CN109618747A - 用于可移动生产系统的自主移动机器人 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于可移动生产系统的自主移动机器人，具体公开了用于在农业生产环境内执行自主农业的系统，包括：一个或多个农业舱、固定机器人系统和一个或多个移动机器人。农业舱包括一个或多个植物和一个或多个用于监测植物的传感器模块。固定机器人系统从传感器模块收集传感器数据、基于收集的传感器数据根据操作安排对植物执行耕作操作并生成用于在农业生产环境内运输农业舱的一组指令。固定机器人系统将该组指令传达给农业舱。移动机器人根据该组指令在农业生产环境内在固定机器人系统和一个或多个其它位置之间运输农业舱。

Description

用于可移动生产系统的自主移动机器人
相关申请的交叉引用
本申请要求在2017年10月9日提交的美国临时申请序列号62/569,749的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开主要涉及与用于可移动生产系统的自主移动机器人的使用相关的方法、系统和装置。所公开的技术可以应用于例如提高耕作系统的效率。
背景技术
传统上，在室外大型地块上实现耕作，并且受到室外天气条件和其它环境因素的影响。为了优化耕作实践，已经开发出新技术来提高耕作操作的效率和农民在种植过程中对植物的控制水平。垂直耕作(VF)是这些技术中最受欢迎的技术之一。VF为在垂直堆叠层中种植农产品的做法。VF通常使用悬挂在仓库或其它大型结构中的墙壁上的架子来实施。
尽管VF比传统耕作方法更有效，但它仍然是资源密集型的。作为一个示例，为了给15,000人提供足够的食物，垂直系统应该为37层，其中，25层用于作物生产，3层用于水产养殖。这导致0.93公顷(估计28平方米)的密集耕作的室内空间来生产食物以支持为外太空环境，例如空间站或殖民地中的单个个体每人每天提供约3000千卡的能量。此外，VF通常使用一层来清洁种植盘、播种和发芽，一个用于包装和处理植物以及鱼类；另一个用于储存和交付。这种配置要求总建筑高度为167.5米、长度(和宽度)为44米(假设纵横比为3.81-其中，纵横比为结构高度与其形状宽度的比率)。此外，典型的VF配置要求光、二氧化碳和水以“点到位”或“面向位置”的自动化技术供应。例如，必须在整个设施中安装电力和管道，以确保所有植物分别获得必要的光和水。
因此，希望通过提供放宽空间、电线、管道等要求的系统和方法来提高VF和类似的非传统耕作技术的效率。
发明内容
本发明的实施例通过提供与用于可移动耕作和其它生产系统的自主移动机器人相关的方法、系统和装置来解决和克服一个或多个上述缺陷和缺点。
根据一些实施例，用于在农业生产环境内执行自主农业的系统包括一个或多个农业舱、固定机器人系统和一个或多个移动机器人。农业舱包括一个或多个植物和用于监测植物的一个或多个传感器模块。固定机器人系统从传感器模块收集传感器数据、基于收集的传感器数据根据操作安排对植物执行耕作操作并生成用于在农业生产环境内运输农业舱的一组指令。固定机器人系统将该组指令传达给农业舱。移动机器人根据该组指令在农业生产环境内在固定机器人系统和一个或多个其它位置之间运输农业舱。
在本发明的其它实施例中，一种用于在农业生产环境内执行自主农业的方法包括检测固定机器人系统内的农业舱，其中，农业舱包括(a)一个或多个植物和(b)用于监测植物的一个或多个传感器模块。固定机器人系统从传感器模块收集传感器数据并基于收集的传感器数据根据操作安排对植物执行耕作操作。固定机器人系统将指令传送给移动机器人，该指令指示机器人在农业生产环境内将农业舱从固定机器人系统移动到另一位置。
根据其它实施例，一种用于使用软件应用在农业生产环境内执行自主农业的方法包括基于用户输入创建操作安排并且将操作安排传送到农业产品环境内的固定机器人系统。在执行操作安排期间，从一个或多个农业舱接收由固定机器人系统收集的传感器数据。每个农业舱包括一个或多个植物。接收在执行操作安排期间由固定机器人系统收集的植物的图像。然后可以在软件应用中将传感器数据和/或图像呈现给用户。
