一种温室物流植保机器人控制系统及方法技术方案

一种温室物流植保机器人控制系统所采用的技术方案：包括作业参数配置系统、检测系统和控制系统。所述的作业参数配置系统，在服务器端生成不同作物种植模式在不同生长期适宜的物流植保机器人作业参数集；所述的检测系统，通过传感器将检测数据反馈给单片机，构成一个闭环的控制系统；所述的控制系统，主要处理传感器以及手机发送来的数据信息，并通过单片机的控制完成喷雾作业或物流运输。本发明专利技术提供了一种温室物流植保机器人控制方法，实现远程配置喷雾模式或物流模式相应的作业参数，控制温室物流植保机器人完成喷雾作业或物流运输，并通过手机客户端的控制软件中的电子地图界面实时显示温室物流植保机器人的位置信息和当前工作情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业机械领域，具体涉及一种温室物流植保机器人控制系统及方法，完成日光温室内基于精确定位的喷雾作业和物料运送，实现智能化、轻便化和自动化控制。
技术介绍
我国是设施农业生产大国，面积和产量稳居世界首位，日光温室产业作为我国设施农业产业的主体，近年来已成为农业种植中效益最高的产业。它的出现打破了植物生长的地域和时空界限，为蔬菜淡季供应、节约能源、促进农业产业结构调整等做出了历史性贡献。随着日光温室的快速发展，温室内蔬菜的植保机械、运输车已经成为研制的热点。一方面，目前设施蔬菜病虫害的防治主要通过喷洒药物完成，温室内传统的喷雾方式，如背负式喷雾机、电动喷雾机全程需人力参与，效率低，费时费力，同时温室喷雾作业对人体损害大。由于温室内种植作物种类繁多，且不同生长期作物的疏密程度不同，因此要实现喷雾作业的精量化和精准化施药需要对喷雾的作业模式进行有效控制。另一方面，温室内的物流运送车发展比较缓慢，现有的物流小车，存在无法精确定位和自动行驶等问题，大多需人工控制其行进的方向、速度和停靠位置，浪费劳动力，物料运输已成为温室中最耗工费力的生产环节之一。因此，针对温室喷雾和物流运输装备存在的机械化、自动化程度不高，受地形空间限制，效果差等问题，迫切需要专利技术一种温室物流植保机器人控制系统及方法，以完成日光温室内基于精确定位的喷雾作业和物料运送，实现智能化、轻便化、精量化和自动化控制。
技术实现思路
为了解决日光温室内作物喷雾和物料运输中存在的问题，本专利技术提供了一种温室物流植保机器人控制系统及方法，实现远程配置喷雾模式或物流模式相应的作业参数，控制温室物流植保机器人完成喷雾作业或物流运输，并通过手机客户端的控制软件中的电子地图界面实时显示温室物流植保机器人的位置信息和当前工作情况。本专利技术一种温室物流植保机器人控制系统所采用的技术方案：包括作业参数配置系统、检测系统和控制系统。所述的作业参数配置系统，在服务器端生成不同作物种植模式在不同生长期适宜的物流植保机器人作业参数集；所述的检测系统，通过传感器将检测数据反馈给单片机，构成一个闭环的控制系统；所述的控制系统，主要处理传感器以及手机发送来的数据信息，并通过单片机的控制完成喷雾作业或物流运输。所述的作业参数配置系统包括喷雾模式参数配置和物流模式参数配置。所述的喷雾模式参数配置：开发相关的温室作业参数计算PC机软件，操作人员在PC机上输入温室内获取的直观参数，通过PC机软件自动计算出单片机可以识别的参数。其中温室内获取的直观参数包括植株类型、疏密程度、叶片的大小、植株生长的高矮程度；物流植保机器人所需的作业参数集包括：机器人行进速度、喷雾流量、风机风转速、俯仰角度、俯仰速度、回转角度、回转速度。温室内植株类型分为密植绿叶蔬菜和离壁式果蔬种植类型两种，从而喷雾方式分为密植绿叶蔬菜种植喷雾方式和离壁式果蔬种植喷雾方式。在密植绿叶蔬菜种植喷雾方式下，可调节机器人行进速度、流量大小、风力大小、俯仰角度、俯仰速度、回转角度、回转速度，实现机器人前进的同时对密植绿叶蔬菜种植类型完成喷雾作业，通过手机电子地图实时显示机器人的当前位置信息，并通过电子地图上喷雾行的颜色由绿色变红色显示喷雾完成情况。操作人员在安装有参数计算软件的PC机上输入参数后，PC机应用程序自动通过以下计算公式输出单片机可识别的参数。Vrobot＝∫1/Dxdx(10>x>0)上式中，Vrobot为机器人的行进速度，单位为m/s；D为叶子的疏密程度，推荐值3～8；x为机器人前进加速度常数，单位为m/s2。θH＝((θ_R-θ_L)/2π+L/R)×KH上式中，θH为机器人喷雾装置回转的角度，单位为rad；θ_R为连线与机器人前进方向的夹角，其中连线为右边行最远端的点与两行中间位置近端的点的连线，单位为度；θ_L为连线与机器人前进方向的夹角，其中连线为左边行最远端的点与两行中间位置近端的点的连线，单位为度；L为行长，单位为m；R为机器人到行近端的距离，单位为m；KH为修正参数，推荐1.1～1.3。