CN109442163B - 一种田间数据采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种田间数据采集装置，该装备由弧形支架与可动式支腿组成的支撑装置、跨越障碍物装置、图像采集装置、载物装置和控制系统构成，通过外部电机提供动力，带动前后三角轮的转动，在此基础上，利用摄像头进行图像采集，通过电动推杆内部电机提供动力，带动推杆的伸缩，进而操控可动式支腿的升降，保证载物台的水平和实现跨越较大障碍物的功能，具有即时、高效、灵活的特点。

Description

一种田间数据采集装置
技术领域：
本发明属于农业工程技术领域，是一种田间数据采集装置。
背景技术：
玉米是世界三大粮食作物之一，玉米的产量关系着我国的粮食安全，玉米生长早期的管理至关重要。玉米苗的高质量培养对玉米的增产意义重大，是提高玉米产量的关键。二十世纪中期我国科技水平并不高，玉米苗的观察和预防工作不及时，从而滋生多种疾病。比如，缺少磷元素或者低温导致的红叶苗；缺少氮元素导致的黄叶苗；干旱导致的僵叶苗等多种症状，导致产量一直不高。自二十一世纪初，我国陆续研制出各种以微电子技术、通信技术、网络技术和计算机技术为依托的农业监测装备，很大程度上解决了玉米苗期多种症状并发的问题。但上述农业监测装置仍存在不足：之前有的监测装置靠人为搬动，费时费力；有的可动式监测装置在田间行走不方便，对于跨越大障碍物较难；不方便携带电脑等设备，从而不能做到即时即地分析。本发明针对存在的问题，利用三角轮行走机构和承载笔记本电脑的设计，研制了一种可以在田间自由行动并可以即时即地采集分析数据的装置。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在玉米苗地行走自如，即时即地采集数据的半自动化装置，能够实现更加全面、高效地数据采集功能。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：1、一种田间数据采集装置，其特征在于，包括有连接支撑的弧形支架、可动式支腿、跨越障碍物装置、图像采集装置、载物装置和动力机构组成，其中，所述弧形支架由轻质铝型材搭建而成，用以支撑和整合各部分机构，操控把手1(19)与操控把手2(17)均呈“7”形，端部都有防滑手柄(23)，防滑手柄(23)表面上均匀分布着大小相等的橡胶颗粒(22)，三角轮控制按钮(18)布置于操控把手1(19)上，控制前三角轮(3)与后三角轮(2)的独立和同步转动；电动推杆控制按钮(16)布置于操控把手2(17)上，保证载物台(7)的水平，操控把手1(19)与操控把手2(17)均和弧形支架(1)焊接相连，载物台(7)架于弧形支架(1)前端，用六个螺钉固定，其中载物台(7)有边缘凸起(9)，柔性支撑杆(6)固装于载物台(7)下面，与摄像头(21)相连，摄像头(21)用于采集图像，电动推杆(5)在弧形支架(1)下侧将弧形支架(1)与可动式支腿(4)相连，用以实现可动式支腿的升降，其中，两条可动式支腿(4)横向间距较大，因此中间由横梁(33)固装为一体，其中，处理器(10)和电源(11)放置于横梁(33)之上，水平分布于两侧，横梁(33)上分布有线槽1(12)；可动式支腿(4)分布有线槽2(13)，弧形支架(1)分布有线槽3(14)，便于电线的布置和整理，每条可动式支腿(4)的前端与前三角轮(3)相连，后端与后三角轮(2)相连，其中，前三角轮(3)与电机1(20)相连，后三角轮(2)与电机2(15)相连。
2、根据权利要求1所述一种田间数据采集装置，其特征在于，一对前三角轮(3)与后三角轮(2)固装于可动式支腿(4)端部，三角轮由三角支架(27)、三个轮子(24)、三根拉簧(25)和三对固定架(26)组成，三角轮的三个轮子(24)均匀分布在三角支架(27)的三个顶点上，每根拉簧(25)与一对固定架(26)连接，固定架(26)又与三角支架(27)通过螺钉连接，拉簧(25)起到减震的作用，在三角轮翻转运动过程中，当第三个轮子与地面碰撞时，会有缓冲空间，从而保护三角轮，进而提升整个装置的稳定性，电机1(20)由三角轮控制按钮(18)控制，前三角轮(3)的翻转依靠电机1(20)的转动来实现，其中，三角轮控制按钮(18)上分布着前轮按钮(28)，后轮按钮(30)，同步按钮(29)，此外，处理器(10)来处理信号，电源(11)提供电动推杆(5)和前三角轮(3)运动的能量，后三角轮(2)与前三角轮(3)工作原理相同。