根据下面参考附图进行的说明性实施例的详细描述，本发明的附加特征和优点将变得显而易见。
附图说明
结合附图阅读以下详细描述，可以最好地理解本发明的前述和其它方面。为了说明本发明，在附图中示出了目前优选的实施例，然而应当理解，本发明不限于所公开的具体手段。在附图中包括以下附图：
图1提供了根据一些实施例的用于在农业生产环境内执行自主农业的系统的可视化；
图2A示出了根据一些实施例的农业舱的示例；
图2B示出了植物的几种替代生长几何形状，包括垂直堆叠、螺旋、水平堆叠和金字塔几何形状；
图2C示出了图2B中所示几何形状的植物面积和土地上的占用空间；
图2D示出了图2B中所示几何形状的各种设计因素的比较；
图3示出了根据一些实施例的示例性固定机器人系统；
图4A示出了移动机器人用于将农业舱从一个位置移动到固定机器人系统中的第一步骤；
图4B示出了移动机器人用于将农业舱从一个位置移动到固定机器人系统中的第二步骤；
图4C示出了移动机器人用于将农业舱从一个位置移动到固定机器人系统中的第三步骤；
图4D示出了移动机器人用于将农业舱从一个位置移动到固定机器人系统中的第四步骤；
图4E示出了移动机器人用于将农业舱从一个位置移动到固定机器人系统中的第五步骤；
图4F示出了移动机器人用于将农业舱从一个位置移动到固定机器人系统中的第六步骤；
图4G示出了移动机器人用于将农业舱从一个位置移动到固定机器人系统中的第七步骤；
图4H示出了移动机器人用于将农业舱从一个位置移动到固定机器人系统中的第八步骤；
图4I示出了移动机器人用于将农业舱从一个位置移动到固定机器人系统中的第九步骤；
图4J示出了移动机器人用于将农业舱从一个位置移动到固定机器人系统中的第十步骤；
图5提供了可以在一些实施例中采用的控制系统的高级架构；
图6示出了可以在本发明的一些实施例中使用的示例自主农业舱架构；以及
图7示出了示例性计算环境，在该计算环境内，可以使用该计算环境来实现固定机器人系统的控制器计算机。
具体实施方式
本文描述了主要涉及用于可移动生产系统的自主移动机器人的用途的系统、方法和装置。如更详细地描述，本公开描述了一种移动植物生长平台，其将植物塔结合在用于生长植物的凸起平台上；用于测量植物和环境状况(例如，大气温度、湿度、CO2水平和压力；培养基的水分和pH值)的无线连接的传感器模块；用于将植物运输到站的移动机器人单元；以及用于对植物进行自主处理的固定机器人系统(例如，播种、浇水、收割和监测)。本文描述的技术通过使用移动机器人、植物的垂直样生长、点到位自动化以及用于耕作操作的这些交互的闭环和自主控制来增强耕作的技术状态。与常规的垂直耕作系统相比，本文描述的系统可以在室外或室内条件下执行-甚至在农业气候学上难以实施位置-而不需要点到位(或定位)自动化。
图1提供了根据一些实施例的用于在农业生产环境115内执行自主农业的系统100的可视化。如本文所用，术语“农业生产环境”是指能够储存、维护和收割一组植物的设施。农业生产环境的大小可能不同。例如，小型农业生产环境可以在棚屋结构中操作，而大型农业生产环境可以在仓库中操作。还应指出，农业生产环境不仅包括结构内部。本文描述的技术的一个特征在于保持植物的结构(本文称为“农业舱”)是可动的。因此，在某些情况下，植物可以移出室外，以使植物能够利用有利的天气条件。
图1中所示的系统100包括农业舱105，每个农业舱容纳一个或多个植物。另外，农业舱105包括用于监测植物的一个或多个传感器(图1中未示出)。移动机器人110在农业生产环境内的位置和固定机器人系统120之间运输农业舱105。当农业舱105在固定机器人系统120中时，固定机器人系统120从传感器模块收集传感器数据以监测农业舱105上的植物的状况。在一些实施例中，传感器模块使用无线传感器网络(WSN)与固定机器人系统120通信以评估植物附近的空气温度、湿度和光强度的均匀性。每个传感器模块可以包括例如温度、湿度和光传感器，调节它们的信号运算放大器，使得信号可以被发送到控制器。固定机器人系统120可以包括无线天线(下面进一步详细描述)，该无线天线为网络系统的节点，该节点接收测得的数据并将其发送到主集线器以用于上传到基于云的应用以进行进一步分析。此外，可以将离子选择性传感器(Ca+2、K+、Mg+2、NH+4和NO-3)添加到传感器模块中以测量营养物溶液。
