一种智能靶向喷药系统技术方案

本发明专利技术的一种智能靶向喷药系统，包括用于识别病害的病害图像识别系统，还包括靶向喷药系统、循迹避障行走系统以及识别控制系统；病害图像识别系统、靶向喷药系统及循迹避障行走系统分别与识别控制模块通讯连接；其中：病害图像识别系统通过卷积神经网络识别病害叶片，将实时监测结果传输给识别控制系统，识别控制系统根据接收到的信号来控制靶向喷药系统和循迹避障行走系统的通断电情况来控制这两个系统的工作与否，实现了黄瓜霜霉病、番茄叶霉病的病害智能识别，基于单片机技术，实时采集传感器信号，智能分析外部环境、路径信息，自动实现方向控制，以及路径识别，可以识别白色场地中的任意黑色带状引线，使机器人沿黑色导引线自动行驶。线自动行驶。线自动行驶。

【技术实现步骤摘要】
一种智能靶向喷药系统


[0001]本专利技术涉及智能打药系统
，具体涉及一种智能靶向喷药系统。

技术介绍

[0002]随着计算机技术、控制技术、信息技术的快速发展，工业的生产和管理进入了自动化、信息化和智能化时代，智能化已经成为时代发展的需要。对于复杂的农业喷药工作环境，采用智能型田间循迹避障行走系统完成相应的任务，具有良好的可行性。推广智能化在农业田间管理、自动化生产线、仓储管理及物流配送等领域的应用研究和开发智能田间寻迹避障行走机器人具有十分重要的意义。智能田间寻迹避障行走机器人既可以对规定好的路线进行自我工作，也可以在未知情况下通过红外线回传功能对前方障碍物进行探测，并通过数据处理功能，做出相应的躲避动作，以实现机器人工作的智能化、无人化。在环境恶劣人工无法深入的条件下，人们可通过视频回传功能远程控制机器人进行相应的工作。大大的节约了农田施药的人力物力耗费，提高了农业打药工作效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出的一种智能靶向喷药系统，可解决农田施药的人力物力耗费严重，喷药效率低，农药浪费的问题，可提高农业打药工作效率，节省人力成本。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0005]一种智能靶向喷药系统，包括用于识别病害的病害图像识别系统，还包括靶向喷药系统、循迹避障行走系统以及识别控制系统；
[0006]病害图像识别系统、靶向喷药系统及循迹避障行走系统分别与识别控制模块通讯连接；
[0007]其中：
[0008]病害图像识别系统通过卷积神经网络识别病害叶片，将实时监测结果传输给识别控制系统，识别控制系统根据接收到的信号来控制靶向喷药系统和循迹避障行走系统的通断电情况来控制这两个系统的工作与否。
[0009]进一步的，所述循迹避障行走系统包括喷药车，喷药车的底部设置有驱动轮、万向轮及电机驱动模块，电机驱动模块与驱动轮连接，且电机驱动模块与识别控制模块通讯连接；
[0010]还包括单片机和两个循迹模块；
[0011]两个循迹模块对称设置在喷药车的前端，每个循迹模块内均设有两个红外循迹传感器，且每个红外循迹传感器均与单片机电连接。
[0012]进一步的，所述循迹避障行走系统还包括指示灯、方向灯与显示屏，且指示灯、方向灯与显示屏均与单片机电连接；
[0013]指示灯与显示屏均安装在喷药车的外壁上，方向灯对称安装在喷药车两侧外壁上。
[0014]进一步的，所述识别控制模块包括微型电脑和USB摄像头，其中，微型电脑和USB摄像头通讯连接。
[0015]进一步的，所述靶向喷药系统包括水泵继电器、水泵、药箱和喷杆，其中，水泵继电器、水泵和药箱均设置在喷药车内部；
[0016]水泵继电器与水泵和识别控制系统电连接；
[0017]水泵的一端与药箱连接，水泵的另一端与喷杆连接，喷杆固定在喷药车的外壁上。
[0018]一种智能靶向喷药的寻迹方法，所述寻迹方法包括：
[0019]在寻迹场地内预先用黑线标注出给定路线；
[0020]若四个红外循迹传感器均未检测到黑线时，则喷药车直线行驶；
[0021]若左右两边靠近中心的两个红外循迹传感器检测到黑线时，则喷药车进行小转弯；
[0022]若左右两边远离中心的两个红外循迹传感器检测到黑线时，则喷药车进行大转弯；
[0023]若喷药车车身左边的红外循迹传感器检测到黑线时，则喷药车左轮减速，喷药车车身向左修正；
[0024]若喷药车车身右边的红外循迹传感器检测到黑线时，则喷药车右轮减速，喷药车车身向右修正。
[0025]进一步的，所述寻迹方法还包括：
[0026]若喷药车车身向左修正，则左侧方向灯亮起；
[0027]若喷药车车身向右修正，则右侧方向灯亮起。
[0028]一种智能靶向喷药的病害图像识别方法，所述病害图像识别方法包括：
[0029]采集若干原始数据，其中，原始数据包括健康叶片图片与生病叶片图片；
