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農(nóng)田除草機(jī)器人識別方法與裝備創(chuàng)制

農(nóng)田除草機(jī)器人識別方法與裝備創(chuàng)制

出版社：化學(xué)工業(yè)出版社出版時間：2024-03-01
開本： 其他 頁數(shù)： 202
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農(nóng)田除草機(jī)器人識別方法與裝備創(chuàng)制 版權(quán)信息

農(nóng)田除草機(jī)器人識別方法與裝備創(chuàng)制 本書特色

本書的主要內(nèi)容涵蓋了農(nóng)田除草機(jī)器人的識別方法和裝備創(chuàng)制技術(shù)。介紹了基于人工智能技術(shù)的農(nóng)田雜草多元識別方法，證明了智能算法可賦能機(jī)器人更準(zhǔn)確地識別定位雜草，辨識葉齡、鮮重等生物信息，從而提高雜草的防控質(zhì)量和效率。此外，本書還詳細(xì)介紹了多種農(nóng)田除草機(jī)器人系統(tǒng)的裝備創(chuàng)制技術(shù)，包括機(jī)器人的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)搭建、動力系統(tǒng)配置、傳感器布置和應(yīng)用軟件開發(fā)等。本書可供農(nóng)業(yè)機(jī)械從業(yè)者，智能裝備、智慧農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究人員以及相關(guān)專業(yè)高校師生閱讀參考，助力提升雜草防除裝備的智能水平，為農(nóng)田雜草防控技術(shù)進(jìn)步添磚加瓦。

農(nóng)田除草機(jī)器人識別方法與裝備創(chuàng)制 內(nèi)容簡介

本書的主要內(nèi)容涵蓋了農(nóng)田除草機(jī)器人的識別方法和裝備創(chuàng)制技術(shù)。介紹了基于人工智能技術(shù)的農(nóng)田雜草多元識別方法，證明了智能算法可賦能機(jī)器人更準(zhǔn)確地識別定位雜草，辨識葉齡、鮮重等生物信息，從而提高雜草的防控質(zhì)量和效率。此外，本書還詳細(xì)介紹了多種農(nóng)田除草機(jī)器人系統(tǒng)的裝備創(chuàng)制技術(shù)，包括機(jī)器人的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)搭建、動力系統(tǒng)配置、傳感器布置和應(yīng)用軟件開發(fā)等。 本書可供農(nóng)業(yè)機(jī)械從業(yè)者，智能裝備、智慧農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)器人研究人員以及相關(guān)專業(yè)高校師生閱讀參考，助力提升雜草防除裝備的智能水平，為農(nóng)田雜草防控技術(shù)進(jìn)步添磚加瓦。