固定机器人系统120根据操作安排对植物执行一个或多个耕作操作。这些耕作操作可以包括例如播种、浇水、收割或监测植物中的一种或多种。用于执行这些操作的、固定机器人系统120的检查器部件在下面参考图3进一步详细描述。操作安排为程序性的计划，其可指示例如每次耕作操作的时间和顺序以及应该处理的农业舱。
除了对农业植物操作之外，固定机器人系统120还生成用于在农业生产环境内运输农业舱的指令。一旦生成，固定机器人系统120就将指令传送给移动机器人110。在一些实施例中，这些指令向移动机器人110提供详细的路线信息。在其它实施例中，该指令仅提供目的地并且移动机器人在其单元内本地执行路线算法以导航到指定的位置。作为一个简单的示例，固定机器人系统120可以基于天气数据和从特定农业舱采集的传感器测量值来确定舱应该移到室外以使其接收日光。然后，固定机器人系统120可以向移动机器人110提供特定位置(例如，指定为纬度/经度值)，或者固定机器人系统120可以简单地指示移动机器人110将舱取出并允许移动机器人110确定确切的位置。除了路线信息之外，移动机器人110还可以具有例如碰撞避免、边缘检测等的功能，该功能允许其避免在导航通过农产品环境时可能遇到的障碍物和其它障碍。
图2A示出了根据一些实施例的农业舱200的示例。在该示例中，农业舱200包括立在提升器210上的多层植物塔205。多层植物塔205的每一层保持一个或多个植物215。图2A的示例示出了圆柱几何形状；然而，在不同的实施例中可以使用其它几何形状。图2B示出了植物的几种替代生长几何形状，包括垂直堆叠、螺旋、水平堆叠和金字塔几何形状。在图2C示出植物的面积和土地上的占用空间。
鉴于农业舱的大小、位置和取向以及作物的机械特性的巨大变化，有效地操作固定机器人系统可能是具有挑战性的。固定机器人系统解决了这些挑战，同时维护了植物的受控的生长生态系统。大多数常规室内耕作系统具有类似的设计和自动化特征(例如，如图2B所示的垂直或水平堆叠的垂直耕作)。这些解决方案未考虑图2D中给出的自动化的简易性、可操作性或其它重要因素。如该图所示，对于这些特定因素，金字塔和圆柱表面优于垂直堆叠、水平堆叠和螺旋设计。
图3示出了根据一些实施例的示例性固定机器人系统300。固定机器人系统300的尺寸被设计成允许具有植物的农业舱被封闭在固定机器人系统300内，同时允许对植物执行用于耕作操作的空间。在该示例中，两个相机305A、305B用于在农业舱位于固定机器人系统300中时捕获该农业舱上的植物的图像。在其它实施例中，可以使用更多或更少的相机。而且，相机的布置可以改变。机械臂320A、320B沿着轨道315A、315B移动，以对农业舱执行耕作操作。图3中所示的机械臂为可以在固定机器人系统300中使用的机械臂类型的概念性示例。例如，在一些实施例中，机械臂可以包括专用的末端执行器，其允许执行例如修剪、浇水、给料等操作。此外，尽管图3示出了在轨道系统上移动的2个机械臂，但是应该理解，可以使用各种其它机械臂配置。例如，在一个实施例中，可以采用单个机械臂，当农业舱处于固定机器人系统300中时，该机械臂可以围绕农业舱螺旋移动。
继续参考图3，控制器计算系统310被配置为控制固定机器人系统300的各种部件(例如，相机305A、305B；机械臂320A、320B等)。控制器计算系统310包括无线天线310A，其允许通过例如局域网或因特网与远程应用或服务进行通信。控制器计算系统310可以包括附加的无线天线，其允许与负责在农业生产设施周围运输农业舱的移动机器人进行通信。固定机器人系统300可以使用本领域已知的各种网络协议(包括Wi-Fi、蓝牙、低功耗蓝牙或ZigBee)与机器人通信。
