[发明专利]一种用于检测植株生长状况的田间自动行走装置及其行走控制方法

说明书

本发明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，行走机构受控于控制模块；植株检测模块，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图像处理模块；路径识别模块，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控制模块；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，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。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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明的另一目的为提供一种田间自动行走装置的行走控制方法，使得田间自动行走装置能高效完成农业生产中的测量工作，提高了生产效率。

为了实现上述目的，本发明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，行走机构受控于控制模块；

植株检测模块，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图像处理模块；

路径识别模块，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控制模块；

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，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。

上述技术方案中，将装置主体放入田间小路上行走，利用植株检测模块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；控制模块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模块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；路径识别模块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，植株检测模块固定在伸缩杆的顶端。