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基于视觉导航的双行水田除草机设计与试验的开题报告
一、研究背景和意义
随着种植业的发展，越来越多的农业机械被应用于种植业，其优势和效率越来越被农民所认可。而在水田种植中，草害和水草严重影响着水稻品质和产量。传统的除草方式主要依靠人工除草和化学除草，需要大量人力和成本，并且会对环境造成污染。因此，同时满足高效、低成本、环保的水田除草机显得尤为重要。
视觉导航技术，是一种基于图像处理以及计算机视觉技术的传感器，越来越被广泛应用于水稻、小麦、玉米等农作物的无人机作业中。通过拍摄农田上方的图像，处理后可以得到关于农田环境的详细信息，同时基于机器学习算法可以实现对草害的识别和定位。基于视觉导航技术的机械设备可以高效地完成除草等工作，减轻工作人员的劳动负担并提高生产效率。
二、研究内容及方法
1.研究题目：基于视觉导航的双行水田除草机设计与试验。
2.研究内容：
（1）设计一款基于视觉导航技术的双行水田除草机；
（2）设计实现机器识别小麦、玉米化草害的算法；
（3）实现除草机的导航控制系统，提高其行进精度和效率；
（4）制作样机并对其性能进行测试。
3.研究方法：
（1）研究雷达、摄像头等传感器的选择和安装位置；
（2）研究草害的特征以及草害识别的机器学习算法；
（3）研究导航控制系统；
（4）进行样机制作和性能测试。
三、预期目标及进度安排
1.该研究的预期目标包括：
（1）设计出一款基于视觉导航技术的高效水田除草机；
（2）实现机器识别小麦、玉米化草害的算法；
（3）提高除草机的行进精度和效率；
（4）提高水稻的产量和品质。
2.进度安排：
（1）前期调研，了解国内外相关研究进展及相关技术，制定研究方案和技术路线图，1-2周；
（2）传感器选择、安装和机器学习算法编写，3-6周；
（3）导航控制系统的设计与开发，7-10周；
（4）样机制作及性能测试，11-14周；
（5）报告撰写及课程展示，15-17周。
四、存在的问题与挑战
1.视觉导航技术在自然光线和天气变化等因素的影响下，其精度往往会受到影响，因此在实际应用中需要对此加以考虑。
2.设计出的机器学习算法需要对于水稻中的草害分类鲁棒性强，甚至可以对其进行分型。
3.除草机的设计需要考虑水稻田间的线缆、灌溉水管等障碍物，尤其是设计一款双行排列的除草机，避免与水稻犁地交叉冲突。
五、结论
本研究计划的目标是设计一款基于视觉导航技术的双行水田除草机。除了通过机器学习算法实现草害的识别和定位，在导航控制系统方面我们还要考虑重心平衡、行进速度等等因素。我们希望通过这一设计，提高水稻生产的效率和质量，减少了繁琐的人工除草工作，同时也实现了基于视觉导航技术的廉价、高效、环保的水田除草机。