Modern herbicide application in agricultural settings typically relies on either large scale sprayers that dispense herbicide over crops and weeds alike or portable sprayers that require labor intensive manual operation. The former method results in overuse of herbicide and reduction in crop yield while the latter is often untenable in large scale operations. This paper presents the first fully autonomous robot for weed management for row crops capable of computer vision based navigation, weed detection, complete field coverage, and automatic recharge for under \$400. The target application is autonomous inter-row weed control in crop fields, e.g. flax and canola, where the spacing between croplines is as small as one foot. The proposed robot is small enough to pass between croplines at all stages of plant growth while detecting weeds and spraying herbicide. A recharging system incorporates newly designed robotic hardware, a ramp, a robotic charging arm, and a mobile charging station. An integrated vision algorithm is employed to assist with charger alignment effectively. Combined, they enable the robot to work continuously in the field without access to electricity. In addition, a color-based contour algorithm combined with preprocessing techniques is applied for robust navigation relying on the input from the onboard monocular camera. Incorporating such compact robots into farms could help automate weed control, even during late stages of growth, and reduce herbicide use by targeting weeds with precision. The robotic platform is field-tested in the flaxseed fields of North Dakota.


翻译:在农业环境中,现代除草剂应用通常依赖大型喷雾器,在作物和杂草上喷洒除草剂,或需要人工密集人工操作的便携式喷雾器。前一种方法导致过度使用除草剂和减少作物产量,而后者在大规模作业中往往无法维持。本文展示了第一个完全自主的机器人,用于对行内作物进行除草管理,这些作物能够以计算机视觉为基础的导航、杂草检测、完整的实地覆盖和自动补给,低于400美元。目标应用是作物田间自主的跨行杂草控制,例如松和罐头,作物线之间的间间隔小于一英尺。提议的机器人在植物生长的各个阶段,在检测除草剂和喷洒除草剂时,都可过度使用除草剂。本文件介绍了一套完全自主的机器人,包括新设计的机械硬件、斜坡道、机器人充电装置和移动充电站。一个综合的视觉算法用于协助电源的调整。加固的机器人可以在田间工作上连续工作,而不能用电。此外,一个基于颜色的轮心型轮的机器人,甚至可以用来在固定的地面上,在固定的地面上,在固定的地面上,我们通过固定的机械化的导航中,在最后的轨道上,在固定的轨道上,在固定的轨道上,进行。

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