智能棉芽打顶系统技术方案

本实用新型专利技术公开智能棉芽打顶系统，设置的参数检测模块为系统提供车本体实时的转向角度、位移、行驶速度以及打顶组件的偏移角度，定位模块(10)为系统提供实时的行走定位信息，避障检测模块为行走避障控制模块提供车本体行进过程中的障碍物信息，各主动光三目传感器模块(6)为系统提供实时的地垄上棉株枝叶的图像信息，经外部程序完成棉芽识别后，计算机、行走避障控制模块和各机械臂控制模块(7)协同控制，车本体可自动行进、转向，机械臂(8)可自动完成棉芽打顶作业，上述各个模块的设置，为解决现有技术存在的“棉芽打顶效率低以及因错打、漏打导致棉花收成低”的问题提供了电路支持和结构支持。

【技术实现步骤摘要】
智能棉芽打顶系统
本技术涉及农用机械设备领域，具体涉及智能棉芽打顶系统。
技术介绍
棉芽打顶，即摘除棉株顶芽。通过棉芽打顶可消除棉株顶端生长优势，调节水分养分等物质的运输方向，使较多的养分供生殖器官生长，减少无效果枝对水肥的消耗，促进棉株早结铃、多结铃、少脱落等，有明显的增产增收效果。棉芽打顶的时效性很强，如偏早或偏晚，会严重影响收成，因此，需严格把控棉芽打顶的时机，提高棉芽打顶的效率。现有技术中可通过人工打顶或半自动化机械打顶，对于大中型棉田，人工打顶存在效率低的问题，容易错过打顶的时机，还存在错打、漏打的问题，较为影响棉花收成，而半自动机械打顶虽然效率得到较大提高，但“一刀切”的切割方式会误将顶芽下方的棉铃也切割掉，同样会影响棉花收成。有待于提出一种能全自动地、针对性地进行棉芽打顶的系统，既能提高打顶效率又能保障棉花收成。
技术实现思路
本技术提供智能棉芽打顶系统，为解决现有技术存在的“棉芽打顶效率低以及因错打、漏打导致棉花收成低”的问题提供电路支持和结构支持。本技术通过以下技术方案解决技术问题：智能棉芽打顶系统，包括车本体，还包括计算机、参数检测模块、行走避障控制模块、定位模块10、避障检测模块以及至少1个打顶组件；在每个打顶组件中，所述打顶组件包括主动光三目传感器模块6、机械臂控制模块7以及机械臂8；所述参数检测模块检测车本体的转向角度、位移、行驶速度以及偏移角度，并将检测结果输入至各机械臂控制模块7；所述定位模块10为行走避障控制模块提供车本体的位置定位信息；所述避障检测模块为行走避障控制模块提供车本体行进过程中的障碍物信息；所述行走避障控制模块根据位置定位信息和障碍物信息控制车本体的行进和转向；各主动光三目传感器模块6获取外部棉株枝叶的图像信息，输入至计算机；在计算机运行外部程序以提取外部棉芽的三维坐标信息所对应的芽顶位置，并将芽顶位置输入至与主动光三目传感器模块6对应的机械臂控制模块7；所述机械臂控制模块7根据参数检测模块提供的检测结果和计算机提取的芽顶位置控制对应的机械臂运行，完成棉芽打顶作业。进一步地，还包括行进驱动模块和转向驱动模块；所述车本体包括行进组件和转向组件；所述行走避障控制模块控制所述行进驱动模块的运行，再通过行进组件控制所述车本体的行进；所述行走避障控制模块控制所述转向驱动模块的运行，再通过转向组件控制所述车本体的转向。进一步地，所述车本体还包括至少2个后轮；所述行进组件包括前轮、前轮中轴和链条；在所述行进驱动模块的驱动下，作用力通过链条传至前轮中轴，进而控制前轮的行进；所述转向组件控制前轮的转向；所述参数检测模块包括1个转向传感器和至少3个滚动编码器，所述滚动编码器的数量与前轮和后轮的数量之和相同；在所述转向组件上安装转向传感器，在前轮中轴上安装1个滚动编码器，在每个后轮的中轴上分别安装1个滚动编码器。进一步地，所述车本体还包括2个机翼，所述2个机翼分别为左机翼和右机翼；在所述左机翼安装有至少3个打顶组件；所述右机翼也安装有至少3个打顶组件，且所述左机翼和右机翼上的打顶组件的数量相同。进一步地，所述参数检测模块包括2个陀螺仪；所述2个陀螺仪分别为左机翼陀螺仪和右机翼陀螺仪；所述左机翼陀螺仪安装在左机翼上，检测所述左机翼的上下偏移角度；所述右机翼陀螺仪安装在右机翼上，检测所述右机翼的上下偏移角度；所述左机翼陀螺仪和右机翼陀螺仪的检测结果输入至机械臂控制模块。进一步地，所述避障检测模块包括至少3个激光雷达；在前轮的正前方、每个后轮的正前方各安装1个激光雷达，各个激光雷达检测到的信息输入至行走避障控制模块中。