一种仿生微型农业机器人装置

1.本公开涉及农作物技术领域，尤其涉及一种仿生微型农业机器人装置。


背景技术：

2.由于温室种植的技术发展，现今很多作物都种植在温室中，但是温室中因为空间狭小，对作物的检测不适合采用无人机等空中设备，这极大限制了对温室内作物生长状态信息的获取，目前的检测装置无法穿梭在植物的枝叶中间来检测植物长势和植物病害，而且也不能去叶片背面找寻疾病的发源点。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本公开提供了一种仿生微型农业机器人装置。
4.本公开提供了一种仿生微型农业机器人装置，包括装置本体、飞行装置、摄像组件、驱动组件和吸附件；
5.飞行装置设有两个，两个飞行装置对称设置在装置本体的两侧，以带动装置本体飞行或滑行；
6.驱动组件包括两个太阳能组件，两个太阳能组件对称设置在装置本体远离飞行装置的一侧，以为飞行装置和摄像组件供能；
7.吸附件设有两个，两个吸附件分别设置在装置本体的底部和装置本体靠近驱动组件的一端，并且吸附件具有弹性，以柔性吸附在作物的表面；
8.摄像组件包括第一摄像部和第二摄像部，第一摄像部设置在装置本体的底部，第二摄像部设置在装置本体靠近驱动组件的一端，第一摄像部用以获取地面信息，第二摄像部用以获取作物的表面信息。
9.可选地，飞行装置为翼状结构，翼状结构的延伸方向与装置本体的长度方向呈夹角设置。
10.可选地，吸附件为碗状气垫结构，碗状气垫结构的凹陷部朝向远离装置本体的方向设置。
11.可选地，太阳能组件包括太阳能电板，太阳能电板的向光侧铺设第一玻璃层，太阳能电板的背光侧铺设第二玻璃层，第一玻璃层和第二玻璃层均弯曲设置，第一玻璃层、太阳能电板和第二玻璃层共同组成流线型的太阳能组件。
12.可选地，驱动组件还包括电池组件，电池组件的一端电连接太阳能组件，电池组件的另一端连接飞行装置和摄像组件，共同组成充电回路，太阳能组件产生的电能由电池组件储存起来并由电能驱动飞行装置和摄像组件。
13.可选地，装置本体的内部设有控制器，控制器与摄像组件电连接，摄像组件采集的图片信息传递至控制器；
14.控制器判断第一摄像部采集的图片信息并且发出控制信号至飞行装置，以控制飞行装置移动至目标位置；
15.第二摄像部采集的图片信息传递至控制器，控制器用以判断作物的病害信息。
16.可选地，装置本体上还设有多个光谱传感器，光谱传感器用于采集装置本体下方和侧面的采集区域的光谱图像信息，光谱传感器与采集区域一一对应，光谱传感器与控制器电连接，控制器判断光谱传感器采集的图像信息并且发出控制信号至飞行装置，以控制飞行装置避开作物藤蔓。
17.可选地，光谱传感器设有8个。
18.可选地，第一摄像部和第二摄像部均为微距摄像头。
19.可选地，机械爪装置的宽度为7mm。
20.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
21.本公开中的飞行装置、摄像组件、驱动装置和吸附件均连接在装置本体上，吸附件能够吸附在作物的光滑表面，便于本公开针对作物进行检测工作，驱动组件包括太阳能组件，能够将太阳能转化为电能，用于为其余装置供能，包括可以为飞行装置供能，在完成一株作物的检测后，带动飞行装置的运动，以从一株作物飞行至另一株作物，在飞行过程中，摄像组件也会起到作用，第一摄像部获取地面信息，以进行导航，在吸附件吸附到作物表面时，第二摄像部可以采集作物表面信息，对作物病害进行检测。本公开提供了一种太阳能驱动的农业机器人装置，通过飞行装置、摄像组件、驱动装置和吸附件的设置，本公开能飞能走，陆空两用，能够对农作物长势及病虫害进行动态监控。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
