一种自走式作物株高测量装置

1.本实用新型涉及农业智能技术领域，具体而言，涉及一种自走式作物株高测量装置。


背景技术：

2.随着商业化、工程化育种流程的普及，育种单位不断扩大品种试验规模；然而我国育种试验机械化普及率严重不足，仍以人工作业为主，效率低、强度大、主观误差大。
3.其中，株高是表征作物长势的重要指标，在生长状况监测、水肥调控决策以及预测倒伏发生等方面具有广泛的应用价值。例如，在玉米育种过程中，幼苗株高检测是非常重要的工作。传统玉米株高测定方法是以塔尺等长度测量工具对田间或取样的整株样本进行人工测定，工作强度大且效率低；玉米株高检测对象往往是出于三叶期、拔节期的植株，植株高度较为矮小，自动测量难度大。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种自走式作物株高测量装置，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。
5.本实用新型实施例提供一种自走式作物株高测量装置，所述装置包括第一滑轨，可伸缩支架，深度相机，高地隙移动平台，第二滑轨和球铰支架；
6.所述的第一滑轨固定于所述高地隙移动平台的顶部；所述第二滑轨与所述第一滑轨传动链接，所述第二滑轨与所述第一滑轨垂直；所述第二滑轨与所述可伸缩支架之间为滑动连接；所述可伸缩支架与所述深度相机之间通过球铰连接。
7.可选的，所述高地隙移动平台主体为1.3m
×
0.6m
×
0.02m的铝板。
8.可选的，所述深度相机的软件为微软kinect2.0。
9.可选的，所述装置还包括舵机，电源，电机控制器，无线模块，轮胎，直流电机，差速器总成，半轴，无线遥控器；
10.所述舵机固定于所述高地隙移动平台的顶部的首端中心位置；所述半轴固定于所述高地隙移动平台的顶部的末端，所述差速器总成固定在半轴上；所述轮胎固定于所述高地隙移动平台的底部，所述轮胎通过花键与所述半轴相连接；所述电源固定于所述高地隙移动平台顶部，所述电源与所述电机控制器连接；所述电机控制器与所述直流电机连接；所述无线模块与所述控制舵机以及所述电机控制器连接；所述无线遥控器通过wifi与所述无线模块连接。
11.可选的，所述装置还包括工作台和计算机；所述工作台固定于所述高地隙移动平台的顶部中心位置，所述计算机固定于所述的工作台的顶部，所述计算机通过数据线与所述深度相机相连接。
12.可选的，所述工作台与所述计算机接触面之间设有防滑橡胶。
13.本实用新型实施例的创新点包括：
14.1、本实用新型提出的自走式作物株高测量装置，通过所述可伸缩支架的伸缩性以及通过所述球铰支架的转动，使所述深度相机进行多角度调节，以适应作物不同生长时期的株高测量，可以提高所述装置的兼容性。是本实用新型实施例的创新点之一。
15.2、本实用新型提出的自走式作物株高测量装置，通过所述无线遥控器和所述无线模块可远程控制所述装置的作业，实现所述装置自走式对作物株高的测量，同时，所述高地隙移动平台轻量化的结构，较为适合在复杂的种植环境作业，不仅能够有效降低劳动力成本，而且可以提高作物株高的测量效率。是本实用新型实施例的创新点之一。
16.3、本实用新型提出的自走式作物株高测量装置，通过深度相机对玉米植株进行图像采集并上传数据至计算机进行处理，可以及时、准确的得到玉米株高信息，同时有效避免人工测量的产生的主观误差。是本实用新型实施例的创新点之一。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型提出的自走式作物株高测量装置的整体结构俯视示意图；
19.图2为本实用新型提出的自走式作物株高测量装置的整体结构侧视示意图；
20.图3为本实用新型提出的自走式作物株高测量装置的工作流程图；
21.图中：1-舵机，2-电源，3-电机控制器，4-无线模块，5-第一滑轨，6-可伸缩支架，7-深度相机，8-计算机，9-轮胎，10-直流电机，11-高地隙移动平台，12-工作台，13-差速器总成，14-半轴，15-第二滑轨，16-无线遥控器，17
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球铰支架，18-底盘，19-雷达模块，20-预警模块和21-标记模块。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.需要说明的是，本实用新型实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.本实用新型提出第一种自走式作物株高测量装置。参考图1和图2，图1 为本实用新型提出的自走式作物株高测量装置的整体结构俯视示意图；图2 为本实用新型提出的自走式作物株高测量装置的整体结构侧视示意图。
25.如图1和图2所示，所述自走式作物株高测量装置包括第一滑轨5，可伸缩支架6，深度相机7，高地隙移动平台11，第二滑轨15，球铰支架17。
26.所述的第一滑轨5固定于所述高地隙移动平台11的顶部。所述第二滑轨 15与所述
