一种可实时探测作物冠层孔隙结构及病虫害分布的无人地面自动对靶施药车

1.一种可实时探测作物冠层孔隙结构及病虫害分布的无人地面自动对靶施药车，包括孔隙分布探测系统、对靶控制系统、喷施系统、动力系统和人机交互界面设计：所述孔隙分布探测系统包括信息收集模块和机载处理器；所述对靶控制系统包括机械臂模块和机载控制模块；所述喷施系统包括升降平台、药箱、水泵、管道系统、喷头、防飘罩和电磁阀门；所述动力系统包括转向调节系统和前进后退系统；所述人机交互界面设计包括实时监控界面和远程控制界面；

2.根据权利要求1所述的无人地面自动对靶施药车，其特征在于：所述孔隙分布探测系统包括信息收集模块和机载处理器。所述信息收集模块包括用于获取作物图像信息的鱼眼相机、测量植株与小车之间距离的超声波传感器、监测植株表面特征的光学传感器和获取作物定理信息的北斗定位模块和获取植株三维点云信息的激光雷达；所述机载处理器用于处理信息收集模块获取的农业信息数据，然后通过空间统计学算法建立植株分布图模型；

3.根据权利要求1所述的无人地面自动对靶施药车，其特征在于：所述对靶控制系统包括机械臂模块和机载控制模块；所述机械臂模块包括用于驱动其合理运行的驱动舵机和支持机械臂机构的底座、滚针轴承和上下臂；所述机载控制模块用于接收机载处理器得到的植株分布图模型，根据逻辑回归算法、空间回归算法等计算出相应的时间信号、舵机pwm信号、水泵电压信号，将其传输给人机交互界面供用户查看，同时传递给喷施系统和动力系统进行有效作业。

4.根据权利要求1所述的无人地面自动对靶施药车，其特征在于：所述喷施系统包括升降平台、药箱、水泵、管道系统、喷头、防飘罩和电磁阀门。所述升降平台与机械臂配合可以完成不同高度下的喷施工作；所述药箱装有带孔隔板，可以减少小车行走时晃动导致的车体行走不稳、农药喷洒不均匀，隔板之间均有空隙可以使农药混合更均匀，且药箱内包含实时监测药物水位高低的水位传感器、实时监测药物流速和流量的流速传感器等，这些数据会实时反馈到人机交互界面中；所述喷头设置在主机械臂、副机械臂的顶部，还包括监测喷头与植株距里的激光雷达传感器，该传感器与机载控制模块电连接；所述防飘罩采用上宽下窄的棱台式结构，首创性的安置在无人车上面，可以与副机械臂有效配合，减少农药漂移浪费；所述电磁阀门用于控制喷头喷量，设置在喷管上，与所述机载控制模块电连接。

5.根据权利要求1所述的无人地面自动对靶施药车，其特征在于：所述动力系统主要由转向调节系统和执行作业前进系统及后退系统组成，所述转向调节系统包括齿条、滑轮、连杆以及车轮支架，由步进电机驱动；所述执行作业前进系统及后退系统包括四个设置-15°车轮外倾角的车轮，由直流有刷电机驱动。

6.根据权利要求1所述的无人地面自动对靶施药车，其特征在于：所述人机交互界面主要包括实时监控界面和远程监控界面。所述实时监控界面包括设备参数监测、药物管理、病虫害监测、植株状态监测设备参数监测则集中于实时数据和历史分析；药物管理界面包括记录表单、历史记录查看和使用建议；病虫害监测呈现上传、识别结果和预警提示；植株状态监测显示图像、成熟度分析和管理建议；所述远程控制界面主要用于突发情况下小车的紧急停止以及遥控模式下的小车运行。

7.根据权利要求2所述的孔隙探测系统，包括以下步骤：

8.根据权利要求3所述的对靶控制系统，其特征在于，机载控制模块设有存储器，所述存储器用于存储信息收集模块所获取的数据，主要是根据农业信息数据建立的植株分布图模型；这样，一方面可以用于喷施后对此次喷药工作做出全方位和多角度评价，另一方面若控制系统内设置有专门的优化喷施算法，可以用于优化下一次喷施。

9.根据权利要求8所述的孔隙探测系统，考虑到孔隙分布情况，每个喷头的喷施量补偿为：