23.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本公开实施例所述仿生微型农业机器人装置整体结构图；
25.图2为本公开实施例所述仿生微型农业机器人装置侧视图。
26.其中，1、装置本体；2、飞行装置；3、摄像组件；31、第一摄像部；32、第二摄像部；4、驱动组件；5、吸附件。
具体实施方式
27.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.本公开提供了一种仿生微型农业机器人装置，包括装置本体1、飞行装置2、摄像组件3、驱动组件4和吸附件5；飞行装置2设有两个，两个飞行装置2对称设置在装置本体1的两侧，以带动装置本体1飞行或滑行；驱动组件4包括两个太阳能组件，两个太阳能组件对称设
置在装置本体1远离飞行装置2的一侧，以为飞行装置2和摄像组件3供能；吸附件5设有两个，两个吸附件5分别设置在装置本体1的底部和装置本体1靠近驱动组件4的一端，并且吸附件5具有弹性，以柔性吸附在作物的表面；摄像组件3包括第一摄像部31和第二摄像部32，第一摄像部31设置在装置本体1的底部，第二摄像部32设置在装置本体1靠近驱动组件4的一端，第一摄像部31用以获取地面信息，第二摄像部32用以获取作物的表面信息。
30.本实施例中的飞行装置2、摄像组件3、驱动装置和吸附件5均连接在装置本体1上，吸附件5能够吸附在作物的光滑表面，例如吸附在番茄果实的表面，便于本实施例针对作物进行检测工作，驱动组件4包括太阳能组件，能够将太阳能转化为电能，用于为其余装置供能，比如可以为飞行装置2供能，在完成一株作物的检测后，带动飞行装置2的运动，以从一株作物飞行至另一株作物，当然本实施例的飞行装置2较为简单，只可以完成短距离的飞行或滑行，在飞行过程中，摄像组件3也会起到作用，第一摄像部31获取地面信息，以进行导航，在吸附件5吸附到作物表面时，第二摄像部32可以采集作物表面信息，对作物病害进行检测。
31.本实施例提供了一种太阳能驱动的农业机器人装置，通过吸附件5的设置，本实施例能够吸附在光滑的果实上，便于进行下一步的检测工作，摄像组件3收集作物表面的图片信息，以完成对作物病害进行检测的工作，然后飞行装置2带动装置本体1飞行，以使机器人装置能够从一株作物到达下一株作物，进行下一株作物的检测，对农作物长势及病虫害进行动态监控。
32.在本实施例中，飞行装置2为翼状结构，翼状结构的延伸方向与装置本体1的长度方向呈夹角设置。如图1所示，本实施例中的飞行装置2类似于透明蝉翼，是通过仿生学知识按照自然届中的扑翼昆虫进行设计的，飞行装置2具有骨架结构和蝉翼薄膜，其中，骨架结构是由碳纤维制成，蝉翼薄膜是由pet聚酯膜制成，共同组成类似于蝉翼的结构，最终实现飞行装置2的飞行和滑行功能。此外，自然界中的蝉翼会与虫身呈一定夹角，仿生的飞行装置2也要与装置本体1的长度方向呈夹角设置，以实现飞行功能。
33.具体到吸附件5，吸附件5为碗状气垫结构，碗状气垫结构的凹陷部朝向远离装置本体1的方向设置。本实施例中的吸附件5为碗状结构，在与作物表面接触后瞬间碰撞形成负压，能起到吸附光滑表面作用，例如落在西红柿等光滑果实的表面。而且吸附件5还是气垫结构，气垫结构通过充气和放气，可以在作物的光滑表面缓慢地滑行，以实现在同一株作物的多处位置均能进行检测的目的。
34.在本实施例中，太阳能组件包括太阳能电板，太阳能电板的向光侧铺设第一玻璃层，太阳能电板的背光侧铺设第二玻璃层，第一玻璃层和第二玻璃层均弯曲设置，第一玻璃层、太阳能电板和第二玻璃层共同组成流线型的太阳能组件。
35.在上述实施例中，采用第一玻璃层和第二玻璃层来作为太阳能组件的封装层，第一玻璃层和第二玻璃层均是流线型的硬质结构，流线型设置可以收集来自不同位置的太阳光，硬质结构提高了整个太阳能组件的防撞性能和可靠性。此外，本实施例中的太阳能电板包括多个，多个太阳能电板之间的间距也可以加大，使得太阳能组件具有更大的弯曲空间，进一步提高了整个太阳能组件的采光效率。
