[发明专利]一种植被参数自主测量机器人

说明书

本发明公开了一种植被参数自主测量机器人，将履带式移动底盘与机械臂相结合，其中，履带式移动底盘由四个带编码器的行星减速电机驱动，机械臂由三个步进电机以及三根连杆组成的机械臂，固定在履带式移动底盘上表面，通过控制三个步进电机的旋转，调整防抖云台高度，便于鱼眼摄像头对植被冠层进行图像采集；此外，采用GPS+IMU结合的导航方式，使机器人移动到不同位置，同时，远程控制客户端通过无线传输方式对机器人进行控制并获取采集的植被冠层图像，并计算得到叶面积指数，这样可以在不同位置、不同地形环境测量不同的植被参数，节省人力，提高数据采集效率。

技术领域

本发明属于植被参数测量技术领域，更为具体地讲，涉及一种植物参数自主测量机器人。

背景技术

生态是统一的自然系统，是相互依存、紧密联系的有机链条。生态文明是人民群众共同参与共同建设共同享有的事业，因此，要把建设美丽中国转化为全体人民自觉行动。

在植被生态系统中有许多很重要的指数，其中最为典型的有叶面积指数(LAI)，它是表征植被冠层光合作用和判断植被生长状况的重要参数，也是农业科学、生态科学、遥感科学中众多数学模型的基本参数。监测作物的叶面积指数可以知道农作物的生长状况，比如是否有病虫害，是否需要施肥等等，进而对其进行相应的管理，也可以通过作物的叶面积指数估算作物的产量等。

目前，叶面积指数测量设备主要是国外采购但是价格昂贵，且操作复杂。国内用于叶面积指数测量的成熟的设备少之又少，而且在实际使用中存在局限性和不具灵活性的问题。

如2019年03月01日公布、公布号为CN109405769A的发明专利申请《植被冠层叶面积指数测量装置》。如图1所示，该植被冠层叶面积指数测量装置包括测量支架、第一光强度传感器011和第二光强度传感器012；第一光强度传感器011安装于测量支架的顶部，用于采集植被冠层顶部的阳光辐射强度；第二光强度传感器012设置于测量支架的底部，用于采集阳光透过植被冠层后的辐射强度。具体地，使用该装置来测量草地冠层叶面积指数，将测量支架固定到待测区域，测量支架从冠层的下方延伸至上方，从而使第一光强度传感器011位于冠层的上方，第二光强度传感器012位于冠层的下方。第一光强度传感器011测得冠层顶部的阳光辐射强度值，第二光强度传感器012测得冠层底部的阳光辐射强度值，进而可以得到冠层间隙率值；在一天中多次测量，可以得到冠层叶面积指数。该装置，将第一光强度传感器011和第二光强度传感器012分别设置到冠层的顶部和底部，实现在同一时刻对冠层顶部和底部的阳光辐射强度进行同时测量，从而得到该测量时刻的准确的冠层间隙率值。

然而，该植被冠层叶面积指数测量装置安装复杂，虽然可以进行长时间的多次测量，但是测量位置固定，测量数据单一，故此装置不具灵活性。

又如2021年02月12日公布的、公布号为CN112361998A的发明专利申请《基于智能手机的植物叶面积指数测定方法及应用》，如图2所示，将手机拍摄的冠层投影面积计算得到投影面积真实值，所得投影面积真实值与所拍摄地面积的比值即是LAI值。使用智能手机拍摄植被冠层投影面积的进而计算得到叶面积指数的方法，也是需要人工手持手机去测量，而且仅仅适用于大田环境下生长良好，排列规则的植物，有很大的局限性，存在需要大量人力，且数据采集效率低下的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种植被参数自主测量机器人，可以在不同位置、不同地形环境测量不同的植被参数，节省人力，提高数据采集效率。

为实现上述发明目的，本发明植被参数自主测量机器人，其特征在于，包括：

机器人移动底盘，为履带式移动底盘，由四个带编码器的行星减速电机(左右个两个)驱动；

差分GPS模块、IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)传感器组成导航定位系统，安装在机器人移动底盘上，用于获取差分GPS数据、IMU传感器数据；