《提质增效智能喷药机器人关键技术与应用》

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所属科学技术领域及简要背景:

提质增效智能喷药机器人被广泛应用于农业领域,属于农业机械服务业。该项目为了解决广西以背负式手动喷雾器为主,无法实现人体和农药分离,造成人体伤害、浪费农药工作效率低等诸多问题;以及针对现代科技农业中,无人植保机喷施果树的过程中只能向上喷施导致喷药不均的问题,河池学院联合广西大学、富川富兴果蔬有限责任公司开展智能喷药机器人关键技术的研究,并进行了推广应用。

主要技术内容:

以改进人工鱼群算法和多机器人定位与导航为研究对象,采用人工鱼群的某些行为与多机器人系统定位与导航的一些行为进行共性对比,确定了提质增效智能喷药机器人的关键技术,提出适应动态环境下的多机器人系统的定位和导航策略;建立了无线传感网络下的多机器人协调控制系统,实现了在动态环境变化时,多机器人仍能较好防止任务冲突和路径冲突,完成任务协作,行为调节、编队、定位和导航。

以改进人工鱼群算法和多机器人定位与导航取得的科技成果为理论基础,研究出一种基于WiFi无线控制的智能喷药机器人。该机器人包括视频采集装置、移动设备终端、系统控制部分和喷雾装置。其中,系统控制部分包括小车模块、WiFi模块、单片机模块、驱动模块和避障模块。

项目创新点:

通过使用改进后的人工鱼群算法,实现智能喷药机器人的定位和导航,通过无线WiFi网络发送到智能手机控制终端,在智能手机控制端实时监控机器人周围环境,以智能手机APP软件发送控制指令,准确控制机器人沿着正确路线行走,并对作物进行喷雾,提高工作效率,避免人工直接接触农药,减少农药对人体的伤害。

智能喷药机器人包含有升降装置,可以将丝杆的旋转运动转换为丝杆螺母的直线运动,实现喷药高度的选择,即可以上下喷施果树,实现彻底均匀喷药,提高工作效率。

技术指标:该技术成果整体达到国内领先水平;获得广西自然科学基金立项1项,申请并获得了发明专利2项,软件著作权1项,且发表了14篇学术论文,被EI检索12篇,中文核心期刊2篇。

促进行业科技进步作用:成果广泛应用于广西农业机械服务业,大力促进了广西现代农业的发展。项目从定位、导航、互联网、人工智能控制系统等方面进行研究及创新,对促进智能喷药机器人关键技术发展有重大推动作用,项目成果具有广阔的应用前景和应用价值。

推广应用及效益情况:项目成果在贺州市富川富兴果蔬有限责任公司得到中试生产及应用推广,累计推广面积4000亩。项目实施期间累计节省开支182.8万元。

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