[00109043]除草机器人关键技术研究

　　一、简要技术说明 　　凭借机械化装备等，美国农业人口从上世纪90年代就降低为2％，而在我国，土地束缚了大量劳动力。农业机械化水平低，自动化水平则更低，农民的劳动强度大，效率低。为了促进我国农业机械化、自动化研究，以及减少除草剂用量，保护生态环境，本课题开展了基于直接施药方法的除草机器人研究。该方法有别于国外的基于喷雾方法的除草机器人研究和基于机械方法的除草机器人研究，在国内则属首次。 　　1.提出除草剂"直接施药方法"，即切割杂草后再涂抹除草剂。 　　2.开展了田间药效试验，试验对象是Crab、grass、Foxtail、Water、hemp和Velvetleaf等，除草剂是Roundup。结果表明，如果采用直接施药方法，只需要传统喷雾用量的1/7除草剂就可以杀死杂草。假设农田中杂草覆盖面积占25％，结合定点施药后，该方法可以节省除草剂96％。 　　3.开发出高效的杂草检测软件，对于一帧320×240的数字图像，处理时间为50ms（Pentium4，1.7G，256、M）。该软件能够适应室外光线在一定范围内的变化，优于国外研究水平。 　　4.设计、制作了多关节机械臂和除草机器人末端执行器，并实现了对该机械臂的运动控制。其除草作用范围为300mm×300mm。 　　5.开发出机器视觉导航软件，计算出导航偏角和导航偏距等控制参数，计算值与测量值一致。 　　6.设计、制作了除草机器人的室内模型，并能在自动行进中完成除草动作。 　　二、推广应用前景 　　本课题着重研究了除草机器人直接施药方法、杂草检测、自动导航等技术；制作了多关节机械臂并实现对其控制；制作了除草机器人的室内模型。上述研究内容涉及除草机器人的最基础和最关键的技术问题，为最终研制出实用的除草机器人进行了前期探索。 　　随着农村劳动力向城市转移、农业生产的劳动力成本增加等原因，农业机械化和自动化成为发展趋势；同时随着计算机技术、自动控制技术等发展，农业机械化和自动化技术成熟、成本降低；另外，随着生态环境保护意识增强，农药精确施用必要性提高。因此，除草机器人研究具有科学意义和应用前景。