本发明专利技术属于机器人技术领域，公开了一种具有声波助长功能的移动机器人，通过无线遥控模块启动，利用红外传感器实现自主避障，保证安全行驶，温湿度传感器测量作物生长环境的温度和相对湿度，视觉传感器获取待助长的植物图像，将获取的温湿度数据和植物图像传输给控制模块，确定植物自发声频率和助长所需的声波强度，将频率为植物自发声频率的电信号传输给功率放大器，最后通过换能器或换能器阵列将电信号转换为声波，在空气介质中传播，起到声波助长作用。移动机器人自主调控声波工作的频率和强度和自主工作，显著提升了助长效能，降低人工作业强度，提供了一种无污染、绿色环保的农产品培植技术，推进农业可持续发展和农业现代化具有重要意义。化具有重要意义。化具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
一种具有声波助长功能的移动机器人
[0001]本专利技术属于机器人
，尤其涉及一种具有声波助长功能的移动机器人。
技术介绍
[0002]声波助长技术是近几年兴起的一项农业新技术，是物理农业科技发展的核心技术之一。其中谐振声波助长是利用声频发生器对植物施加特定频率的声波，该声波频率因与植物自身固有的生理系统波频相匹配而产生共振，因此达到提高植物体内物质的运动速度和幅度，增强光合和呼吸作用，促进植物对各种元素的吸收、传输和转化，为农作物快速生长，高产优质奠定基础。研究表明，植物作为活的生命体，有其自发声的频率，而且该频率受环境因素(空气温度、相对湿度、光照等)的影响。此外，声波的强度及声波的作用时长对植物生长的影响有所不同。为此，只有合理调控谐振声波的频率、强度和作用时间等因素，才能够发挥声波助长作用。
[0003]传统的声波助长仪需要工作人员进行现场操作，自动化程度较低，特别是当多个设备同时使用时，需要大量人员进行操作，费时费力。其次，不同种类的植物、不同生长期的植物都具有不同的自发声频率，而且环境因素(空气温度、相对湿度、光照)也会影响其自发声频率。为了发挥声波助长效果，这些因素将进一步加大现场工作人员的工作强度，同时人为操作误差也将增加，从而降低声波助长效能。最后，声波助长仪使用时通常是安装在固定位置处，由于声波在空气中的传播损失与距离和频率有关，随着距离的增加和频率的增大，其传播损失将增大。因此，作用于远离声波助长仪的植物的声波强度将降低，从而使得声波助长仪的有效作用范围受限。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0005](1)传统声波助长仪需要人工改变声波频率和强度来保证植物助长效果，专人对其进行监控以及时开启或停止助长仪设备，工作繁琐，费时费力，且容易出错。
[0006](2)传统声波助长仪采用固定安装方式，而声波的能量衰减与距离的平方成正比，难以保证其对较远处的植物的助长作用，从而限制其有效工作范围，导致声波助长仪工作效率低下。
技术实现思路
[0007]针对现有的声波助长设备存在上述技术问题，本专利技术提供一种具有声波助长功能的移动机器人，以解决现有声波助长仪依赖人工操作，费工费时，有效工作范围受限的问题。
[0008]1、本专利技术是这样实现的，一种具有声波助长功能的移动机器人，利用红外传感器实现自主避障，保证安全行驶，温湿度传感器测量作物生长环境的温度和相对湿度，视觉传感器获取待助长的植物图像，将获取的温湿度数据和植物图像传输给控制模块，确定植物自发声频率和助长所需的声波强度，将频率为植物自发声频率的电信号传输给功率放大器，最后通过换能器或换能器阵列将电信号转换为声波，在空气介质中传播，起到声波助长
作用。
[0009]进一步，包括：
[0010]移动机器人车体模块、声波助长模块、传感器模块、无线通信模块、无线遥控模块、定时器、触摸显示屏、控制模块和电源模块。
[0011]进一步，所述移动机器人车体模块包括：底座、支撑架、电机组和轮组；底座上方放置所述支撑架；电机组安装在底座的下方，电机组与轮组连接，驱动轮组工作，以实现机器人的自由移动。
[0012]进一步，所述声波助长模块包括：壳体、声信号发生器、功率放大器、换能器和换能器电缆；所述壳体内部放置信号发生器、功率放大器和换能器电缆，换能器阵列放置于所述壳体表面；声信号发生器用于产生特定频率与波形的声波，可以是振荡电路，也可以采用数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑门阵列(FPGA)、嵌入式系统(ARM)等产生正弦、方波、三角波等周期性信号。功率放大器用于将声信号发生器产生的特定频率及波形的电信号进行功率放大。换能器用于将功率放大后的电信号转换为声信号，换能器可以以单个形式存在，也可以以阵列方式出现，换能器的频段选择由所需声波频段决定，各个换能器之间通过串联、并联或其他方式与功率放大器进行连接。
[0013]进一步，所述传感器模块包括：温湿度传感器、视觉传感器和红外传感器；温湿度传感器测量空气的温度和相对湿度，以确定植物生长的环境信息；视觉传感器获取待助长植物，以确定植物品种；红外传感器用于探测机器人周围环境，测量机器人与物体间的距离，以实现避障；所述传感器模块与所述控制模块连接。
[0014]进一步，所述无线通信模块主要由蓝牙、wifi等无线模块构成，与手机、所述信号处理模块连接，实现参数的设置。
[0015]进一步，所述无线遥控模块主要由遥控发射模块、遥控接收模块构成，遥控接收模块安装于移动机器人结构车体上，用于控制机器人的启动、行进和停止。
[0016]进一步，所述定时器用以控制声波助长模块的工作时间，保证其工作在植物吸声营养物质较快的时间段。
