(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 202210410125.6 (22)申请日 2022.04.19 (71)申请人 浙江理工大 学 地址 310000 浙江省杭州市杭州经济技 术 开发区白杨街道 2号大街9 28号 (72)发明人 张艳超　王梓宇　张积烨　曾翊　 黄成强　高源　 (74)专利代理 机构 浙江侨悦专利代理有限公司 33470 专利代理师 尹洁芳 (51)Int.Cl. B25J 11/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) B25J 19/02(2006.01) A01D 34/00(2006.01)H02J 7/35(2006.01) H04N 5/247(2006.01) H04N 5/235(2006.01) (54)发明名称 基于XY工型滑台并联柔性机械手的除草机 器人及控制方法 (57)摘要 本发明提供一种基于XY工型滑台并联柔性 机械手的除草机器人及控制方法， 涉及智能农机 技术领域， 包括： 智能控制器、 装置搭载平台、 太 阳能储能供能系统、 编码电机、 麦克纳姆 轮、 平台 升降支架、 摄像头组、 XY工 型滑台并联机构平台、 光源组、 执行器位置姿态调节机构、 除草执行结 构， 解决了现有大部分的除草机器人仅仅能拔除 杂草， 在自由度、 效率、 绕过植株等方面受限， 存 在无法实现精确除草的问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114700969 A 2022.07.05 CN 114700969 A 1.一种基于XY工型滑台并联柔性机械手的除草机器人， 其特征在于， 包括： 智能控制 器、 装置搭载平台、 太阳能储能供能系统、 编码电机、 麦克纳姆轮、 平台升降支架、 摄像头组、 XY工型滑台并联机构平台、 光源组、 执 行器位置姿态调节机构、 除草执 行结构； 所述智能控制器安装在所述装置搭 载平台前 方； 所述装置搭 载平台的四角底部分别安装有四根平台升降支 架； 所述每根平台升降支架底部安装有一个麦克纳姆轮， 每个麦克纳姆轮由一个编码电机 驱动控制； 所述摄像头组安装在所述智能控制器下 方以及所述除草执 行结构侧面； 所述太阳能储能供能系统安装在所述装置搭 载平台上 方； 所述XY工型滑台并联机构平台安装于所述装置搭 载平台下 方； 所述执行器位置姿态调节机构安装在所述XY 工型滑台并联机构平台的滑台上； 所述除草执 行结构安装在所述执 行器位置姿态调节机构末端。 2.根据权利要求1所述的一种基于XY工型滑台并联柔性机械手的除草机器人， 其特征 在于： 所述XY工型滑台并联机构平台， 包括： 两根平行设置的横向直线导轨、 一根设置在两 根横向直线导轨之间的纵向直线导轨； 所述纵向直线导轨上设置由滑台； 所述XY工型滑台并联机构平台通过工型平台支 架安装在装置搭 载平台上； 所述横向直线导轨、 纵向直线导轨上都设置一个电机， 所述电机被所述智能控制器控 制。 3.根据权利要求1所述的一种基于XY工型滑台并联柔性机械手的除草机器人， 其特征 在于： 所述摄 像头组与所述智能控制器连接 。 4.根据权利要求1所述的一种基于XY工型滑台并联柔性机械手的除草机器人， 其特征 在于： 所述执行器位置姿态调节机构， 包括： 三个结构相同、 位置横纵首尾排列的柔性关节 元件、 两个终端固定元件、 四个碳素钢丝绳； 所述终端固定元件上关于轴心对称的四点上设置有限位 孔， 供碳素钢丝绳穿引通过。 5.根据权利要求1所述的一种基于XY工型滑台并联柔性机械手的除草机器人， 其特征 在于： 所述除草执 行结构， 包括： 刀头转向电机、 除草执 行装置、 刀具、 执 行器摄像头； 刀头转向电机控制刀具旋转 运动， 并调节刀面法向； 所述除草执 行装置固定安装刀具； 所述执行器摄像头与所述智能控制器通讯， 控制刀头转向电机转动。 6.根据权利要求1所述的一种基于XY工型滑台并联柔性机械手的除草机器人， 其特征 在于： 所述装置搭载平 台下方还安装有包含多个LED灯珠的光源组； LED灯珠所述均匀分布 在装置搭 载平台。 7.根据权利要求1所述的一种基于XY工型滑台并联柔性机械手的除草机器人， 其特征 在于： 所述太阳能储能供能系统包括： 太阳能板、 光源转换器、 传感器、 升压稳压电路和透镜 耦合系统； 所述太阳能板 收集的电能经控制器向所述蓄电池充电； 所述蓄电池的电能通过 逆变器向除草机器人的各个部件提供电源。 8.一种基于XY工型滑台并联柔性机械手的除草机器人控制方法， 基于如权利要求1 ‑7 任一所述的除草机器人， 其特 征在于， 所述方法包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114700969 A 2基于深度神经网络识别技 术构建杂草识别系统； 在除草机器人操作系统中开启实时定位和地图构建； 获取除草机器人的除草执 行部件当前的位置、 距离、 环境信息数据； 在除草机器人操作系统中绘制栅格地图， 并利用SLAM算法和RGB ‑D的深度摄像头的视 觉里程计进行环境感知， 融合 生成三维点云地图； 基于RTK‑GNSS技术在路径构成回路时对所述三维点云地图进行矫正， 计算所述机器人 路径； 计算除草机器人当前位置并匹配三维点云地图中的坐标， 根据给定的目标点位置， 控 制智能除草机器人运动至目标位置； 除草机器人在行走过程中， 所述摄像头组采集实时数据并传输到智能控制器， 智能控 制器捕捉到与所述杂草识别系统特征相符的杂草时， 确定杂草所在位置， 并将所述杂草所 在位置数据回传至智能控制器； 智能控制器发布控制指令给所述XY工型滑台、 执行器位置姿态调节机构、 除草执行结 构， 将所述除草执行器移动到除草工作需要的工作位置， 并执行除草操作， 同时智能控制器 控制所述编码电机停止转动以使得麦克纳姆轮停止转动， 机器人静止， 至除草动作完成； 当一处的除草动作完成时， 所述XY工型滑台、 执行器位置姿态调节机构、 除草执行结构 回到初始位置， 除草机器人继续行进， 继续采集下一处杂草数据。 9.根据权利要求8所述的一种基于XY工型滑台并联柔性机械手的除草机器人控制方 法， 其特征在于， 所述基于深度神经网络识别技 术构建杂草识别系统， 包括： 获取初始检测图像数据集， 实时拍摄杂草图片 或从网上获取不同种类、 不同颜色、 不同 大小的各式杂草图片， 每张图像均包 含杂草目标， 背景 可各不相同； 对所述初始检测图像数据集进行数据 预处理得到目标检测的训练图像， 对所需识别的 杂草进行 标记， 创建不同杂草类别用作最终图像对比识别； 对所述初始检测图像数据集中的图像进行随机旋转， 随机剪裁， 水平翻转， 垂直翻转， 变形缩放， 颜色变换， 并将图像进行重新组合， 以得到目标组合图像； 基于所述训练图像对预设的神经网络模型进行训练， 所述神经网络训练提取到训练图 像的多个特 征图， 得到对应的目标检测模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114700969 A 3