【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及自動化農業設備，尤其涉及一種果園植保機器人集群作業系統。
技術介紹
1、隨著農業自動化的快速發展，果園管理中的植保作業正逐步向智能化、無人化方向邁進。傳統的果園植保作業大多依賴人工操作，勞動強度大、效率低，且難以實現精準施藥和資源優化分配，無法有效應對果園復雜的地形、植被密度和多樣化的障礙物。此外，單個植保機器人在作業時，受限于作業范圍和環境感知能力，難以應對大規模果園的復雜環境和多變任務需求。現有技術中，雖然已經存在一些基于機器人技術的植保系統，但這些系統通常缺乏集群協作、實時通信和動態任務調度的能力，無法根據實際環境變化動態調整作業路徑和任務分配，導致作業效率和效果不足。
2、例如公開號為cn117930841a的專利明公開了一種基于三維點云重構的果園建模及采摘機器人控制方法，包括以下步驟：步驟1、根據采摘機器人的幾何特征、物理特性和運動學模型，建立機器人數字孿生模型，獲取荔枝果園的三維點云信息，并通過三維點云重構技術，將點云信息轉化為可視化的三維地圖，構建虛擬果園平臺；步驟2、基于虛擬果園平臺和機器人數字孿生模型，建立深度強化學習模型；步驟3、將機器人數字孿生模型和深度強化學習模型整合為反向控制系統；步驟4、基于數字孿生的虛擬果園平臺，建立面向集群機器人作業的多智能體協同調度系統，在實時采集的果園環境約束條件下，對集群作業算法進行調度仿真，實現多臺采摘機器人或運送機器人之間的協同作業控制，實現自主避碰采摘。
3、以上專利均存在本
技術介紹
提出的問題：果園環境復雜，地形多變、植被密度高，現
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供了一種果園植保機器人集群作業系統，包括中央調度模塊、集群通信模塊、環境建模模塊和更新模塊。中央調度模塊通過通信技術與機器人進行通信，集群通信模塊利用通信網絡配置策略構建機器人集群通信網絡。環境建模模塊通過傳感器組件評估局部環境復雜度，生成包含果園地形、植被密度和障礙物信息的局部地圖。更新模塊將局部地圖拼接生成作業地圖，并根據環境復雜度更新通信網絡，優化機器人集群的任務分配和路徑規劃。系統具備任務調度、通信網絡優化和地圖更新功能，實現機器人集群在復雜果園環境中的高效協同作業。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種果園植保機器人集群作業系統，所述系統包括中央調度模塊、集群通信模塊、環境建模模塊和更新模塊；
4、所述中央調度模塊，用于通過通信技術與機器人建立通信；
5、所述集群通信模塊內配置有通信網絡配置策略，所述通信網絡配置策略用于構建機器人之間的集群通信網絡；
6、所述環境建模模塊內配置有環境感知策略，所述環境感知策略根據配置于機器人的傳感器組件，評估局部環境復雜度，生成局部地圖，所述局部環境復雜度包括果園地形、植被密度和障礙物信息；
7、所述更新模塊與中央調度模塊相連，將局部地圖進行拼接生成作業地圖，根據所述局部環境復雜度更新集群通信網絡，通過更新后的集群通信網絡，更新機器人集群的任務分配和路徑規劃。
8、所述集群通信模塊，包括：
9、網絡構建單元，用于構建機器人集群間的自組織通信網絡；
10、網絡監控單元，用于實時監控集群通信網絡的狀態，在通信異常時，生成警報并向所述中央調度模塊報告；
11、所述通信網絡配置策略包括網絡構建邏輯，所述網絡構建邏輯用于通過通信設備建立分布式集群通信網絡，所述網絡構建邏輯配置于所述網絡構建單元內。
12、所述網絡構建邏輯，包括：
13、機器人集群根據初始投放位置在中心區域隨機選取領導機器人，在中心區域中剩余的機器人中隨機選取中繼機器人；
14、剩余的機器人創建空白報文，并向每一個中繼機器人發送空白報文，中繼機器人統計各機器人傳送空白報文的到達時延，將到達時延作為幀尾信息加入空白報文，并將空白報文轉發至領導機器人，空白報文包括傳輸次數和機器人剩余能量；
15、領導機器人接收空白報文，并統計各中繼機器人傳送空白報文的到達時延，根據中繼機器人傳送空白報文的到達時延和機器人傳送空白報文的到達時延計算到達總時延；
16、將到達總時延與約束條件進行對比，判斷是否滿足約束條件，如果不滿足，對領導機器人和中繼機器人進行迭代，重新計算到達總時延；
17、如果滿足約束條件，則停止迭代，確定領導機器人和中繼機器人的最新位置，構建集群通信網絡。
18、所述環境建模模塊，包括：
19、數據處理單元，用于獲取傳感器組件的數據，并對數據進行處理，其中，數據包括三維點云數據、空間影像數據、imu數據和定位傳感器數據；
20、地圖生成單元，用于將傳感器數據進行融合處理，生成高精度且具備語義信息的局部地圖，地圖生成過程中采用多模態傳感器數據融合算法，并結合slam技術生成帶有定位信息和語義標簽的作業地圖；
