在高原自动寻找冬虫夏草的机器及系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010978777.0 (22)申请日 2020.09.17 (71)申请人 成都卓越纵联科技有限公司 地址 610041 四川省成都市中国 （四川） 自 由贸易试验区成都高新区天府三街69 号1栋10层1017号 (72)发明人 姜金稞 (74)专利代理机构 成都中亚专利代理有限公司 51126 代理人 王岗 (51)Int.Cl. G05D 1/02(2020.01) (54)发明名称 一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器及系 统 (57)摘要 本发明公开了一种在高原自动寻。

2、找冬虫夏 草的机器和系统， 包括采集地面图像的摄像头， 具有可驱动装置的移动机器人， 具有图像检测识 别技术、 障碍躲避能力和机器人位置姿态控制的 计算芯片， 具有全球地理位置定位能力的GNSS芯 片， 为机器提供供电的电源模块， 为光照条件较 差时补光的照明模块以及提示存在冬虫夏草的 指示灯。 多个机器的搜寻区域由任务规划芯片通 过数传芯片分配， 可在操作显示屏上编辑和查看 冬虫夏草的位置。 本发明涉及到自动化农业生产 和开发领域， 减少了人力成本， 提高了寻找的效 率， 保护了高原草甸植被。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 112034862 A 2020.12.04 CN 1。

3、12034862 A 1.一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器 （8） ， 其特征在于； 包括采集地面图像的摄像头 （1） ， 具有可驱动装置的移动机器人 （7） ， 具有图像检测识别技术、 障碍躲避能力和机器人位 置姿态控制的计算芯片 （3） ， 具有全球地理位置定位能力的GNSS芯片 （4） ， 电源模块 （5） ， 照 明模块 （6） 以及指示灯 （7） ； 所述摄像头 （1） 和照明模块 （6） 位于移动机器人 （2） 外侧， 计算芯 片 （3） 由电源模块 （5） 提供供电， 计算芯片 （3） 通过线路连接摄像头 （1） 、 GNSS芯片 （4） 、 照明 模块 （6） 、 指示灯 （7。

4、） 和机器人对应的驱动装置。 2.根据权利要求1所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器， 其特征在于； 运行时， 由 具有机器人位置姿态控制的计算芯片 （3） 规划出行走路径， 通过接收具有全球地理位置定 位能力的GNSS芯片 （4） 获取当前位置， 并驱动移动机器人 （2） 沿着路径行走， 途中通过采集 地面图像的摄像头 （1） 收集图像信息， 使用具有图像检测识别技术和障碍躲避能力的计算 芯片 （3） 检测地面存在的障碍和冬虫夏草。 3.根据权利要求1所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器， 其特征在于； 通过采集地 面图像的摄像头 （1） 收集图像信息中发现障碍物影响移动机器人 （2） 的通。

5、行时， 计算芯片 （3） 驱动移动机器人 （2） 躲避障碍后继续沿路径行走； 当发现冬虫夏草出现在图像中时， 计 算芯片 （3） 点亮指示灯 （7） 告知冬虫夏草的所在位置并标记。 4.根据权利要求1所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器， 其特征在于； 所述电源模 块 （5） 由电池和发电机的一种或多种组成， 为摄像头 （1） 、 移动机器人 （2） 、 计算芯片 （3） 、 GNSS芯片 （4） 、 照明模块 （6） 、 指示灯 （7） 供电； 夜晚环境光照较暗时照明模块 （6） 对采集地面 图像的摄像头 （1） 的采集范围进行补光。 5.根据权利要求1所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器，。

6、 其特征在于； 摄像头 （1） 采集的图像在计算芯片 （3） 上经过神经网络或图像视觉算法计算后可以得出图像上是否存 在冬虫夏草。 6.根据权利要求1所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器， 其特征在于； 摄像头 （1） 采集的单目、 双目和景深图像的一种或多种在计算芯片 （3） 上经过即时定位与地图构建算 法计算后可得出障碍物范围， 并驱动移动机器人 （2） 躲避障碍。 7.一种在高原自动寻找冬虫夏草的系统， 其特征在于； 包括多个可在高原自动寻找冬 虫夏草的机器 （8） ， 具有和机器可通讯的数传芯片 （9） ， 具有任务规划的计算芯片 （10） ， 操作 显示屏 （11） ， 电源模块 （。