[0017]进一步，所述控制模块包括：数据存储模块、信号处理模块、声波助长功能、移动机器人避障功能、温湿度显示功能、植物种类及其自发声频率显示功能、助长声波工作参数显示功能和定时功能；控制模块与所述电源模块、传感器模块、声波助长模块和移动机器人连接，以实现对各个器件供电和控制。
[0018]进一步，所述数据存储模块主要由快速闪存构成，用于存储植物图像数据、不同温度湿度情况下植物的自发声频率和助长声波参数；信号处理模块主要由主板构成，用于处理环境检测模块获取的温湿度数据、视觉传感器获取的图像数据和红外传感器获取的信号，通过运行内置算法，完成声波助长功能、移动机器人避障功能、温湿度显示功能、植物种类及特性显示功能、频率切换功能和定时功能；声波助长功能可以通过内置程序实现发射特定频率和强度的声波，也可以人工手动设置发射声波的频率和强度；移动机器人避障功能通过内置程序实现机器人安全避障；温湿度显示功能是将温湿度传感器测量的环境温度和空气的相对湿度在显示屏上进行实时显示；植物种类及其自发声频率显示功能是基于视觉传感器获取的待助长的植物图像自动识别植物种类，并根据预存在所述数据存储模块中的数据，在显示屏上显示植物名称和植物自发声频率；助长声波工作参数显示功能是在显
示屏上显示换能器发射声波的频率和强度；定时功能是用以控制声波助长模块的启停工作时间，启停工作时间可以利用所述无线通信模块进行远程设置或人工现场输入。
[0019]进一步，所述电源模块包括：太阳能电池板、电源控制器和蓄电池；电源控制器线性连接太阳能电池板和蓄电池，用于给机器人模块、声波助长模块、传感器模块、无线通信模块、触摸显示屏和控制模块进行供电。
[0020]进一步，触摸显示屏受主板控制，用以显示由主板处理后和人工输入的数据，发送给数模转换模块的频率大小。
[0021]结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0022]第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有声波助长功能的移动机器人，其特征在于，利用红外传感器实现自主避障，保证安全行驶，温湿度传感器测量作物生长环境的温度和相对湿度，视觉传感器获取待助长的植物图像，将获取的温湿度数据和植物图像传输给控制模块，确定植物自发声频率和助长所需的声波强度，将频率为植物自发声频率的电信号传输给功率放大器，最后通过换能器或换能器阵列将电信号转换为声波，在空气介质中传播，起到声波助长作用。2.如权利要求1所述的具有声波助长功能的移动机器人，其特征在于，包括：机器人车体模块，包括底座、支撑架、电机组和轮组；底座上方放置所述支撑架；电机组安装在底座的下方，电机组与轮组连接，驱动轮组工作，以实现机器人的自由移动；声波助长模块，包括壳体、声信号发生器、功率放大器、换能器和换能器电缆；所述壳体内部放置信号发生器、功率放大器和换能器电缆，换能器阵列放置于所述壳体表面；传感器模块，包括温湿度传感器、视觉传感器和红外传感器；温湿度传感器测量空气的温度和相对湿度，以确定植物生长的环境信息；视觉传感器获取待助长植物，以确定植物品种；红外传感器用于探测机器人周围环境，测量机器人与物体间的距离，以实现避障；所述传感器模块与所述控制模块连接；无线通信模块，主要由蓝牙、wifi等无线模块构成，与手机、所述信号处理模块连接，实现参数的设置；无线遥控模块，主要由遥控发射模块、遥控接收模块构成，遥控接收模块安装于移动机器人结构车体上，用于控制机器人的启动、行进和停止；电源模块，包括太阳能电池板、电源控制器和蓄电池；电源控制器线性连接太阳能电池板和蓄电池，用于给机器人模块、声波助长模块、传感器模块、无线通信模块、触摸显示屏和控制模块进行供电；控制模块，包括数据存储模块、信号处理模块、声波助长功能、移动机器人避障功能、温湿度显示功能、植物种类及其自发声频率显示功能、助长声波工作参数显示功能和定时功能；控制模块与所述电源模块、传感器模块、声波助长模块和移动机器人连接，以实现对各个器件供电和控制；触摸显示屏，受主板控制，用以显示由主板处理后和人工输入的数据。3.如权利要求1所述的具有声波助长功能的移动机器人，其特征在于，所述机器人车体，实现自主行走，主要包括底座、支撑架、电机组和轮组；支撑架放置于底座上方，支撑架由4根可调节高度的立柱、腔体组成；腔体上表面左侧布放太阳能电池板，腔体上表面右侧放置无线遥控模块、声波助长模块和无线通信模块，腔体内侧放置温湿度传感器、视觉传感器、红外传感器、定时器、控制模块、电源模块、太阳能电池板、电源控制器和蓄电池，触摸显示屏位于腔体一侧。4.如权利要求1所述的具有声波助长功能的移动机器人，其特征在于，所述声信号发生器用于产生特定频率与波形的声波，可以是振荡电路，也可以采用数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑门阵列(FPGA)、嵌入式系统(ARM)等产生正弦、方波、三角波等周期性信号；所述功率放大器用于将声信号发生器产生的特定频率...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢晓梅，李瀚霆，陈敏，杨敏，魏明珠，耿智博，倪帅，曹阳，汪传甲，徐利梅，李学生，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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