θV＝((θ_up-θ_down)/2π+H/R)×KV上式中，θV为机器人喷雾装置俯仰的角度，单位为rad；θ_up为连线与地面的夹角，其中连线为植株行最近端的植物冠层的点与机器人质心的连线，单位为度；θ_down为连线与地面的夹角，其中连线为植株行最远端的植物根部的点与机器人质心的连线，单位为度；H为机器人质心离地面的高度，单位为m；R为机器人到行近端的距离，单位为m；KV为修正参数，推荐0.8～1.2。VH-rotation＝D×θH/t上式中，VH-rotation为回转速度，单位为rad/s；D叶子的疏密程度，推荐值2～8；θH为机器人喷雾装置回转的角度，单位为rad；t为时间常数，单位为s，推荐40～60。VV-rotation＝D×θV/t上式中，VV-rotation为俯仰速度，单位为rad/s；D叶子的疏密程度，推荐值2～8；θV为机器人喷雾装置俯仰的角度，单位为rad；t为时间常数，单位为s，推荐40～60。Q＝S×V∫1/(t+1)dt×S上式中，Q为流量的大小，单位为L/min；S为管道的截面积，单位为dm2；V为流速，单位为m/s，t为流量的系数，t从0.5开始增加；S为叶片的大小，单位为dm2，推荐0.3～1.5。VWindow-scale＝D×(2-θH×θV)/t2+Kw上式中，VWind-scale为风力的大小，单位为m/s；D叶子的疏密程度，推荐值2～8；θH为机器人喷雾装置回转的角度，单位为rad；θV为机器人喷雾装置俯仰的角度，单位为rad；t为时间常数，单位为s，推荐40～60；Kw为修正参数，推荐2～4。在离壁式果蔬种植喷雾方式下，控制机器人行进到达指定位置，控制流量大小、风力大小、俯仰角度、俯仰速度、回转角度、回转速度，实现到达指定喷雾行完成离壁式果蔬种植类型的精准喷雾作业，通过手机电子地图实时显示机器人的当前位置信息，并通过电子地图上喷雾行的颜色由绿色变红色显示喷雾完成情况。具体运行参数数学模型如下：Vrobot＝{0,v,0,v...本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温室物流植保机器人控制系统，其特征在于包括：作业参数配置系统、检测系统和控制系统；所述的作业参数配置系统，在服务器端生成不同作物种植模式在不同生长期适宜的物流植保机器人作业参数集；所述的检测系统，通过传感器将检测数据反馈给单片机，构成一个闭环的控制系统；所述的控制系统，主要处理传感器以及手机发送来的数据信息，并通过单片机的控制完成喷雾作业或物流运输；所述的作业参数配置系统包括喷雾模式参数配置和物流模式参数配置；所述的喷雾模式参数配置：开发相关的温室作业参数计算PC机软件，操作人员在PC机上输入温室内获取的直观参数，通过PC机软件自动计算出单片机可以识别的参数；其中温室内获取的直观参数包括植株类型、疏密程度、叶片的大小、植株生长的高矮程度；物流植保机器人所需的作业参数集包括：机器人行进速度、喷雾流量、风机风转速、俯仰角度、俯仰速度、回转角度、回转速度；温室内植株类型分为密植绿叶蔬菜和离壁式果蔬种植类型两种，从而喷雾方式分为密植绿叶蔬菜种植喷雾方式和离壁式果蔬种植喷雾方式；在密植绿叶蔬菜种植喷雾方式下，可调节机器人行进速度、流量大小、风力大小、俯仰角度、俯仰速度、回转角度、回转速度，实现机器人前进的同时对密植绿叶蔬菜种植类型完成喷雾作业，通过手机电子地图实时显示机器人的当前位置信息，并通过电子地图上喷雾行的颜色由绿色变红色显示喷雾完成情况；操作人员在安装有参数计算软件的PC机上输入参数后，PC机应用程序自动通过以下计算公式输出单片机可识别的参数；Vrobot＝∫1/Dxdx(10>x>0)上式中，Vrobot为机器人的行进速度，单位为m/s；D为叶子的疏密程度，推荐值3～8；x为机器人前进加速度常数，单位为m/s2；θH＝((θ_R‑θ_L)/2π+L/R)×KH上式中，θH为机器人喷雾装置回转的角度，单位为rad；θ_R为连线与机器人前进方向的夹角，其中连线为右边行最远端的点与两行中间位置近端的点的连线，单位为度；θ_L为连线与机器人前进方向的夹角，其中连线为左边行最远端的点与两行中间位置近端的点的连线，单位为度；L为行长，单位为m；R为机器人到行近端的距离，单位为m；KH为修正参数，推荐1.1～1.3；θV＝((θ_up‑θ_down)/2π+H/R)×KV上式中，θV为机器人喷雾装置俯仰的角度，单位为rad；θ_up为连线与地面的夹角，其中连线为植株行最近端的植物冠层的点与机器人质心的连线，单位为度；θ_down为连线与地