等高价值作物，履带结构与地面接触面积大，会对作物以及土地形成较多碾压，影响作物产量和后期的土地耕整。该专利仅支持远程遥控行走与触摸屏操作行走，智能化程度很低，只能算是激光除草机器。
6、专利(cn101589705a
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种激光除草机器人及其作业方法。
2、一种激光除草机器人，包括机器人本体、定位设备、算力单元、图像采集部件、激光发射及光路控制部件；
3、所述的机器人本体为四轮四转结构，包含四个控制行走的电机和四个控制转向的电机，每个电机配置有一个单独的电机驱动器，每个电机的运行可以分别独立控制，所述的机器人本体设有一承载平台，在承载平台上安装有电池，所述的电机驱动器与所述电池连接；
4、所述的定位设备包含两个gnss天线、一个北斗卫星导航接收机、一个imu、一个双目相机，两个gnss天线分别安装在所述机器人本体的前后位置，imu安装在所述的承载平台上，双目相机安装在机器人行走方向的正前方，用于从作物行中提取到的作物排布方式动态调整作业路径，所述的两个gnss天线分别与所述北斗卫星导航接收机连接；
5、所述的算力单元为一个用于定位计算、行走控制、图像识别、激光控制、网络通讯的小型计算机，所述的算力单元与所述电池连接，所述的电机驱动器、北斗卫星导航接收机、imu、双目相机分别与所述算力单元连接；
6、所述的图像采集部件包含一个高速工业相机，其安装在所述的承载平台下方，所述的高速工业相机与所述的算力单元连接；
7、所述的激光发射及光路控制部件包含一个激光器、一个激光振镜、一个平场聚焦透镜、一个激光器驱动板、一个振镜驱动板，所述的平场聚焦透镜安装在所述激光振镜的出光口位置，所述的激光器与所述的激光器驱动板连接，所述的激光振镜与所述的振镜驱动板连接，所述的激光器驱动板、振镜驱动板分别与所述的电池连接，所述的激光器驱动板、振镜驱动板分别与所述的算力单元连接。
8、优选的，所述机器人本体的左右、上下、前后均为可以伸缩的结构。
9、优选的，还包括任务下发平台，所述的算力单元通过无线网络与任务下发平台连接。
10、优选的，所述的电池设置有电池管理系统。
11、优选的，所述的定位设备还包括一个激光雷达，其安装在所述的承载平台上方并与所述的算力单元连接。
12、优选的，所述的两个gnss天线分别通过gnss同轴电缆与所述的北斗卫星导航接收机连接。
13、优选的，所述机器人本体的四周安装有遮光布。
14、优选的，所述的图像采集部件还包括两个led补光灯和一个led驱动板，所述的两个led补光灯分别安装在所述高速工业相机的左右两侧，用来辅助杂草图像采集，所述的两个led补光灯与所述的led驱动板连接，所述的led驱动板与所述的电池连接。
15、优选的，所述的激光器是波长为10600nm的co2激光器。
16、一种激光除草机器人的作业方法，所述的激光除草机器人包括前述3～9中任一所述的激光除草机器人，所述方法包括以下步骤：
17、s1.根据农田作物的行间距和作物的高度手动对所述机器人本体的伸缩结构进行调整，调整到符合作业任务的要求后打开机器人电源处于就绪状态；
18、s2.所述的任务下发平台下发作业任务给机器人，所述的算力单元根据任务中的农田位置自动规划出库路径、作业路径、入库路径，并根据规划后的路径控制所述的电机驱动器，从而控制机器人行走；
19、s3.机器人根据规划的作业路径行走和作业，同时在作业过程中根据所述的双目相机从作物行中提取到的作物排布方式动态调整作业路径；
20、s4.在作业过程中，所述的算力单元根据所述的高速工业相机提供的影像信息自动识别作物中的杂草，并快速计算杂草的三维相对坐标，同时所述的算力单元给所述的激光振镜驱动板发送控制指令，控制所述的激光振镜转动到杂草对应的方向，完成转动后所述的算力单元给所述的激光器驱动板发送控制指令，使所述的激光器发射激光对杂草进行照射，作业完整个农田之后，机器人根据入库路径回到机库，至此完成一次完整的除草作业。
21、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述所述的方法的步骤。
22、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述所述的方法的步骤。
23、本专利技术提出的一种基于北斗卫星导航的激光除草机器人，其中机器人本体为高地隙四轮四转行走平台，激光光路由激光振镜控制，激光器使用波长为10600nm的co2激光器。
24、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
25、1.基于北斗卫星导航，可以实现从机库到田间的行走以及农田内部作业的全路径自动规划与全自动执行，无需人工额外操作。
26、2.机器人前方装有机器视觉系统，基于农作物种植排布实现精准对行行走，即使播种精度低也不会破坏农作物。
27、3.机器人本体为高地隙四轮四转结构，高地隙可实现不同高度农作物的作业，避免因为机器人本地离地太低而损伤植株较高的作物。四轮四转结构可以在田间实现平行移动，结合机器视觉精准对行，可以实现农作物的零损伤。
28、4.机器人本体的四轮四转结构可以实现前后、左右、上下的伸缩变化，用户满足不同作物行距、不同作物高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光除草机器人，其特征在于，包括机器人本体、定位设备、算力单元、图像采集部件、激光发射及光路控制部件；
2.根据权利要求1所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述机器人本体的左右、上下、前后均为可以伸缩的结构。
3.根据权利要求2所述的一种激光除草机器人，其特征在于，还包括任务下发平台，所述的算力单元通过无线网络与任务下发平台连接。
4.根据权利要求3所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述的电池设置有电池管理系统。
5.根据权利要求3所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述的定位设备还包括一个激光雷达，其安装在所述的承载平台上方并与所述的算力单元连接。
6.根据权利要求3所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述的两个GNSS天线分别通过GNSS同轴电缆与所述的北斗卫星导航接收机连接。
7.根据权利要求3所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述机器人本体的四周安装有遮光布。
8.根据权利要求3所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述的图像采集部件还包括两个LED补光灯和一个LE
9.根据权利要求3所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述的激光器是波长为10600nm的CO2激光器。
10.一种激光除草机器人的作业方法，其特征在于，所述的激光除草机器人包括权利要求3～9中任一所述的激光除草机器人，所述方法包括以下步骤：
11.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求10所述的方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求10所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种激光除草机器人，其特征在于，包括机器人本体、定位设备、算力单元、图像采集部件、激光发射及光路控制部件；
2.根据权利要求1所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述机器人本体的左右、上下、前后均为可以伸缩的结构。
3.根据权利要求2所述的一种激光除草机器人，其特征在于，还包括任务下发平台，所述的算力单元通过无线网络与任务下发平台连接。
4.根据权利要求3所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述的电池设置有电池管理系统。
5.根据权利要求3所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述的定位设备还包括一个激光雷达，其安装在所述的承载平台上方并与所述的算力单元连接。
6.根据权利要求3所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述的两个gnss天线分别通过gnss同轴电缆与所述的北斗卫星导航接收机连接。
7.根据权利要求3所述的一种激光除草机器人，其特征在于，所述机器人本体的四周安装有遮光...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓宇，司剑，王铮，朱浩，
申请(专利权)人：上海联适导航技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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