[发明专利]一种田间棉花智能精准打顶装置

权利要求书

1.一种田间棉花智能精准打顶装置，用于实现棉花打顶后的二次检测及去顶作业，其特征在于，该田间棉花智能精准打顶装置包括田间移动平台、三自由度打顶机械臂、深度相机A、深度相机B、田间移动平台控制器和微型深度学习板卡；所述田间移动平台用于承载包括三自由度打顶机械臂、深度相机A、深度相机B、田间移动平台控制器和微型深度学习板卡在内的组件，可自主进行田间移动；所述三自由度打顶机械臂安装于所述田间移动平台的底面中心位置，其末端可到达可及范围内任意空间点处；所述深度相机A沿所述田间移动平台行进方向，设置于所述三自由度打顶机械臂安装点的前侧，用于检测所述三自由度打顶机械臂所能覆盖全部打顶区域的前半部，识别区域内棉花顶芽，为所述三自由度打顶机械臂提供首次打顶依据；所述深度相机B沿所述田间移动平台行进方向，设置于所述三自由度打顶机械臂安装点的后侧，用于检测所述三自由度打顶机械臂所能覆盖全部打顶区域的后半部，用于对已进行打顶作业的区域进行二次检测，识别其中未能成功打顶的棉花顶芽，为所述三自由度打顶机械臂提供二次打顶依据；所述田间移动平台控制器用于控制及反馈所述田间移动平台的运动速度和姿态信息；所述微型深度学习板卡用于获取深度相机A和深度相机B的采集数据，进行实时处理，并将处理结果发送至所述田间移动平台控制器，以控制棉花打顶和二次打顶作业的精准执行；所述微型深度学习板卡用于处理深度相机A和深度相机B的数据，并采用改进型深度学习网络分别提取深度相机A和深度相机B所采集图像中的各棉花顶芽区域，且以检测到的各棉花顶芽区域的中心点位置信息作为该棉花顶芽的位置，获取各棉花顶芽相对于所述三自由度打顶机械臂的三维空间位置，并将包括棉花顶芽数量、各顶芽三维空间位置、顶芽识别算法耗时在内的多个参数发送至田间移动平台控制器；田间移动平台控制器根据接收的信息，采用不同的控制策略，控制田间移动平台及三自由度打顶机械臂配合进行棉花打顶作业。

2.根据权利要求1所述的棉花智能精准打顶装置，其特征在于，深度相机A、深度相机B及三自由度打顶机械臂安装于同一水平面，且三者的相对位置固定不变。

3.根据权利要求1所述的棉花智能精准打顶装置，其特征在于，所述三自由度机械臂末端安装棉花顶芽切割刀片，针对检测到的棉花顶芽目标通过物理切除的方式去顶。

4.根据权利要求1所述的棉花智能精准打顶装置，其特征在于，所述微型深度学习板卡分别计算深度相机A和深度相机B所采集图像中心区域内各棉花顶芽的数量，并根据数量多少，通过田间移动平台控制器控制田间移动平台的移动速度，并结合顶芽识别算法耗时及三自由度打顶机械臂末端由当前位置运动至目标位置处所需时间，对机械臂的三维空间位置进行补偿调整，以保证田间移动平台移动过程动态打顶精度。

5.根据权利要求4所述的棉花智能精准打顶装置，其特征在于，对田间移动平台的移动速度进行控制，具体采用如下方式，

其中，V为田间移动平台的实时移动速度，a为深度相机A所识别棉花顶芽数量，b为深度相机B所识别棉花顶芽数量，V₀为常数，可人工设置，不超过0.3m/s。