温室种植精准对靶喷雾机器人的研究

喻 晨

（新疆农业科学院 农业机械化研究所，新疆维吾尔自治区 乌鲁木齐 830000）

就当前植物植保机械来讲，采用的手动喷雾器80%依然是背负式。喷雾器在应用过程当中存在明显的跑、冒、滴、漏等情况，对于农药利用率造成很大影响，而且在喷药过程中，时常出现施药中毒情况，尤其是在温室环境条件下进行喷药，中毒事件时有发生。为此，对于植株和病害部位进行精准对靶喷雾施药成为当前的研究重点[1]。但就目前情况来讲，在温室种植过程当中，精准对靶喷雾机器人方面的研究尚处于初始阶段，还有很多问题亟待探索，尤其是非结构环境条件下喷雾机器人工作过程当中，面对作业对象多义性的形态和颜色以及复杂的背景信息，温室作业过程中空间改变以及光照条件改变，都给机器人感知信息、运行控制和规划轨迹带来很大影响[2-5]。基于此，本文主要以温室种植过程中黄瓜霜霉病为研究对象，充分考虑黄瓜种植模式以及温室环境，对精准对靶喷雾机器人进行设计，通过计算机视觉，来获取黄瓜病害信息，通过系统分析，开展对靶喷雾。

1 对靶喷雾机器人结构与系统原理

该系统主要包括机械臂以及移动平台、变量喷嘴和病害诊断分析系统等几部分（见图1）。其中1 为移动平台属于高架轨道，通过电机（0.1～0.3 m/s）进行驱动，2 为导轨和黄瓜垄相互垂直，设置在和地面相差3.0 m 的高度，移动平台能够通过黄瓜植株顶部进行运动。喷杆运动利用机械臂控制，达到对靶效果，在直角坐标系统上机械臂可以自由地进行各个方向运动，运用剪切式升降结构控制z向运动，直线导轨控制x、y方向，喷杆和旋转定位相平行，x向通过腕部来达到控制效果。……