3、根据权利要求1所述一种田间数据采集装置，其特征在于，弧形支架(1)与可动式支腿(4)之间除了必要的一个转动副约束，还连接着可伸缩的电动推杆(5)。
本发明与现有技术比较，有如下优点和有益效果：
农业视觉数据采集装置是一种基于图像采集的保证较高越障能力的监测车，它是以图像采集的即时分析为基础，将机械越障系统、视觉水平性保证系统集于一体，完成高质、高效采集图像数据，很大程度上提高了玉米苗的监测和预防能力。
附图说明：
图1为本发明的右视图
图2为本发明的主视图
图3为本发明的左视图
图4为本发明的俯视图
图5为三角轮的侧视图
图6为操控把手1的俯视图
图7为操控把手2的俯视图
图1中，9、边缘凸起；10、处理器；11、电源；12、线槽1；13、线槽2；14、线槽3；15、后电机；16、电动推杆控制按钮；17、操控把手2；18、三角轮控制按钮；19、操控把手1。
图2中，1、弧形支架；2、后三角轮；3、前三角轮；4、可动式支腿；5、电动推杆；6、柔性支撑杆；7、载物台；8、挡板。
图3中，20、电机1。
图4中，21、摄像头；22、橡胶颗粒；23、防滑手柄。
图5中，24、轮子；25、拉簧；26、固定架；27、三角轮支架。
图6中，28、前三角轮控制按钮；29、前后三角轮控制按钮；30、后三角轮控制按钮。
图7中，31、电动推杆伸长按钮1；32、电动推杆收缩按钮。
具体实施方式：
本发明的目的在于提供一种田间数据采集装置，其特征在于，包括有连接支撑的弧形支架、可动式支腿、跨越障碍物装置、图像采集装置、载物装置和动力机构组成，其中，所述弧形支架由轻质铝型材搭建而成，用以支撑和整合各部分机构，操控把手1(19)与操控把手2(17)均呈“7”形，端部都有防滑手柄(23)，防滑手柄(23)表面上均匀分布着大小相等的橡胶颗粒(22)，三角轮控制按钮(18)布置于操控把手1(19)上，控制前三角轮(3)与后三角轮(2)的独立和同步转动；电动推杆控制按钮(16)布置于操控把手2(17)上，保证载物台(7)的水平，操控把手1(19)与操控把手2(17)均和弧形支架(1)焊接相连，载物台(7)架于弧形支架(1)前端，用六个螺钉固定，其中载物台(7)有边缘凸起(9)，柔性支撑杆(6)固装于载物台(7)下面，与摄像头(21)相连，摄像头(21)用于采集图像，电动推杆(5)在弧形支架(1)下侧将弧形支架(1)与可动式支腿(4)相连，用以实现可动式支腿的升降，其中，两条可动式支腿(4)横向间距较大，因此中间由横梁(33)固装为一体，其中，处理器(10)和电源(11)放置于横梁(33)之上，水平分布于两侧，横梁(33)上分布有线槽1(12)；可动式支腿(4)分布有线槽2(13)，弧形支架(1)分布有线槽3(14)，便于电线的布置和整理，每条可动式支腿(4)的前端与前三角轮(3)相连，后端与后三角轮(2)相连，其中，前三角轮(3)与电机1(20)相连，后三角轮(2)与电机2(15)相连。
一种田间数据采集装置，其特征在于，一对前三角轮(3)与后三角轮(2)固装于可动式支腿(4)端部，三角轮由三角支架(27)、三个轮子(24)、三根拉簧(25)和三对固定架(26)组成，三角轮的三个轮子(24)均匀分布在三角支架(27)的三个顶点上，每根拉簧(25)与一对固定架(26)连接，固定架(26)又与三角支架(27)通过螺钉连接，拉簧(25)起到减震的作用，在三角轮翻转运动过程中，当第三个轮子与地面碰撞时，会有缓冲空间，从而保护三角轮，进而提升整个装置的稳定性，电机1(20)由三角轮控制按钮(18)控制，前三角轮(3)的翻转依靠电机1(20)的转动来实现，其中，三角轮控制按钮(18)上分布着前轮按钮(28)，后轮按钮(30)，同步按钮(29)，此外，处理器(10)来处理信号，电源(11)提供电动推杆(5)和前三角轮(3)运动的能量，后三角轮(2)与前三角轮(3)工作原理相同。
一种田间数据采集装置，其特征在于，弧形支架(1)与可动式支腿(4)之间除了必要的一个转动副约束，还连接着可伸缩的电动推杆(5)。