在一些实施例中，移动机器人由车载电池供电，并且固定机器人系统300包括用于这些电池的充电系统。例如，在一个实施例中，固定机器人系统300的地板包括感应充电系统。因此，当移动机器人移动到固定机器人系统300中时(例如，在携带农业舱的同时)，可以经由感应对车载电池充电。
图4A-4J示出了移动机器人用于将农业舱从一个位置移动到固定机器人系统300中的一系列步骤。该图详细说明了图1所示的系统。从图4A开始，移动机器人接收移动特定农业舱的指令，并且作为响应，移动机器人导航通过农业生产环境到指定舱。在一些实施例中，移动机器人仅通过位置识别指定的舱。在其它实施例中，移动机器人使用射频识别(RFID)或类似技术来识别农业舱。如图4B所示，移动机器人在指定农业舱的提升器下方导航，直到其在提升器下方居中。移动机器人的最终位置如图4C所示。此时，移动机器人可以将提升器抬离地面，如图4D所示。移动机器人可以使用液压系统、气动系统或本领域公知的其它提升技术来提升提升器。
在图4E中，农业舱已完全抬离地面，并且移动机器人开始导航回至固定机器人。因为固定机器人的位置不变，所以移动机器人可以保持固定机器人系统的静态坐标。或者，固定机器人在其向移动机器人发送移动舱的请求时，它可以提供固定机器人的位置。在单个设施内使用多个固定机器人系统的情况下，移动机器人可以发送请求或广播请求以查看哪些固定机器人系统可用。基于响应和其它因素(位置)，移动机器人可以选择并导航到特定的移动机器人单元。
如图4F和4G所示，移动机器人将农业舱运输到移动机器人单元前面的区域。此时，移动机器人可确定是否需要进行任何调整以确保农业舱处于固定机器人系统内的最佳或优选位置。例如，在一些实施例中，移动机器人可需要农业舱相对于固定机器人系统的机械臂以特定方式定向。在这种情况下，移动机器人可相应地调整方向。可以使用各种技术来确定方向。例如，在一些实施例中，移动机器人单元可以包括外部相机，该外部相机可以在农业舱接近时查看该农业舱的方向。基于这些图像，控制器计算机可以向移动计算机提供指令以相应地调整方向。在其它实施例中，当移动机器人设有农业舱的位置时，也可以为其提供方向。然后移动机器人使用板载逻辑来调整方向。例如，在一个实施例中，提升器的下侧可以包括在不同位置处的一个或多个标记，其指示提升器的前侧、后侧、左侧和右侧。因此，移动机器人可以使用红外扫描仪或其它类似的图像捕获机构来确定方向。图4H示出了移动机器人如何旋转农业舱以调整方向的示例。一旦处于期望的方位，移动机器人将农业舱移动到如图4I和4J所示的固定机器人系统中。
图5提供了可以在一些实施例中采用的控制系统的高级架构。该控制系统的首要目标是在不需要人为干预的情况下保持植物的要求(例如水、肥料等)，同时将生产率保持在最高水平。可以想象，通过拥有数百个植物塔和移动机器人来最大化生产率将是不必要的昂贵。直观地说，良好的操作管理算法对于完成工作至关重要。移动机器人可以由集中式系统引导或者自己能够做出有效的决定。为了实现这一点，在一些实施例中，使用路线规划，以及基于植物站的传感器和工作流的需要的运动规划算法。
图6示出了可以在本发明的一些实施例中使用的示例自主农业舱架构。在最低水平，农业舱620为植物将以如图2A所示的垂直方式种植的物理结构。如上所述，农业舱620配备有传感器(例如，pH、湿度、光、温度等)，其交换信息以控制或被控制用于执行例如浇水、收割、施肥等的耕作操作。移动机器人625负责基于集中式或分散式计算将农业舱620从指定位置运输到另一位置。
农业舱620和移动机器人625与固定机器人系统615无线通信。固定机器人系统615通过利用机械臂、相机和其它辅助装置执行例如播种、浇水、收割和监测的耕作操作。如图6所示，固定机器人系统615执行多个软件组件(例如，经由控制器计算系统310)。操作组件615A的任务是操作机械臂、相机等，以根据操作安排执行耕作操作。本地通信组件615B便于与农业舱620和移动机器人625通信。自动化组件615C执行控制程序以管理包括农业舱620和移动机器人625的本地系统。因此，例如，自动化组件615C可以生成用于移动机器人625的指令，以在生产环境中实现其移动。最后，云集成组件615D允许固定机器人系统615与云服务610通信。