面的夹角，其中连线为植株行最远端的植物根部的点与机器人质心的连线，单位为度；H为机器人质心离地面的高度，单位为m；R为机器人到行近端的距离，单位为m；KV为修正参数，推荐0.8～1.2；VH‑rotation＝D×θH/t上式中，VH‑rotation为回转速度，单位为rad/s；D叶子的疏密程度，推荐值2～8；θH为机器人喷雾装置回转的角度，单位为rad；t为时间常数，单位为s，推荐40～60；VV‑rotation＝D×θV/t上式中，VV‑rotation为俯仰速度，单位为rad/s；D叶子的疏密程度，推荐值2～8；θV为机器人喷雾装置俯仰的角度，单位为rad；t为时间常数，单位为s，推荐40～60；Q＝S×V∫1/(t+1)dt×S上式中，Q为流量的大小，单位为L/min；S为管道的截面积，单位为dm2；V为流速，单位为m/s，t为流量的系数，t从0.5开始增加；S为叶片的大小，单位为dm2，推荐0.3～1.5；VWindow‑scale＝D×(2‑θH×θV)/t2+Kw上式中，VWind‑scale为风力的大小，单位为m/s；D叶子的疏密程度，推荐值2～8；θH为机器人喷雾装置回转的角度，单位为rad；θV为机器人喷雾装置俯仰的角度，单位为rad；t为时间常数，单位为s，推荐40～60；Kw为修正参数，推荐2～4；在离壁式果蔬种植喷雾方式下，控制机器人行进到达指定位置，控制流量大小、风力大小、俯仰角度、俯仰速度、回转角度、回转速度，实现到达指定喷雾行完成离壁式果蔬种植类型的精准喷雾作业，通过手机电子地图实时显示机器人的当前位置信息，并通过电子地图上喷雾行的颜色由绿色变红色显示喷雾完成情况。具体运行参数数学模型如下：Vrobot＝{0,v,0,v...}上式中，Vrobot为机器人的行进速度，单位为m/s；由于在离壁式果蔬种植类型需要进行行间定点喷雾，速度采用离散型数学模型，其中v为常量，范围0～2；其他参数的计算和密植绿叶蔬菜种植喷雾方式下计算类似，不在重复。物流模式的参数配置：开发相关的温室作业参数计算PC机软件，操作人员在PC机上输入温室内获取的直观参数，通过PC机软件自动计算出单片机可以识别的参数，其中温室内获取的直观参数包括要搬运物料的重量、搬运位置；单片机可以识别的参数...

【技术特征摘要】
1.一种温室物流植保机器人控制系统，其特征在于包括：作业参数配置系统、检测系统和控制系统；所述的作业参数配置系统，在服务器端生成不同作物种植模式在不同生长期适宜的物流植保机器人作业参数集；所述的检测系统，通过传感器将检测数据反馈给单片机，构成一个闭环的控制系统；所述的控制系统，主要处理传感器以及手机发送来的数据信息，并通过单片机的控制完成喷雾作业或物流运输；所述的作业参数配置系统包括喷雾模式参数配置和物流模式参数配置；所述的喷雾模式参数配置：开发相关的温室作业参数计算PC机软件，操作人员在PC机上输入温室内获取的直观参数，通过PC机软件自动计算出单片机可以识别的参数；其中温室内获取的直观参数包括植株类型、疏密程度、叶片的大小、植株生长的高矮程度；物流植保机器人所需的作业参数集包括：机器人行进速度、喷雾流量、风机风转速、俯仰角度、俯仰速度、回转角度、回转速度；温室内植株类型分为密植绿叶蔬菜和离壁式果蔬种植类型两种，从而喷雾方式分为密植绿叶蔬菜种植喷雾方式和离壁式果蔬种植喷雾方式；在密植绿叶蔬菜种植喷雾方式下，可调节机器人行进速度、流量大小、风力大小、俯仰角度、俯仰速度、回转角度、回转速度，实现机器人前进的同时对密植绿叶蔬菜种植类型完成喷雾作业，通过手机电子地图实时显示机器人的当前位置信息，并通过电子地图上喷雾行的颜色由绿色变红色显示喷雾完成情况；操作人员在安装有参数计算软件的PC机上输入参数后，PC机应用程序自动通过以下计算公式输出单片机可识别的参数；Vrobot＝∫1/Dxdx(10>x>0)上式中，Vrobot为机器人的行进速度，单位为m/s；D为叶子的疏密程度，推荐值3～8；x为机器人前进加速度常数，单位为m/s2；θH＝((θ_R-θ_L)/2π+L/R)×KH上式中，θH为机器人喷雾装置回转的角度，单位为rad；θ_R为连线与机器人前进方向的夹角，其中连线为右边行最远端的点与两行中间位置近端的点的连线，单位为度；θ_L为连线与机器人前进方向的夹角，其中连线为左边行最远端的点与两行中间位置近端的点的连线，单位为度；L为行长，单位为m；R为机...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪美，陈宝林，李扬，苑进，张晓辉，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37