36.通过将太阳能组件设置为流线型结构，在飞行装置2的飞行过程中，太阳能组件还会起到导流作用，有效地降低飞行过程中的空气阻力，使得飞行过程更加顺畅。
37.在本实施例中，驱动组件4还包括电池组件，电池组件的一端电连接太阳能组件，电池组件的另一端连接飞行装置2和摄像组件3，共同组成充电回路，太阳能组件产生的电能由电池组件储存起来并由电能驱动飞行装置2和摄像组件3。太阳能组件会先对锂电池充电，然后通过锂电池的放电驱动飞行装置2和摄像组件3的运转。
38.此外，装置本体1的内部设有控制器，控制器与摄像组件3电连接，摄像组件3采集的图片信息传递至控制器；控制器判断第一摄像部31采集的图片信息并且发出控制信号至飞行装置2，以控制飞行装置2移动至目标位置；第二摄像部32采集的图片信息传递至控制器，控制器用以判断作物的病害信息。
39.当吸附件5吸附在作物的光滑表面时，第二摄像部32开始对作物的表面图像进行采集，以通过作物的表面信息显示作物是否健康，是否存在病虫害。而且，装置本体1上不仅有第二摄像部32，还有第一摄像部31，第二摄像部32采集作物的表面信息，而第一摄像部31用于采集地面信息，用于在完成一株作物的检测后，为装置本体1飞行至下一株作物进行导航。
40.此外，在其他实施例中，还可以将第二摄像部32替换为温度传感器，捕捉作物表面的温度信息传输至控制器，控制器判断作物的表面温度是否正常，这相较于第二摄像部32将会更加简单，可以更方便地判断植物的病虫害和生长状态信息。
41.具体到摄像组件3，第一摄像部31和第二摄像部32均为微距摄像头，微距摄像头是一种用于微距摄影的摄像头，应用在花卉、昆虫等微小物体的摄影中十分合适，本实施例需要对作物的果实和叶片等摄像，因此，本实施例中选择微距摄像头。
42.为了避免机器人装置在飞行过程中被藤蔓缠住，阻挡前进路线，在本实施例中，装置本体1上还设有多个光谱传感器，光谱传感器用于采集装置本体1下方和侧面的采集区域的光谱图像信息，光谱传感器与采集区域一一对应，在作物的每个采集区域都会有一组反射光信号，光谱传感器与控制器电连接，控制器判断光谱传感器采集的图像信息并且发出控制信号至飞行装置2，以控制飞行装置2避开作物藤蔓。光谱传感器可以有效获取作物采集区域的反射光信号，通过反射光信号利用控制器来判断采集区域是否具有藤蔓，然后控制器控制飞行装置2避开作物藤蔓。
43.在上述实施例中，光谱传感器设有8个，8个光谱传感器均匀分布在装置本体1的底部和侧面，以判断装置本体1的下方和侧方是否有藤蔓，进而控制飞行装置2避开藤蔓。本实施例中的光谱传感器用以避开藤蔓，第一摄像部31用以导航控制飞行装置2到达指定的作物位置，二者结合，既能够控制飞行装置2到达目标位置，又能避免飞行装置2在飞行过程中被作物藤蔓缠绕，影响飞行过程。
44.此外，本实施例中机械爪装置的宽度为7mm，整体结构十分微小，利于穿梭在温室狭小的空间中。
45.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除
在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
46.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种仿生微型农业机器人装置，其特征在于，包括装置本体(1)、飞行装置(2)、摄像组件(3)、驱动组件(4)和吸附件(5)；所述飞行装置(2)设有两个，两个所述飞行装置(2)对称设置在所述装置本体(1)的两侧，以带动所述装置本体(1)飞行或滑行；所述驱动组件(4)包括两个太阳能组件，两个所述太阳能组件对称设置在装置本体(1)远离所述飞行装置(2)的一侧，以为所述飞行装置(2)和所述摄像组件(3)供能；所述吸附件(5)设有两个，两个所述吸附件(5)分别设置在所述装置本体(1)的底部和所述装置本体(1)靠近所述驱动组件(4)的一端，并且所述吸附件(5)具有弹性，以柔性吸附在作物的表面；所述摄像组件(3)包括第一摄像部(31)和第二摄像部(32)，所述第一摄像部(31)设置在所述装置本体(1)的底部，所述第二摄像部(32)设置在所述装置本体(1)靠近所述驱动组件(4)的一端，所述第一摄像部(31)用以获取地面信息，所述第二摄像部(32)用以获取作物的表面信息。