云服务610从固定机器人系统615(以及可能的其它站)收集时间序列数据，并将其用于进一步的数据分析以及机器学习实施方式(例如，预测、预后等)。例如，在一个实施例中，云服务610执行深度学习神经网络，该深度学习神经网络从固定机器人系统615获取其输入传感器测量值并且从用户获取操作计划。基于这些输入，云服务生成对操作计划的更新，然后可以将该操作计划传送到固定机器人系统615以供执行。
在图6的示例中，用户应用程序605允许用户与云服务610通信。用户应用程序605包括允许用户创建、查看和修改操作计划的操作计划器605A组件。然后，这些计划用于导出由固定机器人系统615(以及在用户的控制下的任何其它固定机器人系统)执行的操作安排。在一些实施例中，操作计划和操作安排为相同的。即，用户明确地提供用于执行耕作操作的时间等等。在其它实施例中，从操作计划导出操作安排。作为一个简单的示例，如果用户指定植物必须每天早晨浇水一次，则用户应用程序605或云服务610可创建操作安排以在每天早上5:00AM浇灌农业舱620。
站/舱浏览器605B允许用户查看关于固定机器人系统615和农业舱620的状况的数据。例如，在一个实施例中，可以向用户呈现农业舱620上的植物的图像、传感器测量值和/或从传感器测量值导出的分析。可以向用户呈现天气数据605C，使得用户可以对操作计划进行改变(例如，在晴天将农业舱620移到室外)。数据分析组件605D可补充由云服务610提供的分析，并允许用户创建绘图、导出自定义分析值等。最后，农场助手组件605E向用户提供关于如何改变操作计划的建议。例如，农场助手组件605E可以基于在类似场景下在其它设施中执行的传感器测量值和操作计划来建议对给料安排的调整。
图7示出了示例性计算环境700，在该计算环境内，可以使用该计算环境来实现固定机器人系统的控制器计算机。计算环境700包括计算机系统710，该计算机系统为可以实现本发明的实施例的计算系统的一个示例。计算机和计算环境，例如计算机系统710和计算环境700，是本领域技术人员已知的，并因此在本文中简要描述。
如图7所示，计算机系统710可包括通信机制，例如系统总线721或用于在计算机系统710内传送信息的其它通信机制。计算机系统710还包括与系统总线721联接的用于处理信息的一个或多个处理器720。处理器720可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或本领域已知的任何其它处理器。
计算机系统710还包括联接到总线721的用于存储信息和由处理器720执行的指令的系统存储器730。系统存储器730可以包括易失性和/或非易失性存储器形式的计算机可读存储介质，例如只读存储器(ROM)731和/或随机存取存储器(RAM)732。系统存储器RAM732可以包括其它动态存储装置(例如，动态RAM、静态RAM和同步DRAM)。系统存储器ROM 731可包括其它静态存储装置(例如，可编程ROM、可擦除PROM和电可擦除PROM)。另外，系统存储器730可以用于在处理器720执行指令期间存储临时变量或其它中间信息。基本输入/输出系统(BIOS)733包含有助于在计算机系统710内的元件之间传递信息的基本例程(例如在启动期间)，该基本例程可以存储在ROM 731中。RAM 732可以包含处理器720可立即访问和/或当前正在操作的数据和/或程序模块。系统存储器730可以另外包括例如操作系统734、应用程序735、其它程序模块736和程序数据737。应用程序735可以包括例如与图6中所示的组件615A、615B、615C、615D相对应的一个或多个可执行应用。
计算机系统710还包括磁盘控制器740，其联接到系统总线721以控制用于存储信息和指令的一个或多个存储装置，例如硬盘741和可移动介质驱动器742(例如，光盘驱动器、固态驱动器等)。可以使用适当的装置接口(例如，小型计算机系统接口(SCSI)、集成装置电子装置、通用串行总线(USB)或FireWire)将存储装置添加到计算机系统710。