进一步地，在每个打顶组件中，所述机械臂包括水平导轨、第一垂直导轨、第二垂直导轨、第一水平驱动电机、第二水平驱动电机、第一垂直驱动电机、第二垂直驱动电机以及2个带刀片切割电机；在所述第一垂直导轨的底端安装1个带刀片切割电机，在所述第二垂直导轨的底端安装1个带刀片切割电机；在所述机械臂控制模块的控制下，所述第一水平驱动电机带动所述第一垂直导轨在所述水平导轨上平移；在所述机械臂控制模块的控制下，所述第二水平驱动电机带动所述第二垂直导轨在所述水平导轨上平移；在所述机械臂控制模块的控制下，所述第一垂直驱动电机带动所述第一垂直导轨上下移动；在所述机械臂控制模块的控制下，所述第二垂直驱动电机带动所述第二垂直导轨上下移动；在所述机械臂控制模块的控制下，所述带刀片切割电机运转，切割外部棉芽。进一步地，在每个打顶组件中，所述主动光三目传感器模块安装在对应的机械臂的前上方；所述主动光三目传感器模块包括RGB摄像头、第一结构光接收头、第二结构光接收头以及红外光源；所述红外光源向外部棉株枝叶发出预设波长的红外光，所述第一结构光接收头和第二结构光接收头接收反射光；所述第一结构光接收头接收到的反射光、所述第二结构光接收头接收到的反射光以及所述RGB摄像头拍摄的图像信息均输入至计算机。进一步地，所述车本体包括敞篷；以车本体行进方向为参照，所述敞篷覆盖了各个打顶组件的前部、后部和顶部；在所述敞篷的顶部设有太阳能电池板；所述太阳能电池板将太阳能转换为电能，为系统供电。进一步地，以车本体行进方向为参照，在所述敞篷的前部和后部均设有电控变色膜，并在敞篷内为电控变色膜设置感光模块、补光模块和电压控制模块；感光模块感测外部阳光的光照强度，并将光照强度信息输入至电压控制模块中，电压控制模块根据光照强度信息向电控变色膜发送控制电压，通过改变电压来改变电控变色膜的透光率，以改变敞篷内的光强；当敞篷内的光强较弱时，电压控制模块启动补光模块进行补光，增强敞篷内的光强。与现有技术相比，具有如下特点：1、参数检测模块为系统提供车本体实时的转向角度、位移、行驶速度以及打顶组件的偏移角度，定位模块为系统提供实时的行走定位信息，避障检测模块为行走避障控制模块提供车本体行进过程中的障碍物信息，各主动光三目传感器模块为系统提供实时的地垄上棉株枝叶的图像信息，经外部程序完成棉芽识别后，计算机、行走避障控制模块和各机械臂控制模块协同控制，车本体可自动行进、转向，机械臂可自动完成棉芽打顶作业，能有效提高打顶效率，机械臂仅针对棉芽进行打顶作业，可避免出现错打和漏打，保障了棉花收成，上述各个模块的设置，为解决现有技术存在的“棉芽打顶效率低以及因错打、漏打导致棉花收成低”的问题提供了电路支持和结构支持；2、参数检测模块实时检测前轮的转向角度、位移和行驶速度，实时检测各后轮的位移和行驶速度，实时检测打顶组件所在的机翼的偏移角度，为调整行进方向、行进速度、打顶位置提供数据基础，以便完成准确无误的棉芽打顶作业，避免出现错打和漏打；3、设置远程监控模块，以便掌握打顶作业过程中系统的运行状况，在出现故障时能及时发现和处理；4、主动光三目传感器模块结合使用了红外光源的发送接收和RGB摄像头，分别获取棉株枝叶的红外线深度影像图和二维图像信息，再通过外部程序进行数据处理，便可获取棉芽的三维坐标信息所对应的芽顶位置，利用多个主动光三目传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能棉芽打顶系统，包括车本体，其特征在于：/n还包括计算机、参数检测模块、行走避障控制模块、定位模块(10)、避障检测模块以及至少1个打顶组件；在每个打顶组件中，所述打顶组件包括主动光三目传感器模块(6)、机械臂控制模块(7)以及机械臂(8)；/n所述参数检测模块检测车本体的转向角度、位移、行驶速度以及偏移角度，并将检测结果输入至各机械臂控制模块(7)；所述定位模块(10)为行走避障控制模块提供车本体的位置定位信息；所述避障检测模块为行走避障控制模块提供车本体行进过程中的障碍物信息；所述行走避障控制模块根据位置定位信息和障碍物信息控制车本体的行进和转向；各主动光三目传感器模块(6)获取外部棉株枝叶的图像信息，输入至计算机；在计算机运行外部程序以提取外部棉芽的三维坐标信息所对应的芽顶位置，并将芽顶位置输入至与主动光三目传感器模块(6)对应的机械臂控制模块(7)；所述机械臂控制模块(7)根据参数检测模块提供的检测结果和计算机提取的芽顶位置控制对应的机械臂(8)运行，完成棉芽打顶作业。/n

