一种基于高杆作物的智能表型采集小车和采集方法技术

本发明专利技术涉及植物数据采集的技术领域，公开了一种基于高杆作物的智能表型采集小车，包括整体车架、摄像云台装置、升降伸缩杆和前后伸缩杆，升降伸缩杆和前后伸缩杆安装于整体车架，摄像云台装置安装于前后伸缩杆的一端。本发明专利技术的智能表型采集小车，多功能灵活行走并能人为遥控。还公开了一种基于高杆作物的智能表型采集方法，移动终端向右主机控制模块发送小车移动控制信号、伸缩杆控制信号和舵机控制信号以调整三维深度摄像机的摄像位置和摄像角度，通过三维深度摄像机获取采集数据，数据转换模块进行数据处理形成深度图，深度图获取作物表型信息并提取作物生物量参数，本发明专利技术的智能表型采集方法采集数据量大、数据采集更准确和数据采集效率高。和数据采集效率高。和数据采集效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高杆作物的智能表型采集小车和采集方法


[0001]本专利技术涉及植物数据采集的
，特别是涉及一种基于高杆作物的智能表型采集小车和采集方法。

技术介绍

[0002]通过利用先进的传感器和现代信息技术在计算机上以三维可视的方式，逼真重现农作物的形态结构，能对植物生长动态过程、植物环境交互关系进行分析、仿真和预测。常用的方法是多视角图像法：通过相机获取多角度的图像序列，再结合数据处理软件获取作物的三维点云图，由此再获取作物的表型参数。
[0003]传统的利用人工测量获取植物表型参数的方式虽然相对精确，但费时费力，不适合大范围推广，存在时效性差、主观性强和成本高的问题，因此不符合推进智能化农业的要求。
[0004]目前国内外最常见的作物表型参数平台可分为室内平台与室外平台两类。室内的多以温室的自走式植物表型平台为主。自走式植物表型平台也称为机器人表型平台，其自身可以提供驱动动力、行走动力，不需要其它动力提供就能完成表型信息采集作业。室外多以车载式植物表型平台为主。车载式植物表型平台主要是指由拖拉机等进行驱动，按照植物种类和生长状况布置传感器，并搭载其他配件(如电力设备、数据存储器等)的平台。这种平台旨在降低成本、减少人力和提高工作效率。两者都提高了自动化，智能化的程度，但两者还存在一些缺点：1.具有高度自动化自走型的表型平台，虽然可以按照预定航线行进，但是结合上人为控制的遥控系统也是很有必要性的。对于超大面积作物的监测、数据采集，自走行平台可能会花费更多的时间成本。2.搭载多种传感器的车载式平台，运用于国内一般的农业环境有一定的局限性。虽然在一定程度上节省了人力，但是自动化可以再提升，而且车载式平台一般体积过大，灵活性欠缺；而且多种传感器的搭载会成为车体负担，需要一个集多功能一体传感器。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：提供一种多功能灵活行走并能人为遥控的智能表型采集小车和提供一种获取更大数据量、数据采集准确性高和数据采集效率高的智能表型采集方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于高杆作物的智能表型采集小车，包括左车架和右车架，所述左车架和所述右车架通过伸缩横杆连接组成整体车架，所述整体车架的前端铰接有升降伸缩杆，所述整体车架的后端铰接有前后伸缩杆，所述升降伸缩杆的伸缩活动端与所述前后伸缩杆连接，所述前后伸缩杆的伸缩活动端安装有摄像云台装置；
[0007]所述右车架包括右框架，所述右框架安装有右车轮和右控制箱，所述右控制箱包括右电源模块、右蓝牙模块、存储模块、右电机驱动传动模块和右主机控制模块，所述右蓝牙模块、所述存储模块、所述右电机驱动传动模块和右主机控制模块分别与所述电源模块连接，所述右电机驱动传动模块传动连接所述右车轮，所述右蓝牙模块通过串口与所述右