2.根据权利要求1所述的仿生微型农业机器人装置，其特征在于，所述飞行装置(2)为翼状结构，所述翼状结构的延伸方向与所述装置本体(1)的长度方向呈夹角设置。3.根据权利要求1所述的仿生微型农业机器人装置，其特征在于，所述吸附件(5)为碗状气垫结构，所述碗状气垫结构的凹陷部朝向远离所述装置本体(1)的方向设置。4.根据权利要求1所述的仿生微型农业机器人装置，其特征在于，所述太阳能组件包括太阳能电板，所述太阳能电板的向光侧铺设第一玻璃层，所述太阳能电板的背光侧铺设第二玻璃层，所述第一玻璃层和所述第二玻璃层均弯曲设置，所述第一玻璃层、所述太阳能电板和所述第二玻璃层共同组成流线型的太阳能组件。5.根据权利要求1所述的仿生微型农业机器人装置，其特征在于，所述驱动组件(4)还包括电池组件，所述电池组件的一端电连接所述太阳能组件，所述电池组件的另一端连接所述飞行装置(2)和所述摄像组件(3)，共同组成充电回路，所述太阳能组件产生的电能由所述电池组件储存起来并由所述电能驱动所述飞行装置(2)和所述摄像组件(3)。6.根据权利要求1所述的仿生微型农业机器人装置，其特征在于，所述装置本体(1)的内部设有控制器，所述控制器与所述摄像组件(3)电连接，所述摄像组件(3)采集的图片信息传递至所述控制器；所述控制器判断所述第一摄像部(31)采集的图片信息并且发出控制信号至所述飞行装置(2)，以控制所述飞行装置(2)移动至目标位置；所述第二摄像部(32)采集的图片信息传递至所述控制器，所述控制器用以判断作物的病害信息。7.根据权利要求6所述的仿生微型农业机器人装置，其特征在于，所述装置本体(1)上还设有多个光谱传感器，所述光谱传感器用于采集所述装置本体(1)下方和侧面的采集区域的光谱图像信息，所述光谱传感器与所述采集区域一一对应；所述光谱传感器与所述控制器电连接，所述控制器判断所述光谱传感器采集的图像信息并且发出控制信号至所述飞行装置(2)，以控制所述飞行装置(2)避开作物藤蔓。8.根据权利要求7所述的仿生微型农业机器人装置，其特征在于，所述光谱传感器设有8个。
9.根据权利要求1所述的仿生微型农业机器人装置，其特征在于，所述第一摄像部和第二摄像部均为微距摄像头。10.根据权利要求1所述的仿生微型农业机器人装置，其特征在于，所述机械爪装置的宽度为7mm。

技术总结
本公开涉及农作物技术领域，尤其涉及一种仿生微型农业机器人装置，两个飞行装置对称设置在装置本体的两侧，以带动装置本体飞行或滑行；驱动组件包括太阳能组件，两个太阳能组件对称设置在装置本体远离飞行装置的一侧，以进行供能；两个吸附件分别设置在装置本体的底部和装置本体靠近驱动组件的一端，并且吸附件具有弹性，以柔性吸附在作物的表面；摄像组件包括第一摄像部和第二摄像部，第一摄像部设置在装置本体的底部，第二摄像部设置在装置本体靠近驱动组件的一端，第一摄像部用以获取地面信息，第二摄像部用以获取作物的表面信息。通过上述设置，本公开能飞能走，陆空两用，能够对农作物长势及病虫害进行动态监控。作物长势及病虫害进行动态监控。作物长势及病虫害进行动态监控。


技术研发人员：马伟
受保护的技术使用者：中国农业科学院都市农业研究所
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/5/26