【技术特征摘要】
1.智能棉芽打顶系统，包括车本体，其特征在于：
还包括计算机、参数检测模块、行走避障控制模块、定位模块(10)、避障检测模块以及至少1个打顶组件；在每个打顶组件中，所述打顶组件包括主动光三目传感器模块(6)、机械臂控制模块(7)以及机械臂(8)；
所述参数检测模块检测车本体的转向角度、位移、行驶速度以及偏移角度，并将检测结果输入至各机械臂控制模块(7)；所述定位模块(10)为行走避障控制模块提供车本体的位置定位信息；所述避障检测模块为行走避障控制模块提供车本体行进过程中的障碍物信息；所述行走避障控制模块根据位置定位信息和障碍物信息控制车本体的行进和转向；各主动光三目传感器模块(6)获取外部棉株枝叶的图像信息，输入至计算机；在计算机运行外部程序以提取外部棉芽的三维坐标信息所对应的芽顶位置，并将芽顶位置输入至与主动光三目传感器模块(6)对应的机械臂控制模块(7)；所述机械臂控制模块(7)根据参数检测模块提供的检测结果和计算机提取的芽顶位置控制对应的机械臂(8)运行，完成棉芽打顶作业。


2.根据权利要求1所述的智能棉芽打顶系统，其特征在于：
还包括行进驱动模块(3)和转向驱动模块(4)；
所述车本体包括行进组件和转向组件；
所述行走避障控制模块控制所述行进驱动模块(3)的运行，再通过行进组件控制所述车本体的行进；所述行走避障控制模块控制所述转向驱动模块(4)的运行，再通过转向组件控制所述车本体的转向。


3.根据权利要求2所述的智能棉芽打顶系统，其特征在于：
所述车本体还包括至少2个后轮(2)；
所述行进组件包括前轮(1)、前轮中轴(12)和链条(13)；
在所述行进驱动模块(3)的驱动下，作用力通过链条(13)传至前轮中轴(12)，进而控制前轮(1)的行进；
所述转向组件控制前轮(1)的转向；
所述参数检测模块包括1个转向传感器和至少3个滚动编码器，所述滚动编码器的数量与前轮(1)和后轮(2)的数量之和相同；在所述转向组件上安装转向传感器，在前轮中轴(12)上安装1个滚动编码器，在每个后轮(2)的中轴上分别安装1个滚动编码器。


4.根据权利要求1所述的智能棉芽打顶系统，其特征在于：
所述车本体还包括2个机翼，所述2个机翼分别为左机翼(11)和右机翼(5)；在所述左机翼(11)安装有至少3个打顶组件；所述右机翼(5)也安装有至少3个打顶组件，且所述左机翼(11)和右机翼(5)上的打顶组件的数量相同。


5.根据权利要求4所述的智能棉芽打顶系统，其特征在于：
所述参数检测模块包括2个陀螺仪；所述2个陀螺仪分别为左机翼陀螺仪和右机翼陀螺仪；所述左机翼陀螺仪安装在左机翼(11)上，检测所述左机翼(11)的上下偏移角度；所述右机翼陀螺仪安装在右机翼(5)上，检测所述右机翼(5)的上下偏移角度；所述左机翼陀螺仪和右机翼陀螺仪的检测结果输入至机械臂控制模块(7)。


6.根据权利要求1所述的智能棉芽打顶系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭铁雁，韩红兵，何锡玉，刘平，刘旭明，张海远，彭星星，梁丕山，陈武，王昱莹，
申请(专利权)人：桂林市思奇通信设备有限公司，
类型：新型
国别省市：广西;45