第一滑轨5传动链接，所述第二滑轨15与所述第一滑轨5垂直，所述第二滑轨15可在所述第一滑轨5之间上下滑动。所述第二滑轨15与所述可伸缩支架6之间为滑动连接，所述可伸缩支架6可在所述第二滑轨15之间左右滑动；可以理解的是，所述可伸缩支架6相对于所述高地隙移动平台 11，在一定的二维空间内自由移动。所述可伸缩支架6与所述深度相机7之间通过球铰17连接，使所述深度相机7能够在一定角度活动。
27.需要说明的是，所述可伸缩支架6可使所述深度相机7在竖直方向上进行调节，以适应作物不同生长时期的株高测量，可以提高所述装置的兼容性。
28.可见，本实用新型提出的自走式作物株高测量装置，通过所述可伸缩支架的伸缩性以及通过所述球铰支架的转动，使所述深度相机进行多角度调节，以适应作物不同生长时期的株高测量，提高所述装置的兼容性。
29.本实用新型提出第二种自走式作物株高测量装置。参考图1和图2，图1 为本实用新型提出的自走式作物株高测量装置的整体结构俯视示意图；图2 为本实用新型提出的自走式作物株高测量装置的整体结构侧视示意图。
30.如图1和图2所示，所述自走式作物株高测量装置包括舵机1，电源2，电机控制器3，无线模块4，第一滑轨5，可伸缩支架6，深度相机7，轮胎9，直流电机10，高地隙移动平台11，差速器总成13，半轴14，第二滑轨15，无线遥控器16，球铰支架17。
31.所述舵机1固定于所述高地隙移动平台11的顶部的首端中心位置，所述的第一滑轨5固定于所述舵机1的正后方。所述第二滑轨15与所述第一滑轨 5传动链接，所述第二滑轨15与所述第一滑轨5垂直，所述第二滑轨15可在所述第一滑轨5之间上下滑动。所述第二滑轨15与所述可伸缩支架6之间采用滑动连接，所述可伸缩支架6可在所述第二滑轨15之间左右滑动；可以理解的是，所述可伸缩支架6相对于所述高地隙移动平台11，在一定的二维空间内自由移动。所述可伸缩支架6与所述深度相机7之间通过球铰17连接，使所述深度相机7能够在一定角度活动。
32.其中，所述高地隙移动平台11主体由1.3m
×
0.6m
×
0.02m的铝板制成，所述高地隙移动平台11兼顾了刚性和轻便型，可以较好适应不同小区的土壤及地貌。
33.其中，所述深度相机7的软件采用微软公司生产的kinect2.0，所述深度相机7够采集农作物的彩色图像和深度图像。所述计算机8通过采集到的图像数据进行点云三维重构，数据经过一系列降维处理后即可得到准确的农作物株高信息。
34.需要说明的是，所述可伸缩支架6可使所述深度相机7在竖直方向上进行调节，以适应作物不同生长时期的株高测量，提高所述装置的兼容性。
35.所述半轴14固定于所述高地隙移动平台11的顶部的末端，所述差速器总成13固定在半轴14上；所述轮胎9固定于所述高地隙移动平台11的底部，所述轮胎通过花键与所述半轴14相连接。
36.所述电源2固定于所述高地隙移动平台11的顶部，所述电源2通过电线与所述电机控制器3连接；所述电机控制器3通过电线与所述直流电机10连接；所述无线模块4通过电线与所述控制舵机1以及所述电机控制器3连接。
37.可以理解的是，所述无线模块4可以同时控制所述舵机1和所述电机控制器3。
38.可以理解的是，所述电机控制器3驱动所述直流电机10，所述直流电机 10带动所述差速器总成13，当所述高地隙移动平台11转弯时，所述轮胎9 可以以不同的转速来运转。
39.其中，所述无线遥控器16通过wifi与所述无线模块4连接，可控制所述高地隙移动平台11的前进、后退以及转向。
40.可见，本实用新型提出的自走式作物株高测量装置，通过所述可伸缩支架的伸缩性以及通过所述球铰支架的转动，可使所述深度相机进行多角度调节，以适应作物不同生长时期的株高测量，提高所述装置的兼容性；同时，通过所述无线遥控器和所述无线模块可远程控制所述装置的作业，可以实现所述装置自走式对作物株高的测量，此外，所述高地隙移动平台轻量化的结构，使得本装置适合在复杂的种植环境作业，不仅有效降低劳动力成本，而且能够提高作物株高的测量效率。
41.本实用新型提出第三种自走式作物株高测量装置。参考图1和图2，图1 为本实用新型提出的自走式作物株高测量装置的整体结构俯视示意图；图2 为本实用新型提出的自走式作物株高测量装置的整体结构侧视示意图。
42.如图1和图2所示，所述自走式作物株高测量装置包括舵机1，电源2，电机控制器3，无线模块4，第一滑轨5，可伸缩支架6，深度相机7，计算机8，轮胎9，直流电机10，高地隙移动平台11，工作台12，差速器总成13，半轴14，第二滑轨15，无线遥控器16，球铰支架17。
43.所述舵机1固定于所述高地隙移动平台11的顶部的首端中心位置，所述的第一滑轨5固定于所述舵机1的正后方。所述第二滑轨15与所述第一滑轨 5传动链接，所述第二滑轨15与所述第一滑轨5垂直，所述第二滑轨15可在所述第一滑轨5之间上下滑动。所述第二滑轨15与所述可伸缩支架6之间采用滑动连接，所述可伸缩支架6可在所述第二滑轨15之间左右滑动；可以理解的是，所述可伸缩支架6相对于所述高地隙移动平台11，在一定的二维空间内自由移动。所述可伸缩支架6与所述深度相机7之间通过球铰17连接，使所述深度相机7能够在一定角度活动。