21、復雜度評估單元，用于評估局部環境的復雜性，計算局部復雜度；
22、感知數據傳輸單元，用于將所述局部地圖和局部復雜度傳輸至中央調度模塊；
23、所述環境感知策略包括傳感器數據處理邏輯和復雜度計算邏輯；
24、所述傳感器數據處理邏輯配置于所述數據處理單元內，所述傳感器數據處理邏輯用于對從傳感器組件獲取的數據進行處理，提取前方點云特征和前方實體特征；
25、所述復雜度計算邏輯配置于所述復雜度評估單元內，所述復雜度計算邏輯用于根據數據處理單元的輸出，計算障礙物復雜度和地形復雜度，根據所述障礙物復雜度和地形復雜度計算局部復雜度。
26、所述傳感器數據處理邏輯，包括：
27、通過隨機一致性采樣對三維點云數據進行隨機采樣，獲取觀測點云數據，根據拉格朗日乘子法計算觀測點云數據的鄰域點，對觀測點云數據和鄰域點進行離散判定，計算觀測點云數據的離散程度；
28、根據離散程度對觀測點云數據進行共面性判斷，將滿足共面性條件的觀測點云數據進行合并并分配點集空間，計算前方點云特征；
29、遍歷空間影像的像素點，在兩個相鄰的像素點迭代過程中計算剛性變換矢量和變化量，根據動態調整因子、剛性變換矢量和變化量計算像素點的實體特征值；
30、將像素點的實體特征值與實體閾值進行對比，如果大于實體閾值，將該像素點標記為采樣點，根據局部形狀分布函數確認采樣點的鄰域；
31、根據采樣點和采樣點鄰域中像素點之間的法向量夾角計算采樣點的特征描述向量，通過最大池化操作將特征描述向量進行聚合，然后根據稀疏卷積進一步抽象聚合特征，通過rpn網絡獲取前方實體特征。
32、所述復雜度計算邏輯，包括：
33、構建障礙物識別網絡，將所述前本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述系統包括中央調度模塊、集群通信模塊、環境建模模塊和更新模塊；
2.根據權利要求1所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述集群通信模塊，包括：
3.根據權利要求2所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述網絡構建邏輯，包括：
4.根據權利要求3所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述環境建模模塊，包括：
5.根據權利要求4所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述傳感器數據處理邏輯，包括：
6.根據權利要求4所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述復雜度計算邏輯，包括：
7.根據權利要求4所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述更新模塊，包括：
8.根據權利要求7所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述地圖更新單元內配置有拼接邏輯，所述拼接邏輯，包括：
9.根據權利要求7所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述通信網絡優化單元內配置有網絡優化邏輯
10.根據權利要求7所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述任務調度單元內配置有任務分配邏輯，所述任務分配邏輯，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述系統包括中央調度模塊、集群通信模塊、環境建模模塊和更新模塊；
2.根據權利要求1所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述集群通信模塊，包括：
3.根據權利要求2所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述網絡構建邏輯，包括：
4.根據權利要求3所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述環境建模模塊，包括：
5.根據權利要求4所述一種果園植保機器人集群作業系統，其特征在于，所述傳感器數據處理邏輯，包括：
6.根據權利要求4所述一種果園植保...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張洪菠，
申請(專利權)人：江蘇嵐江智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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