计算机系统710还可以包括显示控制器765，其联接到总线721以控制用于向负责编程或维护固定机器人系统的控制器计算系统的计算机用户显示信息的显示器766，例如液晶显示器(LCD)。计算机系统包括用于与计算机用户交互并向处理器720提供信息的输入接口760和一个或多个输入装置，例如键盘762和点击装置761。点击装置761可以为例如鼠标或点击杆，用于将方向信息和命令选择传送到处理器720并用于控制显示器766上的光标移动。显示器766可以提供触摸屏界面，其允许输入以补充或替换点击装置761的方向信息和命令选择的通信。
计算机系统710可以响应于处理器720执行包含在存储器(例如系统存储器730)中的一个或多个指令的一个或多个序列，执行本发明的实施例的部分或全部处理步骤。这些指令可以从另一计算机可读介质(例如硬盘741或可移动介质驱动器742)读入系统存储器730中。硬盘741可以包含由本发明的实施例使用的一个或多个数据存储和数据文件。可以加密数据存储内容和数据文件以提高安全性。处理器720还可以用在多处理装置中以执行包含在系统存储器730中的一个或多个指令序列。在替代实施例中，可以使用硬连线电路代替软件指令或与软件指令组合。因此，实施例不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
如上所述，计算机系统710可包括至少一个计算机可读介质或存储器，其用于保存根据本发明的实施例编程的指令并且用于包含本文描述的数据结构、表格、记录或其它数据。本文使用的术语“计算机可读介质”是指参与向处理器720提供指令以供执行的任何介质。计算机可读介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质的非限制性示例包括光盘、固态驱动器、磁盘和磁光盘，例如硬盘741或可移动介质驱动器742。易失性介质的非限制性示例包括动态存储器，例如系统存储器730。传输介质的非限制性示例包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线721的导线。传输介质还可以采用声波或光波的形式，例如在无线电波和红外数据通信期间产生的那些声波或光波的形式。
当在网络环境中使用时，计算机系统710可以包括调制解调器772，以用于通过网络771与云服务610建立通信(参见图6)。调制解调器772可以经由用户网络接口770或经由另一适当的机制连接到总线721。网络771可以为本领域公知的任何网络或系统，包括因特网、内联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)、直接连接或系列连接、蜂窝电话网络或能够促进计算机系统710与其它计算机(例如，云服务610)之间的通信的任何其它网络或介质。网络771可以为有线的、无线的或其组合。可以使用以太网、通用串行总线(USB)、RJ-11或本领域公知的任何其它有线连接来实现有线连接。可以使用Wi-Fi、WiMAX和蓝牙、红外、蜂窝网络、卫星或本领域公知的任何其它无线连接方法来实现无线连接。另外，若干网络可以单独工作或彼此通信以促进网络771中的通信。
可以使用硬件和软件的任何组合来实现本公开的实施例。另外，本公开的实施例可以包括在具有例如计算机可读的非暂态介质的制品(例如，一个或多个计算机程序产品)中。已经在媒体中实施了例如用于提供和促进本公开的实施例的机制的计算机可读程序代码。制品可以作为计算机系统的一部分包括在内或单独出售。
