一种泵动喷剂式自动除草无人车制造技术

一种泵动喷剂式自动除草无人车，包括车体

【技术实现步骤摘要】
一种泵动喷剂式自动除草无人车


[0001]本专利技术涉及除草设备
，特别涉及一种泵动喷剂式自动除草无人车
。

技术介绍

[0002]如今不管是在农业领域，还是在园艺领域，或是在开垦荒地时，均需要在播种之前将土地上的杂草除去，而目前的除草工作依旧是较为繁琐的一个流程
。
传统的除草方法包括人工除草
、
化学喷洒和机械割草
。
人工除草和机械割草均需要人工参与且效率低下，而目前的化学喷洒方式喷洒面积较大，容易将除草剂喷洒至没有杂草的土壤上，环保性低下且容易造成资源浪费
。
因此，很有必要专利技术一种能够替代人工进行自动除草的无人车
。
[0003]近些年来，随着计算机视觉
、
深度学习和机器人技术的不断进步，自动化识别与处理技术已经取得了显著的发展
。
如果将基于深度学习的图像分类识别算法应用于自动除草无人车，自动除草无人车就能够识别杂草，并准确地向杂草所在区域根据杂草数量喷洒对应量的除草剂，以提高除草的效率，并减少除草剂的浪费和土壤污染
。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出一种泵动喷剂式自动除草无人车，所使用的技术方案是：
[0005]一种泵动喷剂式自动除草无人车，包括车体
、
喷药装置
、
控制装置
、
识别装置
、
滑动装置
、
驱动装置和电池组；所述车体上平行设有至少两对支腿，每条支腿底端均安装有一组驱动装置，所述驱动装置用于带动车体移动；所述喷药装置包括药剂箱
、
输液管
、
喷剂泵
、
喷剂泵电机和高压喷嘴，所述药剂箱固定安装在车体上；所述喷剂泵设有若干，每个喷剂泵均由一个喷剂泵电机控制并安装有一个高压喷嘴；所有喷剂泵均通过输液管与药剂箱连通，且均安装在滑动装置上，并由滑动装置带动在车体上滑动；所述药剂箱上固定安装有液位传感器，用于实时测量药剂箱内剩余药剂的液位；所述控制装置包括控制端和控制手柄，所述控制端固定安装在车体上并与控制手柄
、
识别装置无线通信连接，所述控制端还与液位传感器
、
喷剂泵电机
、
滑动装置
、
驱动装置
、
电池组电性连接；所述识别装置以可拆卸的方式安装在车体上；所述电池组固定安装在车体上，用于为整个自动除草无人车提供电力；识别装置采集土地图像数据并进行分析处理，然后将处理好的信息传递给控制端，控制端根据传递来的信息来控制喷剂泵电机
、
滑动装置和驱动装置
。
[0006]进一步地，所述滑动装置包括步进电机
、
传动带
、
传动轮
、
滑轨和滑动架；所述喷剂泵固定安装在滑动架上；所述滑轨固定安装在车体上，且滑轨上滑动安装有至少一个滑块，所述滑动架与滑块固定连接；所述传动轮设有两个且均转动安装在车体上，并通过传动带同步套设连接；所述滑动架与传动带固定连接；所述步进电机固定安装在车体上，其输出端与其中一个传动轮同轴固定连接，且所述步进电机与电池组电性连接
。
[0007]进一步地，每个所述驱动装置均包括驱动轮
、
直流减速电机和减震结构；所述减震结构固定安装在车体的支腿上；所述驱动轮至少设有一个，均转动安装在所述减震结构上，
且均与所述直流减速电机的输出端同轴固定连接；所述直流减速电机固定安装在所述减震结构上，并与控制端电性连接，且与电池组电性连接
。
[0008]进一步地，所述控制端包括主控制器
、
供电模块
、
无线通信模块和电机驱动模块；所述主控制器与供电模块
、
无线通信模块
、
电机驱动模块
、
液位传感器电性连接，且主控制器与识别装置无线通信连接并接收识别装置发送的识别结果；所述供电模块还与电池组电性连接，且与无线通信模块
、
电机驱动模块电性连接，用于为主控制器
、
无线通信模块和电机驱动模块供电；所述无线通信模块与控制手柄无线通信连接；所述电机驱动模块与喷剂泵电机
、
步进电机
、
直流减速电机电性连接
。
[0009]进一步地，所述识别装置包括摄像组件和识别终端；所述摄像组件与所述识别终端电性连接；所述摄像组件采集土地图像数据并将图像数据传递给所述识别终端；所述识别终端上搭载轻量化杂草检测模型，轻量化杂草检测模型能够对图像数据进行实时杂草目标识别并输出杂草在图像中的平面坐标，识别终端向主控制器输出杂草在图像中的平面坐标
。
[0010]进一步地，所述轻量化杂草检测模型以
YOLOX
‑
nano
作为基准模型，使用增强的轻量化骨干
ShuffleNetv
‑
C
替换基准模型
YOLOX
‑
nano
的
CSPDarkNet
，并采用“四输入三输出”的
Ghost
‑
FPN
进行特征融合，同时引入
GloU loss
作为位置回归的损失函数；所述轻量化杂草检测模型经过预训练和微调，能够高效准确地识别土地杂草植物
。
[0011]进一步地，所述轻量化杂草检测模型的总损失函数由分类损失
、
位置回归损失和置信度损失三部分组成，分类损失表示对目标进行类别划分时产生的偏差，位置回归损失表示对目标具体位置定位产生的偏差，置信度损失表示预测类别信息时的概率大小损失，总损失函数计算公式表示为：
[0012][0013]其中：
P
i
、t
i
、t
j
分别表示分类损失
、
位置回归损失和置信度损失，
L
