[发明专利]一种田间棉花智能精准打顶装置

说明书

本发明涉及一种田间棉花智能精准打顶装置。现有的棉花打顶装置在田间环境下打顶作业时难以完全兼顾打顶效率和打顶精度，常常存在打不准和漏打的情形。本发明的打顶装置通过一个深度相机进行田间环境棉花顶芽识别并控制机械臂完成打顶作业，并通过另一个深度相机对已作业区域进行二次检测和打顶作业，降低漏打棉花顶芽数量。与此同时，根据所检测的棉花顶芽数量和三维空间位置，自动实时调整棉花打顶装置的运行速度并对打顶机械臂位置进行补偿校准，按X轴坐标顺序挨个进行打顶作业，实现动态作业过程的棉花顶芽精准打顶作业，大大提高棉花顶芽打顶精度和效率。

技术领域

本发明属于农业自动化领域，具体涉及一种田间棉花智能精准打顶装置，用于田间环境棉花顶芽精准高效打顶。

背景技术

棉花具有无限生长的习性，顶端优势明显。通过摘除顶心，能控制主茎的生长，协调营养生长与生殖生长，促使养分更多的运向果枝，供应结实器官，减少无效果枝。目前，棉花打顶技术有人工打顶、机械打顶、化学打顶等三种。随着农业可持续性发展需求，迫切需要能够实现田间棉花自动、高效、精准的打顶方法。目前，新疆石河子大学团队针对棉花打顶关键技术开展了相关研究，如论文“棉花打顶机棉株高度识别技术的研究”(沈晓晨，2018)，“基于机器视觉技术的棉株识别系统研究”(瞿端阳，2013)等，针对盆栽棉花，基于双目视觉技术从侧面拍照进行棉株定位和棉株高度计算，为棉花打顶机构的高度调节提供依据。但其采用侧面成像，定位目标为棉株而非待去顶的对象。发明专利“一种田间棉花自动打顶装置”(202010606347.6)提出了一种基于深度学习及并联机械臂的棉花打顶方案，但未考虑一次打顶失败后的补打措施。

本发明提出一种田间棉花智能精准打顶装置，可实现棉花打顶后的二次检测及去顶作业，有效解决智能打顶装置一次打顶作业过程不可避免发生打顶失败的情况，大大提高打顶精度。同时，实现了动态打顶过程作业速度自适应调控和打顶机械臂末端位置自动补偿，进一步提高打顶成功率和效率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种田间棉花智能精准打顶装置。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了如下技术方案，提出了一种田间棉花智能精准打顶装置，技术方案具体如下。

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。

更具体地，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。

更具体地，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。