虽然本文已经公开了各个方面和实施例，但是其它方面和实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本文公开的各个方面和实施例是出于说明的目的而不是限制性的，真正的范围和精神由所附权利要求指示。除非从以下讨论中明确说明，否则应理解例如“应用”、“生成”、“识别”、“确定”、“处理”、“计算”、“选择”等的术语可以是指计算机系统或类似电子计算装置的动作和过程，其将表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(例如，电子)量的数据操纵和转换成类似地表示为计算机系统存储器、寄存器或其它此类信息存储、传输或显示装置内的物理量的其它数据。可以使用计算机软件来实现本文描述的方法的实施例。如果用符合公认标准的编程语言编写，则可以编译用于实现这些方法的用于在各种硬件平台上执行并且用于与各种操作系统的接口的指令序列。另外，没有参考任何特定编程语言描述本发明的实施例。应当理解，可以使用各种编程语言来实现本发明的实施例。本文使用的可执行应用包括代码或机器可读指令，其用于调节处理器以例如响应于用户命令或输入而实现预定函数如操作系统、上下文数据采集系统或其它信息处理系统的那些预定函数。
可执行应用为用于执行一个或多个特定过程的代码段或机器可读指令、子例程或其它不同的代码段或可执行应用的一部分。这些过程可以包括接收输入数据和/或参数、对接收到的输入数据执行操作和/或响应于接收到的输入参数执行函数并提供所得输出数据和/或参数。
本文使用的图形用户界面(GUI)包括由显示处理器生成的一个或多个显示图像，并且使得用户能够与处理器或其它装置以及相关的数据采集和处理功能交互。GUI进一步包括可执行程序或可执行应用。可执行程序或可执行应用调节显示处理器以生成表示GUI显示图像的信号。这些信号被提供给显示装置，所述显示装置显示图像以供用户查看。在可执行程序或可执行应用的控制下，处理器响应于从输入装置接收到的信号来操纵GUI显示图像。以这种方式，用户可以使用输入装置与显示图像交互，使用户能够与处理器或其它装置交互。
本文的函数和过程步骤可以响应于用户命令自动地或完全或部分地执行。响应于一个或多个可执行指令或装置操作而自动执行行动(包括步骤)，而无需用户直接发起所述行动。
附图的系统和过程并不是唯一的。其它系统、过程和菜单可根据本发明的原理导出以实现相同的目标。尽管已经参考特定实施例描述了本发明，但是应当理解，本文示出和描述的实施例及其变体仅用于说明的目的。本领域技术人员可以实现对当前设计的修改，而不偏离本发明的范围。如本文所描述的，可以使用硬件组件、软件组件和/或它们的组合来实现各种系统、子系统、代理、管理器和进程。本文中的权利要求要素不应根据35U.S.C.112的规定来解释，除非使用短语“用于...的装置”来明确地列举所述要素。

Claims (20)

1.一种在农业生产环境内执行自主农业的系统，所述系统包括：
一个或多个农业舱，包括一个或多个植物以及用于监测植物的一个或多个传感器模块；
固定机器人系统，所述固定机器人系统被配置为：
从所述传感器模块收集传感器数据，
基于收集的所述传感器数据，根据操作安排对所述植物执行一次或多次耕作操作，
生成在所述农业生产环境内运输所述农业舱的一组指令，以及
将该组指令传达给所述农业舱；以及
一个或多个移动机器人，所述移动机器人被配置成根据该组指令在所述农业生产环境内在所述固定机器人系统和一个或多个其它位置之间运输所述农业舱。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
远离所述农业生产环境执行的软件应用，并且所述软件应用被配置为：
收集来自所述固定机器人系统的所述传感器数据，并且
将所述传感器数据呈现给一个或多个用户，并且
基于从所述用户接收到的一个或多个命令更新所述操作安排。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，每个传感器模块包括温度传感器、湿度传感器和光传感器。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器模块还包括离子选择性传感器。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，每个传感器模块还包括用于与所述固定机器人系统通信的无线联网天线。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，每个农业舱还包括根据特定生长几何形状来保持所述植物的植物塔和将所述植物塔提升离开地面的提升器。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述特定生长几何形状为螺旋几何形状。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述特定生长几何形状为金字塔几何形状。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述特定生长几何形状为圆柱几何形状。