農(nóng)田除草機(jī)器人識別方法與裝備創(chuàng)制 目錄

**章基于改進(jìn)MobileNetV3-SSD模型的農(nóng)田苗草識別方法1
**節(jié)農(nóng)田苗草圖像數(shù)據(jù)采集1
一、全周期采集數(shù)據(jù)2
二、多角度采集數(shù)據(jù)3
第二節(jié)農(nóng)田苗草圖像數(shù)據(jù)集制作5
一、苗草圖像預(yù)處理5
二、苗草圖像數(shù)據(jù)鴻溝6
第三節(jié)MobileNetV3-SSD模型改進(jìn)與可視化7
一、MobileNetV3-SSD模型改進(jìn)8
二、MobileNetV3-SSD模型3D可視化9
第四節(jié)MobileNetV3-SSD模型訓(xùn)練與評估10
一、MobileNetV3-SSD模型訓(xùn)練10
二、MobileNetV3-SSD模型評估10
第五節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成12
一、硬件設(shè)備和軟件12
二、車體平臺設(shè)計13
三、計算機(jī)組系統(tǒng)15
四、智能控制系統(tǒng)15
五、雙翼式視覺系統(tǒng)15
第六節(jié)基于改進(jìn)MobileNetV3-SSD模型的田間試驗18
一、苗草識別網(wǎng)絡(luò)的3D可視化18
二、識別網(wǎng)絡(luò)模型的對比分析19
三、全周期條件下的識別模型檢測22
四、多角度條件下的識別模型檢測27
第七節(jié)小結(jié)32 第二章基于YOLOv3模型的立式智能株間除草機(jī)器人35
**節(jié)基于YOLOv3模型進(jìn)行苗草識別35
一、苗草圖像數(shù)據(jù)集制作36
二、苗草圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理38
三、苗草圖像數(shù)據(jù)標(biāo)記39
四、苗草模型建立40
五、除草區(qū)域建立42
六、除草策略制定43
第二節(jié)智能株間除草機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計44
一、除草機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計44
二、農(nóng)田移動平臺設(shè)計47
三、智能除草單元設(shè)計49
第三節(jié)末端執(zhí)行器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計50
一、農(nóng)田作業(yè)參數(shù)測定50
二、末端執(zhí)行器設(shè)計與優(yōu)化53
三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化60
第四節(jié)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)搭建62
一、硬件系統(tǒng)組成62
二、控制策略制定63
三、控制算法優(yōu)化63
第五節(jié)智能除草機(jī)器人系統(tǒng)試驗70
一、臺架試驗70
二、田間試驗72
第六節(jié)小結(jié)77 第三章基于YOLOv4模型的臥式智能株間除草機(jī)器人79
**節(jié)基于YOLOv4模型進(jìn)行苗草識別79
一、苗草圖像數(shù)據(jù)集制作79
二、苗草圖像數(shù)據(jù)集預(yù)處理與標(biāo)記81
三、苗草識別模型建立83
第二節(jié)除草機(jī)器人系統(tǒng)架構(gòu)87
一、機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)組成87
二、機(jī)器人作業(yè)模式建立88
第三節(jié)除草機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化90
一、田間作業(yè)環(huán)境測定90
二、框架結(jié)構(gòu)搭建92
三、仿形機(jī)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化93
四、傳動系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化94
五、末端執(zhí)行器研制101
第四節(jié)除草控制策略制定與系統(tǒng)搭建102
一、株間草苗信息獲取103
二、除草控制策略制定104
三、除草控制系統(tǒng)搭建106
第五節(jié)除草機(jī)器人性能試驗與分析109
一、臺架試驗與分析109
二、田間試驗與分析112
第六節(jié)小結(jié)129 第四章基于BlendMask語義分割模型的對靶施藥除草機(jī)器人131
**節(jié)除草劑投放劑量試驗131
一、溫室試驗132
二、田間試驗134
三、試驗結(jié)果與分析134
第二節(jié)農(nóng)田雜草圖像數(shù)據(jù)集制作137
一、雜草植株圖像數(shù)據(jù)集采集與制作138
二、苗草種群圖像數(shù)據(jù)集采集與制作141
第三節(jié)基于 BlendMask模型的農(nóng)田雜草圖像分割143
一、語義分割模型簡介144
二、雜草分割模型訓(xùn)練與評估145
第四節(jié)農(nóng)間苗草圖像語義分割試驗與分析145
一、實例分割模型對比試驗分析145
二、超參數(shù)對分割性能的影響分析與優(yōu)化148
三、葉齡與拍攝位姿對分割性能的影響分析150
第五節(jié)對靶施藥除草機(jī)器人系統(tǒng)簡介156
一、除草機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)156
二、變量靶噴單元設(shè)計157
三、智能控制系統(tǒng)搭建158
第六節(jié)對靶施藥機(jī)器人農(nóng)田試驗160
第七節(jié)小結(jié)162 第五章基于雙流密集特征融合網(wǎng)絡(luò)的變量對靶施藥除草機(jī)器人163
**節(jié)RGB-D數(shù)據(jù)與雜草地上鮮重標(biāo)簽動態(tài)采集方法163
一、采集區(qū)域與研究對象163
二、采集機(jī)器人平臺與設(shè)備164
三、采集方法與流程164
第二節(jié)雙流密集特征融合網(wǎng)絡(luò)雜草鮮重檢測模型搭建167
一、雙流密集特征融合網(wǎng)絡(luò)模型技術(shù)路線167
二、KNN技術(shù)填補(bǔ)缺失值168
三、構(gòu)建YOLOv4雜草目標(biāo)檢測模型169
四、雙流密集特征融合網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建169
第三節(jié)雙流密集特征融合網(wǎng)絡(luò)雜草鮮重檢測模型試驗與結(jié)果分析175
一、網(wǎng)絡(luò)模型評價指標(biāo)175
二、技術(shù)路線結(jié)果與分析175
三、YOLOv4與其他目標(biāo)檢測算法結(jié)果對比176
四、嵌入Dense-NiN模塊回歸網(wǎng)絡(luò)結(jié)果比較176
五、不同數(shù)據(jù)增強(qiáng)方法影響179
六、雙流密集特征融合網(wǎng)絡(luò)受生長時期和雜草種類影響結(jié)果分析180
七、雜草鮮重與IOU值關(guān)系182
八、雜草相互遮擋影響結(jié)果分析183
第四節(jié)對靶施藥除草機(jī)器人單元創(chuàng)制184
一、機(jī)器人移動平臺搭建184
二、除草單元整體結(jié)構(gòu)設(shè)計184
三、機(jī)械系統(tǒng)硬件選型與布控185
四、施藥控制策略制定與系統(tǒng)搭建188
第五節(jié)對靶施藥除草機(jī)器人田間試驗與分析191
一、除草劑與雜草鮮重量化關(guān)系試驗設(shè)計與分析191
二、變量對靶施藥機(jī)器人農(nóng)田除草試驗與分析193
第六節(jié)小結(jié)196 參考文獻(xiàn)198
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農(nóng)田除草機(jī)器人識別方法與裝備創(chuàng)制 作者簡介

權(quán)龍哲，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)教授、博導(dǎo)，安徽省領(lǐng)軍人才（特聘教授），一直從事農(nóng)田智能管理裝備的相關(guān)研究，現(xiàn)任中國農(nóng)業(yè)工程青委會副主任委員、中國農(nóng)機(jī)青委會副主任委員、中國農(nóng)業(yè)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化委員會委員等；主持國家自然科學(xué)基金等20余項課題，發(fā)表論文100余篇，其中SCI／EI檢索50余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利42件，開發(fā)智能農(nóng)業(yè)裝備／系統(tǒng)20余套，指導(dǎo)學(xué)生獲得“挑戰(zhàn)杯”國賽特等獎、“創(chuàng)青春”國賽金獎等150余項“雙創(chuàng)”競賽獎勵；曾獲教育部“霍英東”青年教師獎一等獎、中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會青年科技獎、全國萬名創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)優(yōu)秀導(dǎo)師、全省優(yōu)秀教師等30余項獎勵。

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