7、12） ； 计算芯片10由电源模块 （12） 提供供电， 通过线路连接数传芯片 （9） 和操作显示屏 （11） ； 通过操作显示屏 （11） 录入、 编辑寻找区域， 查看规划的任务、 查看冬 虫夏草的位置。 8.根据权利要求7所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的系统， 其特征在于； 由用户在操 作显示屏 （11） 上输入多个可在高原自动寻找冬虫夏草的机器 （8） 的搜寻总区域， 由具有任 务规划的计算芯片 （10） 划分出多个区域行走路径， 并通过数传芯片 （9） 分配给多个可在高 原自动寻找冬虫夏草的机器 （8） ； 在高原自动寻找冬虫夏草的机器 （8） 发现冬虫夏草后通过 数传芯片 （9） 在。

8、显示屏 （11） 上呈现出冬虫夏草的位置并记录。 9.根据权利要求7所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的系统， 其特征在于； 电源模块 （12） 由电池和发电机的一种或多种组成， 为数传芯片 （9） 、 计算芯片 （10） 、 操作显示屏 （11） 供电。 10.根据权利要求7所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的系统， 其特征在于； 所述数传 权利要求书 1/2 页 2 CN 112034862 A 2 芯片 （9） 是无线通信数字电台， 能够达到20千米的传输范围， 在没有网络、 没有建筑物遮挡 的高原山坡上是一种稳定、 低功耗并且低成本的通讯方案； 所述计算芯片 （10） 能够与数传 芯片 （9）。

9、 和操作显示屏 （11） 直接连接。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112034862 A 3 一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器及系统 技术领域 0001 本发明涉及自动化农业生产和开发领域， 具体是指在高原上自动寻找草地中冬虫 夏草并标记位置的一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器及系统。 0002 背景技术 0003 冬虫夏草是一种非常珍贵的中药药材， 主要分布在海拔3500到5000米的高原山地 草甸中。 但是在高原地带天气寒冷、 缺乏氧气、 紫外线强烈， 对采摘人员的要求较高， 同时人 工采摘成本逐年提高。 受草甸环境、 光照和天气因素影响， 冬虫夏草隐藏在草甸中难以寻 找， 人工靠眼力。

10、寻找和采摘的难度较大， 时间较长。 在此过程中还存在人在高原上活动对草 甸和植被的破坏。 经过检索发现， 申请号CN201721072175.9的实用新型公开了一种采挖冬 虫夏草的装置， 其特征在于， 包括采挖部件、 探测部件和持杆； 其中， 所述采挖部件包括采挖 钻头、 旋转采挖部分外筒刀和卸草螺旋棍； 所述采挖钻头位于所述旋转采挖部分外筒刀的 下端， 所述卸草螺旋棍位于所述旋转采挖部分外筒刀的内部； 所述旋转采挖部分外筒刀下 面一半为圆筒状， 上面一半则由两边金属缕空组成。 虽然该实用新型也涉及到对冬虫夏草 的寻找和采挖， 但是实施起来难以达到进行24小时不间断寻找。 0004 发明内容 。

11、0005 因此， 为解决上述问题， 本发明设计了一种可以在高原自动寻找冬虫夏草的机器 和系统， 使用GNSS系统和图像检测识别技术对草甸进行搜索， 使用一个或多个机器进行24 小时不间断寻找， 减少了人力成本和植被破坏， 提高了寻找的效率。 0006 本发明是这样实现的， 构造一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器， 其特征在于； 包 括采集地面图像的摄像头， 具有可驱动装置的移动机器人， 具有图像检测识别技术、 障碍躲 避能力和机器人位置姿态控制的计算芯片， 具有全球地理位置定位能力的GNSS芯片， 电源 模块， 照明模块以及指示灯； 所述摄像头和照明模块位于移动机器人外侧， 计算芯片由电源 模块。

12、提供供电， 计算芯片通过线路连接摄像头、 GNSS芯片、 照明模块、 指示灯和机器人对应 的驱动装置。 0007 根据本发明所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器， 其特征在于； 运行时， 由具 有机器人位置姿态控制的计算芯片规划出行走路径， 通过接收具有全球地理位置定位能力 的GNSS芯片获取当前位置， 并驱动移动机器人沿着路径行走， 途中通过采集地面图像的摄 像头收集图像信息， 使用具有图像检测识别技术和障碍躲避能力的计算芯片检测地面存在 的障碍和冬虫夏草。 0008 根据本发明所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器， 其特征在于； 通过采集地 面图像的摄像头收集图像信息中发现障碍物影响移动机。