在使用时，操作者手握操控把手1(19)与操控把手2(17)端部的防滑手柄(2)，防滑手柄(23)上有橡胶颗粒(22)以增大手掌与手柄的摩擦力，操控把手1(19)与操控把手2(17)连接主要弧形支架(1)，给该装置以水平向前的推力从而驱动该装置向前行走。装置前面的载物台(7)和弧形支架(1)通过六个螺母连接，六个螺母分两组集中分布，以减小应力集中。载物台(7)用来放置笔记本电脑等分析设备，边缘凸起(9)用来防止电脑滑落，起到对电脑的保护作用。电脑前面是一个与柔性支撑杆(6)相连的摄像头(21)，柔性支撑杆(6)保证了摄像头(21)的全方位转动，使获得的数据更加全面。摄像头(21)通过数据线与电脑相连，将采集到的图像传给电脑。弧形支架(1)下侧又与可动式支腿(4)由电动推杆(5)相连，在田间行走时，当遇到比较小的障碍物时，可以通过三角轮控制按钮(18)操控前三角轮(3)和后三角轮(2)转动进行越障。其中，前三角轮(3)和后三角轮(2)有独立控制按钮和同步控制按钮，当只有前三角轮(3)轮遇到障碍物时，通过按钮实现前三角轮(3)的转动；当只有后三角轮(2)轮遇到障碍物时，通过按钮实现后三角轮(2)的转动；当前后轮均遇到障碍物时，通过按钮实现前后三角轮的同时翻转以跨越障碍物。此外，考虑该装置的应用环境，前后三角轮皆设计为向前翻转。再者，当该装置遇到比较大的障碍物，仅靠三角轮的翻转不能跨越障碍物时，或遇到上下坡时，我们可以通过电动推杆控制按钮(16)操控电动推杆(5)的伸缩来始终保持载物台(7)的水平，以及摄像头(21)采集图像的平稳性。以上三角轮和电动推杆(5)的运动均需经过处理器(10)来传送信号，此外，以上动力均是由电源(11)来提供能量。三角轮由三角支架(27)，三个轮子(24)，三根拉簧(25)和固定架(26)组成。其中拉簧(25)起到减震的作用，在翻转运动过程中，当上面的轮子与地面碰撞时，会有些许缓冲空间，从而保护三角轮，进而提升整个装置的稳定性。由此保证整个装置在采集图像和分析数据的过程中质量更高，效率更高。

Claims (3)

1.一种田间数据采集装置，其特征在于，包括有连接支撑的弧形支架、可动式支腿、跨越障碍物装置、图像采集装置、载物装置和动力机构组成，其中，所述弧形支架由轻质铝型材搭建而成，用以支撑和整合各部分机构，操控把手1(19)与操控把手2(17)均呈“7”形，端部都有防滑手柄(23)，防滑手柄(23)表面上均匀分布着大小相等的橡胶颗粒(22)，三角轮控制按钮(18)布置于操控把手1(19)上，控制前三角轮(3)与后三角轮(2)的独立和同步转动；电动推杆控制按钮(16)布置于操控把手2(17)上，保证载物台(7)的水平，操控把手1(19)与操控把手2(17)均和弧形支架(1)焊接相连，载物台(7)架于弧形支架(1)前端，用六个螺钉固定，其中载物台(7)有边缘凸起(9)，柔性支撑杆(6)固装于载物台(7)下面，与摄像头(21)相连，摄像头(21)用于采集图像，电动推杆(5)在弧形支架(1)下侧将弧形支架(1)与可动式支腿(4)相连，用以实现可动式支腿的升降，其中，两条可动式支腿(4)横向间距较大，因此中间由横梁(33)固装为一体，其中，处理器(10)和电源(11)放置于横梁(33)之上，水平分布于两侧，横梁(33)上分布有线槽1(12)；可动式支腿(4)分布有线槽2(13)，弧形支架(1)分布有线槽3(14)，便于电线的布置和整理，每条可动式支腿(4)的前端与前三角轮(3)相连，后端与后三角轮(2)相连，其中，前三角轮(3)与电机1(20)相连，后三角轮(2)与电机2(15)相连。
2.根据权利要求1所述一种田间数据采集装置，其特征在于，一对前三角轮(3)与后三角轮(2)固装于可动式支腿(4)端部，三角轮由三角支架(27)、三个轮子(24)、三根拉簧(25)和三对固定架(26)组成，三角轮的三个轮子(24)均匀分布在三角支架(27)的三个顶点上，每根拉簧(25)与一对固定架(26)连接，固定架(26)又与三角支架(27)通过螺钉连接，拉簧(25)起到减震的作用，在三角轮翻转运动过程中，当第三个轮子与地面碰撞时，会有缓冲空间，从而保护三角轮，进而提升整个装置的稳定性，电机1(20)由三角轮控制按钮(18)控制，前三角轮(3)的翻转依靠电机1(20)的转动来实现，其中，三角轮控制按钮(18)上分布着前轮按钮(28)，后轮按钮(30)，同步按钮(29)，此外，处理器(10)来处理信号，电源(11)提供电动推杆(5)和前三角轮(3)运动的能量，后三角轮(2)与前三角轮(3)工作原理相同。
3.根据权利要求1所述一种田间数据采集装置，其特征在于，弧形支架(1)与可动式支腿(4)之间除了必要的一个转动副约束，还连接着可伸缩的电动推杆(5)。
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