10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述移动机器人通过以下方式来运输所述农业舱：在所述提升器下方移动、增加所述移动机器人的高度直到所述提升器不与地面接触为止、将所述农业舱运输到所述农业生产环境内的所需位置以及降低所述移动机器人的高度直到所述提升器在所述所需位置与地面接触为止。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述耕作操作包括播种、浇水、收割或监测所述植物中的一种或多种。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述移动机器人在本地执行路线规划算法，以基于第二组指令来确定用于在所述农业生产环境内移动的路线。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述固定机器人系统包括一个或多个机械臂，用于操纵所述农业舱中的所述植物以执行所述耕作操作。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述固定机器人系统包括用于捕获所述农业舱中的所述植物的图像的一个或多个相机。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述图像被传送到一个或多个远程软件应用以用于向用户显示。
16.一种在农业生产环境内执行自主农业的方法，所述方法包括：
检测固定机器人系统内的农业舱，其中，所述农业舱包括一个或多个植物以及用于监测所述植物的一个或多个传感器模块；
通过所述固定机器人系统收集来自所述传感器模块的传感器数据；
由所述固定机器人系统基于收集的所述传感器数据，根据操作安排对所述植物执行一次或多次耕作操作；
通过所述固定机器人系统将一个或多个指令传送给移动机器人，以指示机器人将所述农业舱在所述农业生产环境内从所述固定机器人系统移动到另一个位置。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
通过所述固定机器人系统将收集的所述传感器数据传送到远程软件应用；并且
响应于传送所述传感器数据，接收对所述操作安排的更新。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：
通过所述固定机器人系统接收天气预报数据；
基于所述天气预报数据，更新传送给所述移动机器人的所述操作安排或指令中的一者或多者。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括：
在执行所述操作安排的同时，通过所述固定机器人系统捕获植物的一个或多个图像；并且
通过所述固定机器人系统将所述图像传送到远程软件应用。
20.一种使用软件应用在农业生产环境内执行自主农业的方法，所述方法包括：
基于一个或多个用户输入创建操作安排；
将所述操作安排传送给所述农业生产环境内的固定机器人系统；
在执行所述操作安排期间，接收由所述固定机器人系统从一个或多个农业舱收集的传感器数据，其中，每个农业舱包括一个或多个植物；
在执行所述操作安排期间，接收由所述固定机器人系统收集的植物的图像；并且
在软件应用中向用户显示传感器数据和图像中的一者或多者。
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