total
({P
i
},{t
i
}
，
{t
j
})
即为三者的总损失；识别结果中检测到的杂草目标为正样本，其他目标为负样本，
i
表示第
i
个正样本
、j
表示包括正样本和负样本在内的第
j
个任意样本，
N
pos
表示正样本数量；
L
cls
和
L
reg
只计算正样本的损失，
L
obg
既计算正样本的损失也计算负样本的损失；
[0014]L
cls
和
L
obg
采用交叉熵损失函数，表示为：
[0015]CE(p
，
y)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种泵动喷剂式自动除草无人车，其特征在于，包括车体
(1)、
喷药装置
(2)、
控制装置
(3)、
识别装置
(4)、
滑动装置
(5)、
驱动装置
(6)
和电池组
(7)
；所述车体
(1)
上平行设有至少两对支腿，每条支腿底端均安装有一组驱动装置
(6)
，所述驱动装置
(6)
用于带动车体
(1)
移动；所述喷药装置
(2)
包括药剂箱
(201)、
输液管
(202)、
喷剂泵
(203)、
喷剂泵电机
(204)
和高压喷嘴
(205)
，所述药剂箱
(201)
固定安装在车体
(1)
上；所述喷剂泵
(203)
设有若干，每个喷剂泵
(203)
均由一个喷剂泵电机
(204)
控制并安装有一个高压喷嘴
(205)
；所有喷剂泵
(203)
均通过输液管
(202)
与药剂箱
(201)
连通，且均安装在滑动装置
(5)
上，并由滑动装置
(5)
带动在车体
(1)
上滑动；所述药剂箱
(201)
上固定安装有液位传感器，用于实时测量药剂箱
(201)
内剩余药剂的液位；所述控制装置
(3)
包括控制端和控制手柄，所述控制端固定安装在车体
(1)
上并与控制手柄
、
识别装置
(4)
无线通信连接，所述控制端还与液位传感器
、
喷剂泵电机
(204)、
滑动装置
(5)、
驱动装置
(6)、
电池组
(7)
电性连接；所述识别装置
(4)
以可拆卸的方式安装在车体
(1)
上；所述电池组
(7)
固定安装在车体
(1)
上，用于为整个自动除草无人车提供电力；识别装置
(4)
采集土地图像数据并进行分析处理，然后将处理好的信息传递给控制端，控制端根据传递来的信息来控制喷剂泵电机
(204)、
滑动装置
(5)
和驱动装置
(6)。2.
根据权利要求1所述一种泵动喷剂式自动除草无人车，其特征在于，所述滑动装置
(5)
包括步进电机
(501)、
传动带
(502)、
传动轮
(503)、
滑轨
(504)
和滑动架
(505)
；所述喷剂泵
(203)
固定安装在滑动架
(505)
上
;
所述滑轨
(504)
固定安装在车体
(1)
上，且滑轨
(504)
上滑动安装有至少一个滑块，所述滑动架
(505)
与滑块固定连接；所述传动轮
(503)
设有两个且均转动安装在车体上，并通过传动带
(502)
同步套设连接；所述滑动架
(505)
与传动带
(502)
固定连接；所述步进电机
(501)
固定安装在车体
(1)
上，其输出端与其中一个传动轮
(503)
同轴固定连接，且所述步进电机
(501)
与电池组
(7)
电性连接
。3.
根据权利要求2所述一种泵动喷剂式自动除草无人车，其特征在于，每个所述驱动装置
(6)
均包括驱动轮
(601)、
直流减速电机
(602)
和减震结构
(603)
；所述减震结构
(603)
固定安装在车体
(1)
的支腿上；所述驱动轮
(601)
至少设有一个，均转动安装在所述减震结构
(603)
上，且均与所述直流减速电机
(602)
的输出端同轴固定连接；所述直流减速电机
(602)
固定安装在所述减震结构
(603)
上，并与控制端电性连接，且与电池组
(7)
电性连接
。4.
根据权利要求3所述一种泵动喷剂式自动除草无人车，其特征在于，所述控制端包括主控制器
、
供电模块
、
无线通信模块和电机驱动模块；所述主控制器与供电模块
、
无线通信模块
、
电机驱动模块
、
液位传感器电性连接，且主控制器与识别装置
(4)
无线通信连接并接收识别装置
(4)
发送的识别结果；所述供电模块还与电池组
(7)
电性连接，且与无线通信模块
、
电机驱动模块电性连接，用于为主控制器
、
无线通信模块和电机驱动模块供电；所述无线通信模块与控制手柄无线通信连接；所述电机驱动模块与喷剂泵电机
(204)、
步进电机
(501)、
直流减速电机
(602)
电性连接
。5.
根据权利要求4所述一种泵动喷剂式自动除草无人车，其特征在于，所述识别装置
(4)
包括摄像组件和识别终端；所述摄像组件与所述识别终端电性连接；所述摄像组件采集土地图像数据并将图像数据传递给所述识别终端；所述识别终端上搭载轻量化杂草检测模型，轻量化杂草检测模型能够对图像数据进行实时杂草目标识别并输出杂草在图像中的平面坐标，识别终端向主控制器输出杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，卢阳旭，柯澳，黄强燕，郭志强，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：