作物间变量喷施作业机器人及控制设计

发布时间：2020-03-20 22:36

【摘要】：随着“精准农业”和“智能农业”概念的提出,信息和计算机技术、传感器技术等不断融入到农业生产中,提高了农业作业效率,减少了生产成本,通过科学技术达到“智慧农业”的目的。近年来,农业机器人或者农业作业系统是一个研究热点,有的研究成果已经投入到农业生产中。因此本文设计一种作物间施肥喷药控制系统。本文首先设计了喷施作业系统的总体方案。主要对整个系统的使用场景和目的及其功能进行合理的考虑和分析,确定了作业系统的喷施控制方案,介绍了系统的工作原理,确定了喷施机器人的技术参数。其次设计了喷施作业控制系统,详细介绍了硬件系统、软件系统和控制算法设计以及仿真。硬件分为上位机和下位机系统,重点介绍了下位机的硬件选择,下位机微控制器采用的是STM32F103RCT6处理器;无线通信模块包括基于Lora技术的数字信号无线传输模块和5.8G无线图像传输模块;喷施控制模块包括采集距离信息的植株接近探测器和采集速度信息的测速传感器,吸液泵电机及其驱动模块。软件系统包括模糊控制软件设计和喷施控制软件系统。控制算法采用模糊控制设计了双输入单输出的模糊控制器并进行了仿真。然后基于图像处理技术对玉米叶部的病害程度进行了研究。采用中值滤波和边缘检测的方法分别进行图像平滑和锐化的处理,通过颜色模型转换消除光照影响,采用阈值法进行图像分割,利用像素法提取面积的形状特征参数并完成病害程度的计算。本文使用MATLAB(2014a)软件进行图像处理。最后进行了喷施系统的实验以及对使用系统的效益进行了分析。实验包括系统的搭建和功能测试,测试表明系统能够实现图像传输和采集,同时根据采集的信息进行变量喷洒控制。分析表明系统能够减少喷药量,产生可观的综合效益。
【图文】：

原型,作物,摄像头,喷头

图 1-1 除草机器人原型Fig.1-1 Herbicidal robot prototype伊州大学的 Lei Tian[18,19]等人研制了一种基于统。该系统安装有摄像头监控采集作物图像，喷头负责 1 行作物。当系统前进作业时，计算

机器视觉,决策系统,田间作业机械,作物

图 1-2 基于机器视觉的精确喷药决策系统Fig.1-2 Precision Injection Decision System Based on Machine Visnd[22]等人研制了一种田间作业机械系统。该系统对于田间，系统采用 Hough 变换来定位作物行，对于不同大小的作
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S126

【参考文献】