一种用于检测植株生长状况的田间自动行走装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于检测植株生长状况的田间自动行走装置，属于农业机械自动化领域，包括：装置主体，底部安装有行走机构，行走机构受控于处理器；植株检测机构，通过一升降平台安装于装置主体上，收集植株的光学图像和光谱图像并将图像传送给处理器；路径识别机构，安装于装置主体的前端，用于获取装置主体前进的道路图像并将道路图像发送给处理器；处理器,接收所述植株检测机构和路径识别机构的输出数据，并控制行走机构的行进方向。在检测植株病虫害情况的同时对植株的高度进行测量，提高了生产效果。

A field automatic walking device for detecting plant growth condition

The utility model discloses a field automatic walking device for detecting plant growth, belonging to the field of agricultural machinery automation, which comprises a main body of the device, a walking mechanism installed at the bottom, a walking mechanism controlled by a processor, a plant detecting mechanism installed on the main body of the device through a lifting platform to collect plants. Optical and spectral images are transmitted to the processor; the path recognition mechanism is mounted at the front end of the device main body for acquiring the road image of the device main body and transmitting the road image to the processor; the processor receives the output data of the plant detection mechanism and the path recognition mechanism and controls the walking mechanism. The way forward. The height of the plant was measured at the same time of detecting plant diseases and insect pests, and the production effect was improved.

