CN111443048A - 农作物叶片光谱数据采集小车及采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农作物叶片光谱数据采集小车及采集系统，采集小车包括移动底盘机构和升降机构，以及云台机构；云台机构上设置有用于采集叶片表面光谱信息的高光谱扫描仪和多光谱扫描仪。通过设置采集小车及采集系统，使采集小车携带高光谱扫描仪和多光谱扫描仪在农田中移动，对农田中的农作物叶片光谱数据进行采集，人工成本低，采集效率高；通过在小车上设置升降机构和云台机构，用于对高光谱扫描仪和多光谱扫描仪的位置及采集角度进行调节，提高采集信息精准度。通过第一通信模和第二通信模块之间的无线通信，将小车采集的农作物叶片光谱信息实时传递给控制中心，存并结合多个传感器的检测数据进行分析，分析结构更精准、更科学、更合理。

Description

农作物叶片光谱数据采集小车及采集系统

技术领域

本发明属于农作物叶片光谱数据采集设备技术领域，具体涉及一种农作物叶片光谱数据采集小车及采集系统。

背景技术

近年来，随着科技的进步，对于农作物的研究越来越多的借助于一些高科技设备。其中，高光谱扫描仪和多光谱扫描仪已经成为一种采集农作物叶片数据的常用仪器。

对农作物的研究，需要采集大量的数据，且因为农作物种植面积巨大，因此采集工作往往占据大量的时间。目前农作物叶片光谱信息采集，基本都是通过人工手持光谱扫描仪或使用无人机光谱扫描仪进行采集，农场中地面环境复杂，且地面凹凸不平，也增加研究人员采集工作的难度，降低了采集效率；且所有的数据都需要研究人员对叶面进行一对一全面扫描。

上述人工手持设备进行数据采集的方式效率及质量较低，因此急需一种可代替人工采集的农作物叶片光谱信息采集设备及其系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种农作物叶片光谱数据采集小车及采集系统，解决现有技术中人工手持光谱扫描仪或使用无人机光谱扫描仪对农作物叶片进行光谱数据采集，采集效率、质量较低的技术问题。

为了实现以上目的，本发明采取的具体技术方案是：

农作物叶片光谱数据采集小车，包括移动底盘机构和升降机构，以及云台机构；

所述升降机构设置在移动底盘机构上，云台机构位于升降机构的顶部，云台机构上设置有用于采集叶片表面光谱信息的高光谱扫描仪和多光谱扫描仪。

通过设置采集小车，使采集小车携带高光谱扫描仪和多光谱扫描仪在农田中移动，对农田中的农作物叶片光谱数据进行采集，相比人工手持光谱扫描仪采集，人工成本低，采集效率高；同时通过在小车上设置升降机构和云台机构，用于对高光谱扫描仪和多光谱扫描仪的位置及采集角度进行调节，提高采集信息的精准度。

进一步改进，所述移动底盘机构包括底板和顶板，以及多个滚轮；

所述底板和顶板之间通过多个支撑柱固定连接，顶板位于底板正上方，滚轮转动设置在底板上，升降机构设置在顶板上。

通过设置滚轮，便于采集小车移动。

进一步改进，所述底板分为前底板和后底板，前底板和后底板之间通过转动轴承连接，后底板和顶板之间通过支撑柱固定连接；

所述滚轮的数量为四个，其中两个转动设置在前底板上，另外两个转动设置在后底板上。

由于农田中地势不平，通过将底板分为前底板和后底板，且二者之间通过转动轴承转动连接，其中前底板与轴承内圈固连，后底板与轴承外圈固连，轴承的安装位置位于前底板和后底板宽度方向的中点处，保证小车在移动过程中前轮和后轮都能与地面接触，提高稳定性，能够应对复杂的地面环境。

进一步改进，所述滚轮为麦克纳姆轮，前底板和后底板上分别安装有两个第一电机，每个第一电机用于驱动对应的一个麦克纳姆轮转动；

四个麦克纳姆轮的安装位置为矩形的四个顶点，所述四个麦克纳姆轮中有两个为左旋、另外两个为右旋；相同旋向的两个麦克纳姆轮成对角分布设置。

通过设置麦克纳姆轮，可以实现采集小车前行、横移、斜行或旋转，多方位移动，移动性能好，避障能力强，利于数据采集。

进一步改进，所述升降机构包括第二电机、丝杠、支撑架、第一滑块、第二滑块、下框架和上框架；

所述下框架固定在顶板上，丝杠的两端分别通过轴承与下框架的前侧板和后侧板转动连接，下框架的第一左侧板和第一右侧板上沿其长度方向均开设有第一腰型孔；

所述上框架的第二左侧板和第二右侧板上沿其长度方向均开设有第二腰型孔；

所述第二电机安装在顶板上，用于驱动丝杠转动，第一滑块套设在丝杠上，第一滑块与丝杠螺纹连接，第一滑块的两端分别活动式卡设在对应在的第一腰型孔中；所述第二滑块的两端分别活动式卡设在对应在的第二腰型孔中；

