(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210890670.X (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 广东海洋大学 地址 524088 广东省湛江市麻章区海大路1 号 (72)发明人 刘海涛　祁正鸿　田雪虹　麦青群　 翁宸宇　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 李梦蝶 (51)Int.Cl. A01G 7/06(2006.01) G06T 1/00(2006.01) G06T 7/73(2017.01) G06V 10/82(2022.01)G06V 20/68(2022.01) (54)发明名称 一种菠萝自动催花机 器人及其催花方法 (57)摘要 本发明公开了一种菠萝自动催 花机器人， 包 括车架、 固定在车架上的喷雾机和若干轮毂电 机， 以及安装在车架上的喷杆总成， 喷杆总成上 安装有摄像头和若干喷头； 车架和轮毂电机之间 设置有转向立轴总成。 还包括有催花方法步骤， S1： 初始化置信度阈值Tthreshold、 IOB阈值 IOBthreshold和初始化容器Vector； S2： 获取图像中 的菠萝总数N； S3： 获得菠萝锚框位置坐标； S4： 置 信度值判断； S5： 获取催花机运行数据； S6： 进行 行为预测机制判断； S7： 重复步骤S3 ‑S7， 直到完 成所有菠萝的识别喷洒作业。 本发 明转向立轴总 成与车架之间的空气弹簧机构能确保车架上摄 像头的稳定性， 保证成像效果， 提高催花机的喷 洒效率。 本发 明的催花机配合特有的催花算法实 现自动催花作业。 权利要求书3页 说明书7页 附图6页 CN 115104452 A 2022.09.27 CN 115104452 A 1.一种菠萝自动催花机器人， 其特征在于， 包括车架(1)、 固定在所述车架(1)上的喷雾 机和若干轮毂电机(4)， 以及安装在所述车架(1)上的喷杆总成(2)， 所述喷杆总成(2)上安 装有摄像头和若干喷头； 所述车架(1)和所述轮毂电机(4)之间设置有转向立轴总成(3)， 所 述转向立轴 总成(3)分别与所述车架(1)、 所述轮毂电机(4)固定连接； 所述转向立轴总成(3)包括有所述立轴(33)、 固定在所述立轴(33)下端的立轴底座 (31)和套在所述立轴(33)外部的立轴套筒(32)， 以及固定在立轴套筒(32)外部的转向立轴 总成安装梁(34)和转向支撑臂安装梁(35)， 所述转向立轴总成安装梁(34)安装在所述车架 (1)上， 所述立轴(33)的外部贯穿设置有转向臂安装板(38)， 所述转向支撑臂 安装梁(35)上 设置有转向油缸支撑臂(37)， 所述转向臂安装板(38)和所述转向油缸支撑臂(37)之间设置 有转向油缸(3 6)， 所述立轴(33)的上端还设置有空气弹簧机构(39)。 2.根据权利要求1所述的菠萝自动催花机器人， 其特征在于， 所述空气弹簧机构(39)包 括有设置在所述转 向臂安装板(38)上的两处空气弹簧导 向柱(395)， 所述空气弹簧导 向柱 (395)上设置有空气弹簧底部支撑板(392)和空气弹簧顶部支撑板(394)， 所述空气弹簧底 部支撑板(392)和所述空气弹簧顶部支撑板(394)之间固定有空气弹簧(393)， 所述立轴 (33)的顶部与所述空气弹簧底部支撑板(392)的底部贴合， 所述立轴(33)外部还设置有摩 擦阻尼弹簧底部支撑(391)， 所述摩 擦阻尼弹簧底部支撑(391)位于所述空气弹簧底部支撑 板(392)和所述 转向臂安装板(38)之间。 3.根据权利要求2所述的菠萝自动催花机器人， 其特征在于， 所述摩擦阻尼弹簧底部支 撑(391)包括有与所述立轴(33)配合的圆环 导向部， 以及分别固定所述圆环 导向部两侧的U 形夹持部， 所述U 形夹持部用于夹持所述空气弹簧导向柱(395)， 所述U 形夹持部的两侧分别 贯穿设置有夹持螺栓， 所述夹持螺栓的旋入端设置有尼龙摩擦阻尼块， 所述尼龙摩擦阻尼 块与所述空气弹簧导向柱(395)贴合； 所述转向臂安装板(38)与所述立轴(33)之间设置有 滚动轴承； 所述立轴(33)的顶部设置有与所述圆环导向部配合的扩大部， 所述扩大部的外 径等于所述圆环导向部的内径。 4.根据权利要求1所述的菠萝自动催花机器人， 其特征在于， 所述轮毂电机(4)上设置 有轮毂电机固定端(4 1)， 所述立轴(33)通过所述立轴底 座(32)固定在所述轮毂电机固定端 (41)上； 所述车架(1)的前、 后侧设置有安装所述转向立轴总成(3)的安装套筒， 所述转向立 轴总成安装 梁(34)安装在所述 安装套筒中。 