温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人

本技术涉及设施农业，尤其涉及一种温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人。

背景技术：

1、黄瓜是我国温室蔬菜种植的代表性作物之一，其生长周期较长，病害较多，其中受害影响最大的是叶片。叶部病害不仅严重影响着黄瓜的质量和产量，而且会引起农药的大量投入和防治费用的上升，增加生产成本，影响黄瓜无公害绿色化生产，给生态环境带来压力，同时存在潜在的食品安全和健康风险。因此，尽早发现黄瓜病害对提升黄瓜品质和产量，减少经济损失意义重大。

2、目前，传统温室黄瓜病害巡检和识别方式主要分为以下几种，一是人工检测，人工观察症状、手动记录，结合病害呈现的症状和经验进行识别。这些方法对检测人员经验要求高，劳动强度大，主观性强，容易产生误判，进而给生产造成损失。二是实验室培养方法，结合病原菌的形态特征以及培养性状进行识别，这种方法专业性强，对专业知识的要求高，不适合普通的种植户，而且识别时间较长。三是高光谱方法，该方法利用病斑处表现出的特异光谱特征能够在症状不明显的时候进行准确识别，具有早期识别的优势，但是缺点是高光谱在室外检测中容易受到环境影响，且设备昂贵。

3、计算机视觉技术利用一定的算法完成对图像的处理和分析，对图像中的客观对象构建明确而有意义的描述。随着计算机视觉技术的快速发展和在众多领域的普及应用，采用计算机视觉技术进行温室黄瓜病害巡检和识别是基于以下条件：

4、一是由植物病理学知识可知，大部分黄瓜病害会在叶片上表现出症状，黄瓜染病后会导致叶片细胞内部的色素含量、细胞间隙和水分含量发生改变，使得叶片的外部形态产生明显变化进而显现为病斑。病斑与健康叶在颜色、形状、纹理等方面不同，从而形成可区分性特征，这是使用计算机视觉进行病害识别的基础；二是rgb图像具有病害视觉特征丰富，获取成本低的特点；三是基于深度学习的视觉检测和识别模型逐步成熟，检测的准确率能够满足实际的应用要求。

5、通常温室植物病害自动巡检机器人主要由移动平台、摄像头和病害识别系统三部分构成。目前，已有的温室植物病害自动巡检机器人多为履带式自动小车，装备有一定数量自由度的机械臂，在机械臂上安装有摄像头，采集叶片图像然后进行检测分析。履带式自动小车的弊端在于转弯半径过大，转弯时间长，效率低。多自由度的机械臂控制复杂，可靠性差。病害识别系统部署在云端或上位机，摄像头采集的图像需要经过网络传输到云端或上位机才能进行病害识别，浪费了传输带宽并加大了时延。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本实用新型实施例提供一种温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人。

2、本实用新型提供一种温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，包括：

3、轮式移动平台、升降装置、第一采集装置、第二采集装置、识别装置和第三采集装置；

4、所述第一采集装置和所述第二采集装置均设置在所述升降装置上；

5、所述升降装置、所述识别装置和所述第三采集装置均设置在所述轮式移动平台上；

6、所述轮式移动平台，用于在温室内按照预设路径进行移动；

7、所述升降装置，用于驱动所述第一采集装置和所述第二采集装置向上或向下移动；

8、所述第一采集装置和所述第二采集装置，用于采集温室黄瓜植株的叶片图像；

9、所述识别装置，用于在确定所述叶片图像中存在病斑的情况下，识别所述叶片图像对应的病害类型；

10、所述第三采集装置，用于采集存在病斑的叶片图像对应的植株的位置图像。

11、在一些实施例中，所述轮式移动平台，包括：

12、行走驱动系统、行走轮、导航装置和动力装置；

13、所述导航装置，用于探测温室内的环境信息；

14、所述动力装置，用于基于所述环境信息进行地图构建，生成所述预设路径；

15、所述行走驱动系统，用于基于所述预设路径，控制所述行走轮的转动姿态。

16、在一些实施例中，所述导航装置，包括：

17、激光雷达和惯性测量单元；

18、所述激光雷达，用于探测温室内的环境信息；

19、所述惯性测量单元，用于测量所述轮式移动平台的加速度与角速度。

20、在一些实施例中，所述动力装置，包括：

21、移动控制器；

22、所述移动控制器与所述激光雷达连接；

23、所述移动控制器，用于基于所述环境信息进行地图构建，生成所述预设路径。

24、在一些实施例中，所述移动控制器与所述惯性测量单元连接；

25、所述移动控制器，用于基于所述加速度与角速度，控制所述轮式移动平台的运动位姿。

26、在一些实施例中，所述升降装置，包括：

27、升降台、步进电机、滑动轨道、丝杠、上端限位器、下端限位器、第一升降臂和第二升降臂；

28、所述升降台滑动安装在所述滑动轨道上；

29、所述升降台与所述丝杠螺纹连接；

30、所述丝杠转动安装在所述轮式移动平台上，所述丝杠与所述步进电机的输出端驱动连接；

31、所述上端限位器设置在所述滑动轨道的上端，所述下端限位器设置在所述滑动轨道的下端；

32、所述第一升降臂和所述第二升降臂均安装在所述升降台上。

33、在一些实施例中，所述第一升降臂与所述第一采集装置连接；

34、所述第二升降臂与所述第二采集装置连接。

35、在一些实施例中，所述识别装置分别与所述第一采集装置、所述第二采集装置和所述第三采集装置连接。

36、在一些实施例中，所述第一采集装置和所述第二采集装置均为带云台的rgb摄像头。

37、本实用新型提供的温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，通过轮式移动平台在温室内按照预设路径进行移动，行走灵活，可满足黄瓜行间有限空间的行走和转弯条件，监测效率大幅提高，实现对温室黄瓜叶部病害的自动巡检和识别，实现了黄瓜病害的早期发现和预警的目的，为最大程度降低病害损失提供技术支持。

技术特征：

1.一种温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，其特征在于，所述轮式移动平台，包括：

3.根据权利要求2所述的温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，其特征在于，所述导航装置，包括：

4.根据权利要求3所述的温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，其特征在于，所述动力装置，包括：

5.根据权利要求4所述的温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，其特征在于，所述升降装置，包括：

7.根据权利要求6所述的温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，其特征在于，

9.根据权利要求1至8任一项所述的温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，其特征在于，

技术总结本技术涉及设施农业技术领域，提供一种温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，包括：轮式移动平台、升降装置、第一采集装置、第二采集装置、识别装置和第三采集装置；轮式移动平台，用于在温室内按照预设路径进行移动；升降装置，用于驱动第一采集装置和第二采集装置向上或向下移动；第一采集装置和第二采集装置，用于采集温室黄瓜植株的叶片图像；识别装置，用于在确定叶片图像中存在病斑的情况下，识别叶片图像对应的病害类型。本技术提供的温室黄瓜叶部病害自动巡检与识别机器人，通过轮式移动平台在温室内按照预设路径进行移动，可满足黄瓜行间有限空间的行走和转弯条件，监测效率大幅提高。技术研发人员：缪祎晟,郭旺,段丹丹受保护的技术使用者：北京市农林科学院信息技术研究中心技术研发日：20230928技术公布日：2024/6/2