基于移动机械臂与火焰喷射器的精准机器人杂草火焰除草

机器人火焰除草是一种新型且环境友好的农业杂草清除方法。我们使用配备火焰喷射器的移动机械臂，设计了一种新的系统和算法来实现有效的火焰除草，这需要机器人操控一个柔软且可变形末端执行器，因为火焰的热覆盖范围受到重力、风、大气压力、油箱压力和喷嘴姿态等动态或未知环境因素的影响。系统开发包括总体设计、硬件集成和软件流程。为了实现精准除草，最大的挑战是在运动规划之前实时检测和预测动态火焰覆盖范围，这与传统刚性夹爪的抓取或喷枪的喷涂截然不同。基于两个机载红外摄像头的图像和移动机械臂上火焰喷射器喷嘴的姿态信息，我们提出了一种新的动态火焰覆盖模型。该火焰模型使用中心弧曲线和高斯截面模型来描述实时的火焰覆盖范围。实验证明了该工作系统的有效性，并表明我们的模型和算法在在线预测的重投影图像中可以实现超过76%的平均精度(mAP)。