所述支撑架包括两组，记为第一组支撑架和第二组支撑架，每一组均包括第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板通过第一转轴铰接，铰接点位于第一支撑板和第二支撑板长度方向的中点处；

其中，第一组支撑架的第一支撑板下端与第一滑块的右端转动连接，第一组支撑架的第一支撑板的上端与上框架的第二右侧板转动连接；第一组支撑架的第二支撑板的下端与下框架的第一右侧板转动连接，第一组支撑架的第二支撑板的上端与第二滑块的右端转动连接；

所述第二组支撑架的第一支撑板的下端与第一滑块的左端转动连接，第二组支撑架的第一支撑板的上端与上框架的第二左侧板转动连接；第二组支撑架的第二支撑板的下端与下框架的第一左侧板转动连接，第二组支撑架的第二支撑板的上端与第二滑块的左端转动连接。

需要升高云台机构时，第二电机驱动丝杠转动，带动第一滑块沿丝杠长度方向移动，第一滑块的两端沿第一腰型孔滑动，推动每一组支撑架的第一支撑板和第二支撑板绕第一转轴发生转动，第二滑块的两端沿第二腰型孔滑动，第一支撑板和第二支撑板之间的夹角变小，达到将云台机构向上提升的目的。

需要降低云台机构时，第二电机反向转动，带动第一滑块沿丝杠长度方向反向移动，推动每一组支撑架的第一支撑板和第二支撑板绕第一转轴发生转动，二者之间的夹角变大，使云台机构下降。

进一步改进，所述云台机构包括第三电机、第四电机和安装架；

所述第三电机竖直设置，第三电机底座固定在上框架上，第四电机底座固定在连接架上，第四电机水平设置，连接架与第三电机的输出轴连接；

所述安装架的一端与连接架转动连接，另一端与第四电机的输出轴连接；

所述高光谱扫描仪和多光谱扫描仪设置在安装架上。

通过设置第三电机和第四电机，使设置在安装架上的高光谱扫描仪和多光谱扫描仪能够实现全方位、多角度进行叶片扫描，满足最佳角度采集的要求。

进一步改进，所述顶板上设置有电源、第一通信模块和第一控制器，高光谱扫描仪、多光谱扫描仪、第一通信模、第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均与第一控制器电连接，电源为第一控制器、第一通信模、第一电机、第二电机、第三电机和第四电机供电。第一控制器控制第一电机、第二电机、第三电机和第四电机。

进一步改进，还包括第一光照传感器、第一摄像头和第二摄像头；

所述第一摄像头设置在底盘机构上，第一光照传感器和第二摄像头设置在安装架上；

所述第一光照传感器、第一摄像头和第二摄像头均与控制器电连接。

第一光照传感器用于检测叶片的局部光照强度值，用于对叶片数据分析。第一摄像头用于拍摄采集小车前方的图像并发送给第一控制器，第一控制器根据拍摄的图像控制采集小车及时避障。第二摄像头用于拍摄农作物叶片的局部图像，并传输给第一控制器进行分析叶片位置，确定采集最佳角度；然后第一控制器通过控制第二电机、第三电机和第四电机达到控制升降机构的云台机构，使得高光谱扫描仪和多光谱扫描仪获得最佳扫描角度。

基于上述农作物叶片光谱数据采集小车的采集系统，包括控制中心、采集小车，以及设置农田中的传感器模块；

所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、第二光照传感器，以及设置在农田周围的四个第三摄像头；

所述控制中心包括第二控制器、第二通信模块和显示器；

所述温度传感器、湿度传感器、第二光照传感器和第三摄像头均与第二控制器通讯；同时，通过第一通信模和第二通信模块之间的无线通信，使采集小车与控制中心电信号连接。

进一步改进，采用该采集系统对农作物叶片光谱数据进行采集的方法如下：

1)、所述温度传感器、湿度传感器和第二光照传感器检测农田的温度值、湿度值和光照强度值并将采集的数据传递给第二控制器储存；同时，四个第三摄像头拍摄农田的照片并传递给第二控制器，第二控制器的计算模块根据同时接收的四张照片进行分析计算，得出采集小车的初始位置，然后规划采集小车的移动路径，并通过第一通信模和第二通信模块之间的无线通信将移动路径传送给第一控制器；