主机控制模块连接，所述存储模块与所述右主机控制模块传输连接；
[0008]所述左车架包括左框架，所述左框架安装有左车轮和左控制箱，所述左控制箱包括左电源模块、左蓝牙模块、左电机驱动传动模块和左主机控制模块，所述左蓝牙模块、左电机驱动传动模块和左控制模块分别与所述电源模块连接，左电机驱动传动模块传动连接所述左车轮，所述左蓝牙模块通过串口与所述左控制模块连接；
[0009]所述升降伸缩杆和所述前后伸缩杆分别与所述右电源模块电连接，所述升降伸缩杆和所述前后伸缩杆分别与所述右主机控制模块控制连接；
[0010]所述摄像云台装置包括三维深度摄像机和舵机，所述三维深度摄像机安装于所述舵机，所述三维深度摄像机通过连接线与所述存储模块传输连接，舵机包括舵机体、舵机电源模块、舵机蓝牙模块、舵机控制模块，所述舵机体、所述舵机蓝牙模块、所述舵机控制模块分别于所述舵机电源模块连接，所述舵机控制模块控制连接所述舵机体，所述舵机蓝牙模块通过串口与所述舵机控制模块连接；
[0011]所述右蓝牙模块分别与所述左蓝牙模块和所述舵机蓝牙模块无线连接；
[0012]包括移动终端，所述移动终端与所述右主机控制模块无线连接。
[0013]作为优选方案，包括第一连接杆和与所述第一连接杆交叉并铰接的第二连接杆，所述第一连接杆的一端与所述右框架的前端连接，另一端与所述左框架的后端连接，所述第二连接杆的一端与所述右框架的后端连接，另一端与所述左框架的前端连接。
[0014]作为优选方案，所述舵机体包括用于水平转动的下舵机和用于俯仰转动的上舵机，所述三维深度摄像机固定安装于所述上舵机，所述上舵机旋转安装于所述下舵机。
[0015]作为优选方案，所述三维深度摄像机包括用于发射调制后的脉冲红外光的红外光发射器、红外光接收器，所述红外发射器发射所述脉冲红外光至作物表面，作物表面将所述脉冲红外光反射至所述红外光接收器形成采集数据，所述采集数据通过所述连接线传输至所述存储模块。
[0016]作为优选方案，所述右主机控制模块包括数据转换模块，将所述存储模块中的采集数据通过所述数据转换模块转化为深度图。
[0017]作为优选方案，所述伸缩横杆包括第一伸缩横杆、第二伸缩横杆和第三伸缩横杆，所述第一伸缩横杆的两端分别与所述右车轮的前侧车轮和所述左车轮的前侧车轮连接，所述第二伸缩横杆的两端分别与所述右框架和所述左框架的前上部连接，所述第三伸缩横杆的两端分别与所述右框架和所述左框架的后上部连接；
[0018]所述升降伸缩杆铰接于所述第二伸缩横杆，所述前后伸缩杆铰接于所述第三伸缩横杆。
[0019]作为优选方案，所述升降伸缩杆和所述前后伸缩杆分别通过继电器与所述右主机控制模块控制连接。
[0020]作为优选方案，所述右电机驱动传动模块和所述左电机驱动传动模块均包括电机和传动装置，所述电机驱动连接所述传动装置，所述右电机驱动传动模块中的传动装置传动连接所述右车轮，所述左电机驱动传动模块中的传动装置传动连接所述左车轮。
[0021]作为优选方案，所述右控制箱包括无线局域网连接模块，右主机控制模块与无线局域网连接模块传输连接。
[0022]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于高杆作物的智能表型采集方法，通过