13、器人的通行时， 计算芯片驱动移动 机器人躲避障碍后继续沿路径行走； 当发现冬虫夏草出现在图像中时， 计算芯片点亮指示 说明书 1/4 页 4 CN 112034862 A 4 灯告知冬虫夏草的所在位置并标记。 0009 根据本发明所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器， 其特征在于； 所述电源模 块由电池和发电机的一种或多种组成， 为摄像头、 移动机器人、 计算芯片、 GNSS芯片、 照明模 块、 指示灯供电； 夜晚环境光照较暗时照明模块对采集地面图像的摄像头的采集范围进行 补光。 0010 根据本发明所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器， 其特征在于； 摄像头采集 的图像在计算芯片上经过神经网。

14、络或图像视觉算法计算后可以得出图像上是否存在冬虫 夏草。 0011 根据本发明所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器， 其特征在于； 摄像头采集 的单目、 双目和景深图像的一种或多种在计算芯片上经过即时定位与地图构建算法计算后 可得出障碍物范围， 并驱动移动机器人躲避障碍。 0012 一种在高原自动寻找冬虫夏草的系统， 其特征在于； 包括多个可在高原自动寻找 冬虫夏草的机器， 具有和机器可通讯的数传芯片， 具有任务规划的计算芯片， 操作显示屏， 电源模块； 计算芯片10由电源模块提供供电， 通过线路连接数传芯片和操作显示屏； 通过操 作显示屏录入、 编辑寻找区域， 查看规划的任务、 查看冬虫夏草。

15、的位置。 0013 根据本发明所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的系统， 其特征在于； 由用户在操 作显示屏上输入多个可在高原自动寻找冬虫夏草的机器的搜寻总区域， 由具有任务规划的 计算芯片划分出多个区域行走路径， 并通过数传芯片分配给多个可在高原自动寻找冬虫夏 草的机器； 在高原自动寻找冬虫夏草的机器发现冬虫夏草后通过数传芯片在显示屏上呈现 出冬虫夏草的位置并记录。 0014 根据本发明所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的系统， 其特征在于； 电源模块由 电池和发电机的一种或多种组成， 为数传芯片、 计算芯片、 操作显示屏供电。 0015 根据本发明所述一种在高原自动寻找冬虫夏草的系统， 其特征在于。

16、； 所述数传芯 片是无线通信数字电台， 能够达到20千米的传输范围， 在没有网络、 没有建筑物遮挡的高原 山坡上是一种稳定、 低功耗并且低成本的通讯方案； 所述计算芯片能够与数传芯片和操作 显示屏直接连接。 0016 本发明具有如下优点： 本发明公开了一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器和系 统， 包括采集地面图像的摄像头， 具有可驱动装置的移动机器人， 具有图像检测识别技术、 障碍躲避能力和机器人位置姿态控制的计算芯片， 具有全球地理位置定位能力的GNSS芯 片， 为机器提供供电的电源模块， 为光照条件较差时补光的照明模块以及提示存在冬虫夏 草的指示灯。 多个机器的搜寻区域由任务规划芯片通过数传。

17、芯片分配， 可在操作显示屏上 编辑和查看冬虫夏草的位置。 本发明涉及到自动化农业生产和开发领域， 减少了人力成本， 提高了寻找的效率， 保护了高原草甸植被。 0017 附图说明 0018 图1为本发明在高原自动寻找冬虫夏草的机器示意图； 图2为本发明在高原自动寻找冬虫夏草的系统示意图。 0019 其中： 1.采集地面图像的摄像头； 2.具有可驱动装置的移动机器人； 3.具有图像检 说明书 2/4 页 5 CN 112034862 A 5 测识别技术、 障碍躲避能力和机器人位置姿态控制的计算芯片； 4.具有全球地理位置定位 能力的GNSS芯片； 5.电源模块； 6.照明模块； 7.指示灯； 8.。

18、多个可在高原自动寻找冬虫夏草 的机器； 9.具有和机器可通讯的数传芯片； 10.具有任务规划的计算芯片； 11.操作显示屏； 12.电源模块。 具体实施方式 0020 下面将结合附图1-图2对本发明进行详细说明， 对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实 施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0021 本发明通过改进在此提供一种可以在高原自动寻找冬虫夏草的机器和系统， 使用 GNSS系统和图像检测识别技术对草甸进行搜索， 使用。