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测植株生长状况的田间自动行走装置
本技术属于农业机械自动化领域，具体地说，涉及一种用于检测植株生长状况的田间自动行走装置。
技术介绍
农业机器人是一种机器，是机器人在农业生产中的运用，是一种可由不同程序软件控制，以适应各种作业,能感觉并适应作物种类或环境变化，有检测(如视觉等)和演算等人工智能的新一代无人自动操作机械。常见的农业机器人包括施肥机器人、菜田除草机器人、采摘果实机器人和分拣果实机器人等。在农业生产过程中，也需要对农作物的植株高低和染病情况进行测量，测量株高常用的方法为利用尺子进行人工测量，然而需要花费大量的人力物力，还需要花费大量时间。衡量植株生长状况的指标还有很多，如叶片大小、根系长度、根冠比等，大多也都需要人工手动测量。这些都不适宜于大批量的生产。
技术实现思路
本技术的目的为提供一种用于检测植株生长状况的田间自动行走装置，可同时对植株的株高和病虫害情况进行测量，大大提高了农业生产的效率。为了实现上述目的，本技术提供的用于检测植株生长状况的田间自动行走装置包括：装置主体，底部安装有行走机构，行走机构受控于处理器；植株检测机构，通过一升降平台安装于所述装置主体上，收集植株的光学图像和光谱图像并将图像传送给处理器；路径识别机构，安装于装置主体的前端，用于获取装置主体前进的道路图像并将道路图像发送给处理器；处理器,接收所述植株检测机构和路径识别机构的输出数据，并控制行走机构的行进方向。上述技术方案中，将装置主体放入田间小路上行走，利用植株检测机构在检测植株病虫害情况的同时对植株的高度进行测量，该装置大大减少了劳动了，提高了生产效果。具体的方案为行走机构包括安装在装置主体底部后端的主动轮和安装在装置主体底部前端的从动轮，主动轮连接驱动电机，从动轮连接转向舵机。通过驱动电机驱动主动轮转动，从而使装置主体向前走，通过转向舵机控制从动轮的转动角度，从而控制装置主体的前进方向。进一步具体的方案为驱动电机带有编码器，用于检测驱动电机的实际转速；处理器根据驱动电机的实际转速与设定的目标转速计算驱动电机的输入转速以控制行走机构的行进速度。另一个具体的方案为植株检测机构包括用于测量植株高度的光学摄像头和用于检测植株病虫害的多光谱摄像头或红外摄像头，两个摄像头分别朝向装置主体前进方向的前后两端设置；路径识别机构包括通过一直杆固定在装置主体前端的摄像头。另一个具体的方案为升降平台包括固定在装置主体中央的底座以及安装在该底座上的伸缩杆，伸缩杆上设有用于固定伸缩高度的紧固螺钉，植株检测机构固定在伸缩杆的顶端。优选的方案为装置主体内置有可充电的电池。为装置主体上各部分供电，可以取出充电或更换。本技术所涉及的方法、程序和控制都属于现有技术，本技术所要保护的是便携式油菜叶片病害检测装置的结构改进，并不涉及在方法、程序和控制等上的创新。与现有技术相比，本技术的有益效果为：本技术可以自动拍摄并检测一片区域内植物的生长状况，简化了植株生长状况的检测流程，同时节省了人工测量的时间与成本，可广泛应用于植物植株生长状况的快速检测与监控。附图说明图1为田间自动行走装置侧视图。其中：1、摄像头；2、植株检测机构；3、升降平台；4、控制芯片；5、装置主体；51、转向舵机；52、电池；53、驱动电机；6、主动轮；7、从动轮。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。实施例参见图1，本实施例的用于检测植株生长状况的田间自动行走装置包括装置主体5、植株检测机构2、路径识别机构、处理器，其中处理器包括图像处理模块和控制模块装置主体5的底部安装有行走机构，行走机构包括安装在装置主体5底部后端的主动轮6和安装在装置主体5底部前端的从动轮7，主动轮6连接驱动电机53，从动轮7连接转向舵机51。通过驱动电机53驱动主动轮6转动，从而使装置主体5向前走，通过转向舵机51控制从动轮7的转动角度，从而控制装置主体5的前进方向。驱动电机53带有512线编码器，用于检测驱动电机的实际转速；控制模块根据驱动电机的实际转速与设定的目标转速利用PI算法计算驱动电机53的输入转速以控制行走机构的行进速度。植株检测机构2包括用于测量植株高度的光学摄像头和用于检测植株病虫害的多光谱摄像头或红外摄像头，本实施例采用的是光学摄像头和多光谱摄像头，两个摄像头分别朝向装置主体前进方向的前后两端设置，并通过升降平台3安装于装置主体5上，光学摄像头收集植株的光学图像，多光谱摄像头收集植株的光谱图像，并将图像传送给图像处理模块。在检测植株病虫害情况的同时测量植株的高度。本实施例的升降平台3包括固定在装置主体5中央的底座以及安装在该底座上的伸缩杆，伸缩杆上设有用于固定伸缩高度的紧固螺钉，植株检测机构2固定在伸缩杆的顶端。路径识别机构包括通过一ABS塑料直杆固定在装置主体5前端的摄像头1，用于拍摄装置前进道路的图像。图像处理模块提取光学图像中植株高度信息，提取光谱图像中植株病虫害信息，并从道路图像中得到前进道路中线和当前视野中线。控制模块包括一控制芯片4，控制芯片4通过导线和排线与装置主体5上的其余部分连接，负责控制装置主体5的运动与工作，包括前进路线的检测与识别、驱动电机53的转速、转向舵机51的转角和摄像头1拍摄数据的存储与处理，控制芯片4根据当前视野中线与前进道路中线的距离控制行走机构的行进方向。其中，控制程序在电脑编写并输入控制芯片4内。在装置主体5的内部安装有可充电的电池52。为装置主体上各部分供电，可以取出充电或更换。本实施例的田间自动行走装置的工作过程可分为寻迹移动及植株检测两部分。其中，植株检测由控制芯片4控制植株检测机构2完成，植株检测机构2拍摄并存储得到的植株图像(光学图像或光谱图像)。寻迹移动则分为速度控制与路径确定两部分，其中速度控制的循环如下：获取装置主体的实际前进速度，与设定的速度进行比对，计算当前需要的前进速度，具体包括：(1)编码器记录驱动电机53在一段时间内转过的圈数，控制芯片4通过“中断”读取该数值计算装置的实际前进速度；(2)控制芯片4将实际前进速度与程序设定的速度作为PD调节器的输入；(3)控制芯片4计算驱动电机53下一个循环的输入转速；(4)控制芯片4根据输入转速改变PWM的占空比并输出到驱动电机53。路径确定的循环如下：获取装置主体行走前其前方田间小路的图像，对该图像进行处理，利用小路与周边环境的差异确定小路两侧边界在图像中的坐标；根据小路两侧边界的坐标计算道路中线，并得到装置主体的前进路线的横坐标；获取装置主体当前前进视野中的图像，得到视野中线的横坐标；计算视野中线与前进路线的横坐标的差值并根据该差值控制装置主体的前进方向。具体如下：(1)摄像头1拍摄得到一幅自动行走装置前方的田间小路；(2)将拍摄得到的原始图像进行对比度增强操作；(3)将RGB图像转为灰度图像；(4)将灰度图进行灰度调整，增强灰度图的对比度；(5)将经过对比度增强的灰度图以0.35为阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测植株生长状况的田间自动行走装置，其特征在于，包括：装置主体，底部安装有行走机构，所述行走机构受控于处理器；植株检测机构，通过一升降平台安装于所述装置主体上，收集植株的光学图像和光谱图像并将图像传送给处理器；路径识别机构，安装于所述装置主体的前端，用于获取装置主体前进的道路图像并将道路图像发送给处理器；处理器,接收所述植株检测机构和路径识别机构的输出数据，并控制行走机构的行进方向。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测植株生长状况的田间自动行走装置，其特征在于，包括：装置主体，底部安装有行走机构，所述行走机构受控于处理器；植株检测机构，通过一升降平台安装于所述装置主体上，收集植株的光学图像和光谱图像并将图像传送给处理器；路径识别机构，安装于所述装置主体的前端，用于获取装置主体前进的道路图像并将道路图像发送给处理器；处理器,接收所述植株检测机构和路径识别机构的输出数据，并控制行走机构的行进方向。2.根据权利要求1所述的田间自动行走装置，其特征在于：所述的行走机构包括安装在所述装置主体底部后端的主动轮和安装在所述装置主体底部前端的从动轮，所述主动轮连接驱动电机，所述从动轮连接转向舵机。3.根据权利要求2所述的田间自动行走装置，其特征在于：所述的驱动电机带有编码器，用于检测驱动电机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱素素，张初，冯雷，吴伟康，刘飞，何勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33