基于高杆作物的智能表型采集小车对农作物进行表型数据采集，所述移动终端向所述右主机控制模块发送车轮驱动信号，所述车轮驱动信号驱动所述右车架和左车架移动以调整所述三维深度摄像机的摄像位置；所述移动终端向所述右主机控制模块发送伸缩杆控制信号，所述伸缩杆驱动信号驱动所述升降伸缩杆和所述前后伸缩杆的伸缩活动端的伸缩以调整所述三维深度摄像机的摄像位置；所述移动终端向所述右主机控制模块发送舵机控制信号，所述舵机驱动信号驱动所述舵机的旋转以调整所述三维深度摄像机的摄像角度；
[0023]所述三维深度摄像机的所述红外光发射器发射所述脉冲红外光至作物，经所述作物的表面反射所述脉冲红外光至所述红外光接收器之间的时间差，所述三维深度相机记录所述时间差的测量值为采集数据，将所述采集数据通过所述数据转换模块将所述采集数据结合光速计算得出作物的距离数据形成所述物体深度信息，所述数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高杆作物的智能表型采集小车，其特征在于：包括左车架和右车架，所述左车架和所述右车架通过伸缩横杆连接组成整体车架，所述整体车架的前端铰接有升降伸缩杆，所述整体车架的后端铰接有前后伸缩杆，所述升降伸缩杆的伸缩活动端与所述前后伸缩杆连接，所述前后伸缩杆的伸缩活动端安装有摄像云台装置；所述右车架包括右框架，所述右框架安装有右车轮和右控制箱，所述右控制箱包括右电源模块、右蓝牙模块、存储模块、右电机驱动传动模块和右主机控制模块，所述右蓝牙模块、所述存储模块、所述右电机驱动传动模块和右主机控制模块分别与所述电源模块连接，所述右电机驱动传动模块传动连接所述右车轮，所述右蓝牙模块通过串口与所述右主机控制模块连接，所述存储模块与所述右主机控制模块传输连接；所述左车架包括左框架，所述左框架安装有左车轮和左控制箱，所述左控制箱包括左电源模块、左蓝牙模块、左电机驱动传动模块和左主机控制模块，所述左蓝牙模块、左电机驱动传动模块和左控制模块分别与所述电源模块连接，左电机驱动传动模块传动连接所述左车轮，所述左蓝牙模块通过串口与所述左控制模块连接；所述升降伸缩杆和所述前后伸缩杆分别与所述右电源模块电连接，所述升降伸缩杆和所述前后伸缩杆分别与所述右主机控制模块控制连接；所述摄像云台装置包括三维深度摄像机和舵机，所述三维深度摄像机安装于所述舵机，所述三维深度摄像机通过连接线与所述存储模块传输连接，舵机包括舵机体、舵机电源模块、舵机蓝牙模块、舵机控制模块，所述舵机体、所述舵机蓝牙模块、所述舵机控制模块分别与所述舵机电源模块连接，所述舵机控制模块控制连接所述舵机体，所述舵机蓝牙模块通过串口与所述舵机控制模块连接；所述右蓝牙模块分别与所述左蓝牙模块和所述舵机蓝牙模块无线连接；包括移动终端，所述移动终端与所述右主机控制模块无线连接。2.根据权利要求1所述的基于高杆作物的智能表型采集小车，其特征在于：包括第一连接杆和与所述第一连接杆交叉并铰接的第二连接杆，所述第一连接杆的一端与所述右框架的前端连接，另一端与所述左框架的后端连接，所述第二连接杆的一端与所述右框架的后端连接，另一端与所述左框架的前端连接。3.根据权利要求1所述的基于高杆作物的智能表型采集小车，其特征在于：所述舵机体包括用于水平转动的下舵机和用于俯仰转动的上舵机，所述三维深度摄像机固定安装于所述上舵机，所述上舵机旋转安装于所述下舵机。4.根据权利要求1所述的基于高杆作物的智能表型采集小车，其特征在于：所述三维深度摄像机包括用于发射调制后的脉冲红外光的红外光发射器、红外光接收器，所述红外发射器发射所述脉冲红外光至作物表面，作物表...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾瑞昌，钟宇浩，何家雄，吴烽，黄荣辉，刘弘源，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：