44.其中，所述高地隙移动平台11主体由1.3m
×
0.6m
×
0.02m的铝板制成，所述高地隙移动平台11兼顾了刚性和轻便型，可以较好适应不同小区的土壤及地貌。
45.其中，所述深度相机7的软件采用微软公司生产的kinect2.0，所述深度相机7够采集农作物的彩色图像和深度图像。所述计算机8通过采集到的图像数据进行点云三维重构，数据经过一系列降维处理后即可得到准确的农作物株高信息。
46.需要说明的是，所述可伸缩支架6可使所述深度相机7在竖直方向上进行调节，以适应作物不同生长时期的株高测量，提高了所述装置的兼容性。
47.所述工作台12固定于所述高地隙移动平台11的顶部中心位置，所述计算机8固定于所述的工作台12的顶部，所述计算机8通过数据线与所述深度相机7相连接。
48.可以理解的是，所述工作台12为所述计算机8提供固定支撑的作用。
49.需要说明的是，所述工作台12与所述计算机8接触面之间设有防滑橡胶，可增强当所述工作台12移动时所述计算机8的稳定性。
50.所述半轴14固定于所述高地隙移动平台11的顶部的末端，所述差速器总成13固定在半轴14上；所述轮胎9固定于所述高地隙移动平台11的底部，所述轮胎通过花键与所述半轴14相连接。
51.所述电源2固定于所述高地隙移动平台11的顶部，所述电源2通过电线与所述电机控制器3连接；所述电机控制器3通过电线与所述直流电机10连接；所述无线模块4通过电线与所述控制舵机1以及所述电机控制器3连接。
52.可以理解的是，所述无线模块4可以同时控制所述舵机1和所述电机控制器3。
53.可以理解的是，所述电机控制器3驱动所述直流电机10，所述直流电机 10带动所述差速器总成13，当所述高地隙移动平台11转弯时，所述轮胎9 可以以不同的转速来运转。
54.其中，所述无线遥控器16通过wifi与所述无线模块4连接，可控制所述高地隙移动平台11的前进、后退以及转向。
55.可选的，所述自走式作物株高测量装置还包括：预警模块20和标记模块 21。
56.其中，所述预警模块固定于所述工作台12的顶部，并与所述计算机8连接；当所述装置测量异常时，所述预警模块发出预警。在具体实施过程中，当所述作物的株高低于该作物的理论身高的30％时，所述预警模块发出预警。
57.其中，所述标记模块与所述计算机8连接，当所述装置测量到异常株高的作物时，所述标记模块对该作物做标记，并记录该作物的地理位置，以及外观信息特征。
58.可选的，所述自走式作物株高测量装置还包括：雷达模块19。
59.所述雷达模块分布于所述高地隙移动平台11的周边，并与所述无线模块 4连接，当遇到障碍物时，所述雷达模块发出指令，并通过所述无线模块将指令发送至所述无线遥控器16。
60.可选的，所述轮胎9包括：前轮，后轮和履带。
61.所述前轮和所述后轮通过所述履带连接，可以理解的是，所述履带可以使所述装置在松软的地面上顺利作业。
62.可选的，所述自走式作物株高测量装置还包括：底盘18和轮距自动调节机构。
63.其中，所述底盘18和轮距自动调节机构位于所述轮胎9和所述高地隙移动平台11之间，所述轮距自动调节机构分布于所述高地隙移动平台两侧，分别连接前轮和后轮的支撑柱。所述底盘18和所述轮距自动调节机构可通过 wifi与无线遥控器16进行连接。
64.具体的，所述无线遥控器16可调节所述调节高地隙移动平台11底盘的高度以及与所述轮胎9之间的轮距。所述底盘18可支持幅度
±
20cm的上下调节，所述轮距自动调节机构可支持1.5m-0.9m之间的前后调节，能够应对不同小区地块复杂的地貌，有较强的适用性。
65.可见，本实用新型提出的自走式作物株高测量装置，通过所述可伸缩支架的伸缩性以及通过所述球铰支架的转动，可使所述深度相机进行多角度调节，以适应作物不同生长时期的株高测量，提高所述装置的兼容性；同时，通过所述无线遥控器和所述无线模块可远程控制所述装置的作业，实现所述装置自走式对作物株高的测量；此外，所述高地隙移动平台轻量化的结构，使得本装置适合在复杂的种植环境作业，不仅有效降低劳动力成本，而且提高作物株高的测量效率。通过深度相机对玉米植株进行图像采集并上传数据至计算机进行处理，可以及时、准确的得到玉米株高信息，同时有效避免人工测量的产生的主观误差。
66.本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
67.本领域普通技术人员可以理解：实施例中的设备中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的设备中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个设备中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
68.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。