5.根据权利要求1所述的菠萝自动催花机器人， 其特征在于， 所述轮毂电机(4)设置有 四处， 四处所述轮毂电机(4)均布设置在所述车架(1)的两侧； 所述车架(1)上设置有安装 所 述转向立轴总成安装梁(34)的安装套筒， 所述安装套筒设置有固定所述转向立轴总成安装 梁(34)的螺钉； 所述立轴底座(31)的外部固定有轮毂挡环(42)， 所述轮毂挡环(42)包括有 与所述立轴底座(31)固定的矩形套环和固定在所述矩形套环部上的U形档条， 所述轮毂电 机(4)的轮边 位于所述U形档条的槽口内部 。 6.根据权利要求1所述的菠萝自动催花机器人， 其特征在于， 所述喷杆总成(2)包括有 喷杆横梁(21)和喷杆底部横梁(28)， 以及固定在所述喷杆横梁(21)和所述喷杆底部横梁 (28)之间的两处连接结构， 所述喷杆横梁(21)的两端设置有延伸杆(22)， 所述延伸杆(22) 和喷杆横梁(21)通过 连接件(23)和螺 栓连接。 7.根据权利要求7所述的菠萝自动催花机器人， 其特征在于， 所述连接机构包括有依次权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115104452 A 2连接的安装座(24)、 上连杆(25)、 中央喷架(27)和下连杆(26)， 所述安装座(24)、 上连杆 (25)、 中央喷架(27)和下连杆(26)形成矩形框体， 所述上连杆(25)、 所述中央喷架(27)和下 连杆(26)之间固定连接， 所述安装座(24)与所述上连杆(25)铰接； 所述上连杆(25)和所述 安装座(24)之间还设置有电动推杆(2 9)。 8.根据权利要求1所述的菠萝自动催花机器人， 其特征在于， 还包括有设置在所述车架 (1)上的水泵(5)、 水箱(6)、 柴油发电机(8)、 摄像头(9)、 蓄电池和液压系统； 所述车架(1)上 设置有安装所述水箱(6)的水箱护栏(7)， 所述水箱护栏(7)固定在所述车架(1)上。 9.一种利用权利要求书1 ‑8任一项所述的菠萝自动催花机器人的催花方法， 其特征在 于， 包括有如下步骤： S1： 初始化置信度阈值Tthreshold、 IOB阈值IOBthreshold和初始化容器Vector； YOLOv5模型 识别到的物体中包含 菠萝的概率为置信度值， Y OLOv5模型识别菠萝的锚框占动态农药附着 区域的比例为 IOB值； S2： 利用训练好的YOLOv5模型对摄像头拍摄的图像进行逐帧识别， 获取图像中的菠萝 总数N， 且逐帧识别为平均喷雾规则计算 耗时τ 内的每一帧菠 萝拍摄图像； S3： 并且利用训练好的YOLOv5模型获取第一个菠 萝到最后一个菠 萝N的锚框位置坐标； 对于任意一个菠萝i； 从YOLOv5模型识别结果中获取菠萝i的置信度 值Confidence和对 菠萝i进行锚框后的位置坐标(xleft， ytop)和(xright， ybottom)； 其中， (xleft， ytop)是YOLOv5模 型识别框的左上角的横坐标， (xleft， ytop)是YOLOv5模型识 别框的左上角的纵坐标， (xright， ybottom)是YOLOv5模型识别框的右下角的横坐标， (xright， ybottom)是YOLOv5模型识别框的右下角的纵坐标； S4： 根据置信度值Co nfidence， 进行喷雾判断： 若Confidence＜ Tthreshold， 则不执行喷雾； 若Confidence≥Tthreshold， 则执行步骤S5， 进行 行为预测机制和计算 IOB值； S5： 从轮毂电机上的转速传感器获取催花机器人当前速度v的大小和方向信息； S6： 根据催花机器人当前速度v对农药有效附着区域进行实时更新， 通过预测机制预测 分析农药有效附着区域与菠 萝识别区域的重合关系， 判断是否打开喷头进行喷雾农药； S7： 重复步骤S3 ‑S7， 直到完成所有菠 萝的识别喷洒作业。 10.权利要求书9所述的菠萝自动催花机器人的催花方法， 其特征在于， 步骤S6还包括 有如下步骤： S61： 喷嘴喷出的农药有效附着区域为圆形， 利用此圆形的外接矩形作为实际的农药有 效附着区域； 获取事先实验得到 的静态农药有效附着区域A的坐标(xAleft， yAtop)， (xAright， yAbot)； (xAleft， yAtop)为静态农药附着区域的左上角的横坐标， (xAleft， yAtop)为静态农药附着区 域的左上角的纵坐 标， (xAright， yAbot)为静态农药附着区域的右下角的横坐 标， (xAright， yAbot) 为静态农药附着区域的右下角的纵坐标； S62： 计算动态农药附着区域： x′Aleft＝xAleft+v·τ； y′Atop＝yAtop+v·τ；