[0030]对若干原始数据进行数据增强，其中，数据增强包括马赛克增强与图片融合算法；
[0031]对数据增强后的若干原始数据进行数据扩展，其中，数据扩展包括引入COCO数据集或/和plantvillge数据集或/和ImageNet中的一种或多种多样数据；
[0032]将数据增强与数据扩展后的若干原始数据输入Yolov5模型中进行学习，得到病害图像识别模型。
[0033]由上述技术方案可知，本专利技术的智能靶向喷药系统，基于高阶残差和参数共享反馈的深度卷积神经网络蔬菜病害快速识别技术，实现黄瓜霜霉病、番茄叶霉病的病害识别准确率为93.9％；基于单片机技术，实时采集传感器信号，智能分析外部环境、路径信息，自动实现方向控制，采用CCD进行路径识别，可以识别白色场地中的任意黑色带状引线，使机器人沿黑色导引线自动行驶。本专利技术的研究价值在于单片机对传感器的管理及对其反馈信息处理后对电机的精确控制，以及自动避障、相互之间通讯功能的研究和实施。
附图说明
[0034]图1是本专利技术的机械结构外观示意图；
[0035]图2是本专利技术的车体俯视透视简图；
[0036]图3是本专利技术的微型电脑硬件连接示意图；
[0037]图4是本专利技术的单片机硬件连接示意图；
[0038]图5是本专利技术的控制逻辑框图；
[0039]图6是本专利技术的循迹控制的控制框图；
[0040]图7是本专利技术使用到的TCRT5000红外传感器原理图；
[0041]图8是本专利技术的循迹逻辑图。
[0042]图中：1、喷药车；2、喷杆；3、红外循迹传感器；4、指示灯；5、方向灯；6、万向轮；7、驱动轮；8、显示屏；9、水泵；10、药箱；12、电源。
具体实施方式
[0043]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0044]如图1
‑
8所示，一种智能靶向喷药系统，包括用于识别病害的病害图像识别系统，其中，还包括靶向喷药系统、循迹避障行走系统以及识别控制系统；
[0045]病害图像识别系统、靶向喷药系统及循迹避障行走系统分别与识别控制模块通讯连接；
[0046]具体的，病害图像识别系统通过卷积神经网络识别病害叶片，将实时监测结果传输给识别控制系统，识别控制系统根据接收到的信号来控制靶向喷药系统和循迹避障行走系统的通断电情况来控制这两个系统的工作与否。
[0047]示例性的，识别控制系统包括微型电脑和USB摄像头，其中，微型电脑优选为NVIDIA Jetson Xavier微型电脑作为主控板，该主板外形小巧，且拥有超级计算机性能的物联网终端、处理器运算能力高达21万亿次/秒(21TOPS)计算能力，可运行卷积神经网络；拥有40个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能靶向喷药系统，包括用于识别病害的病害图像识别系统，其特征在于，还包括靶向喷药系统、循迹避障行走系统以及识别控制系统；病害图像识别系统、靶向喷药系统及循迹避障行走系统分别与识别控制模块通讯连接；其中：病害图像识别系统通过卷积神经网络识别病害叶片，将实时监测结果传输给识别控制系统，识别控制系统根据接收到的信号来控制靶向喷药系统和循迹避障行走系统的通断电情况来控制这两个系统的工作与否。2.根据权利要求1所述的智能靶向喷药系统，其特征在于，所述循迹避障行走系统包括喷药车(1)，喷药车(1)的底部设置有驱动轮(7)、万向轮(6)及电机驱动模块，电机驱动模块与驱动轮(7)连接，且电机驱动模块与识别控制模块通讯连接；还包括单片机和两个循迹模块；两个循迹模块对称设置在喷药车(1)的前端，每个循迹模块内均设有两个红外循迹传感器(3)，且每个红外循迹传感器(3)均与单片机电连接。3.根据权利要求2所述的智能靶向喷药系统，其特征在于，所述循迹避障行走系统还包括指示灯(4)、方向灯(5)与显示屏(8)，且指示灯(4)、方向灯(5)与显示屏(8)均与单片机电连接；指示灯(4)与显示屏(8)均安装在喷药车(1)的外壁上，方向灯(5)对称安装在喷药车(1)两侧外壁上。4.根据权利要求1所述的智能靶向喷药系统，其特征在于，所述识别控制模块包括微型电脑和USB摄像头，其中，微型电脑和USB摄像头通讯连接。5.根据权利要求3所述的智能靶向喷药系统，其特征在于：所述靶向喷药系统包括水泵继电器、水泵(9)、药箱(10)和喷杆(2)，其中，水泵继电器、水泵(9)和药箱(10)均设置在喷药车(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡泽林，李淼，陈星宇，钟昌源，刘先旺，岳旭东，娄一鸣，刘晓萌，刘飞，付水香，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：