19、一个或多个机器进行24小时不间断寻 找， 减少了人力成本和植被破坏， 提高了寻找的效率。 0022 参考图1， 一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器。 由计算芯片3规划出指定区域范 围内的较省电的全范围覆盖路径， 使用全球地理位置定位能力的GNSS芯片4获取当前坐标 位置， 并驱动移动机器人2按照该路径行走。 在行走的同时通过采集地面图像的摄像头1收 集图像信息， 使用计算芯片3分析图片中是否存在冬虫夏草， 如果存在则点亮指示灯7， 告知 并记录冬虫夏草的坐标位置， 如果不存在则继续沿路径行走。 在行走的过程中， 计算芯片3 如果分析前方路径存在障碍物影响移动机器人通行， 则计算芯片驱动移动机器人。

20、躲避该障 碍物， 然后继续沿路径行走。 在夜晚或光照条件不好时， 电源模块5给照明模块供电， 为摄像 头采集区域补光。 整个机器也由电源模块供电。 0023 实施时； 计算芯片采用带有显卡加速计算功能的jetson主板， 通过加载预先训练 好的神经网络模型可针对图片中是否存在冬虫夏草进行识别。 GNSS芯片采用北斗全球定位 导航芯片， 在高精度模式下可以达到1cm的误差。 摄像头采用双目摄像头， 可返回带有景深 信息的云点图。 计算芯片根据北斗全球定位导航芯片返回的坐标位置， 配合云点图使用即 时定位与地图构建算法控制机器人位置和姿态。 0024 实施时； 预先训练好的模型生成： 收集带有冬虫。

21、夏草生长在草地中的图片和不带 有冬虫夏草的草地图片， 通过人工标记后使用神经网络对图片进行模型训练， 模型会学习 图片上存在和不存在冬虫夏草的特征， 在识别新的图片时会给出存在和不存在的概率值， 当存在的概率值大于不存在的概率值时可认为图片中存在冬虫夏草。 训练完成后将模型加 载到计算芯片。 0025 参考图2， 一种在高原自动寻找冬虫夏草的系统。 由用户在操作显示屏11上输入多 个可在高原自动寻找冬虫夏草的机器8的搜寻总区域， 计算芯片10规划出每个机器的搜寻 区域， 通过数传芯片9下发任务到每个机器上， 机器则在区域内自动搜寻。 当机器发现冬虫 夏草时， 通过数传芯片在操作显示屏上显示冬虫。

22、夏草的位置。 每个机器由各自机器上的电 源模块5供电， 计算芯片、 操作显示屏、 数传芯片由电源模块12供电。 0026 实施时； 数传芯片采用433Mhz的无线通信数字电台， 可达到20千米的传输范围， 在 没有网络、 没有建筑物遮挡的高原山坡上是一种稳定、 低功耗并且低成本的通讯方案。 计算 芯片可与数传芯片和操作显示屏直接连接。 说明书 3/4 页 6 CN 112034862 A 6 0027 因此， 经过上述技术实施之后， 本发明提供一种在高原自动寻找冬虫夏草的机器， 包括采集地面图像的摄像头， 具有可驱动装置的移动机器人， 具有图像检测识别技术、 障碍 躲避能力和机器人位置姿态控制。

23、的计算芯片， 具有全球地理位置定位能力的GNSS芯片， 电 源模块， 照明模块以及指示灯。 计算芯片由电源模块提供供电， 通过线路连接摄像头、 GNSS 芯片、 照明模块、 指示灯和机器人驱动装置。 0028 同时本发明还提供一种在高原自动寻找冬虫夏草的系统， 包括多个在高原自动寻 找冬虫夏草的机器， 具有和机器可通讯的数传芯片， 具有任务规划的计算芯片， 操作显示 屏， 电源模块。 计算芯片由电源模块提供供电， 通过线路连接数传芯片、 显示屏。 本发明的有 益效果是： 克服了人力寻找冬虫夏草的时间、 天气、 身体素质、 环境因素限制， 使用具有神经 网络和图像视觉算法的芯片提高了发现冬虫夏草。

24、的概率和效率， 使用多个自动寻找冬虫夏 草的机器加快了搜寻速度， 同时因为机器较轻， 减少了对高原草甸和植被的破坏。 0029 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说明书 4/4 页 7 CN 112034862 A 7 图1 说明书附图 1/2 页 8 CN 112034862 A 8 图2 说明书附图 2/2 页 9 CN 112034862 A 9 。