2)、第一控制器接收到规划的移动路径后，控制第一电机启动，驱动采集小车沿规划的移动路径在农田中移动，对农作物叶片进行光谱数据采集；

3)、在采集过程，第一摄像头实时拍摄采集小车前方的图像发送给第一控制器，第一控制器根据拍摄的图像控制采集小车及时避障：

3.1)、第二摄像头拍摄农作物叶片的局部图像，并传输给第一控制器进行分析叶片位置，确定采集最佳角度；然后第一控制器通过控制第二电机、第三电机和第四电机达到控制升降机构的云台机构，使得高光谱扫描仪和多光谱扫描仪获得最佳扫描角度；

3.3)、高光谱扫描仪和多光谱扫描仪扫描农作物叶片获得光谱信息，同时第一光照传感器检测该叶片的局部光照强度值，并将扫描到的光谱信息和叶片局部光照强度值传输给第一控制器，再通过第一通信模和第二通信模块之间的无线通信传送给第二控制器进行储存，第二控制器的计算模块结合检测到的农田温度值、湿度值和光照强度值对叶片光谱信息分析，并通过显示器显示；

4)、所述四个第三摄像头实时拍摄农田的照片并通过第二通信模块传递给第二控制器，第二控制器的计算模块根据同时接收的四张照片进行分析计算，得出采集小车的实时位置；并根据采集小车移动轨迹和当前位置判断采集小车是否已完成全部的叶片光谱数据采集工作，若未全部完成，则重复步骤3)继续采集；若全部完成，则结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过设置采集小车及采集系统，使采集小车携带高光谱扫描仪和多光谱扫描仪在农田中移动，对农田中的农作物叶片光谱数据进行采集，相比人工手持光谱扫描仪采集，人工成本低，采集效率高；同时通过在小车上设置升降机构和云台机构，用于对高光谱扫描仪和多光谱扫描仪的位置及采集角度进行调节，提高采集信息的精准度。通过第一通信模和第二通信模块之间的无线通信，将采集小车采集的农作物叶片光谱信息实时传递给控制中心，存并结合多个传感器的检测数据进行分析，效率高，分析结构更精准、更科学、更合理。

附图说明

图1为本发明所述农作物叶片光谱数据采集小车的立体图。

图2为本发明所述移动底盘机构的立体图。

图3为本发明所述升降机构的立体图。

图4为本发明所述农作物叶片光谱数据采集系统的结构示意图。

图5为本发明所述农作物叶片光谱数据采集系统的控制框图。

图6为本发明中控制中心的电路图。

图7为本发明中通过采集系统对农作物叶片光谱数据进行采集的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一：

结合图1-4，农作物叶片光谱数据采集小车1，包括移动底盘机构11和升降机构12，以及云台机构13；

所述升降机构12设置在移动底盘机构11上，云台机构13位于升降机构12的顶部，云台机构13上设置有用于采集叶片表面光谱信息的高光谱扫描仪14和多光谱扫描仪15。

通过设置采集小车，使采集小车携带高光谱扫描仪和多光谱扫描仪在农田中移动，对农田中的农作物叶片光谱数据进行采集，相比人工手持光谱扫描仪采集，人工成本低，采集效率高；同时通过在小车上设置升降机构和云台机构，用于对高光谱扫描仪和多光谱扫描仪的位置及采集角度进行调节，提高采集信息的精准度。

在本实施例中，所述移动底盘机构11包括矩形底板和顶板114，以及四个滚轮111；

所述底板和顶板之间通过四个支撑柱115固定连接，顶板114位于底板正上方，滚轮111转动设置在底板上，升降机构12设置在顶板上。

在本实施例中，所述底板分为前底板113和后底板112，前底板和后底板之间通过转动轴承连接，后底板112和顶板114之间通过支撑柱115固定连接，前底板113和顶板114之间没有设置支撑柱115；其中两个滚轮111转动设置在前底板113上，另外两个滚轮111转动设置在后底板112上。

由于农田中地势不平，通过将底板分为前底板和后底板，且二者之间通过转动轴承转动连接，其中前底板与轴承内圈固连，后底板与轴承外圈固连，轴承的安装位置位于前底板和后底板宽度方向的中点处，保证小车在移动过程中前轮和后轮都能与地面接触，提高稳定性，能够应对复杂的地面环境。

在本实施例中，所述滚轮111为麦克纳姆轮，前底板113和后底板112上分别安装有两个第一电机116，每个第一电机116用于驱动对应的一个麦克纳姆轮转动；

四个麦克纳姆轮的安装位置为矩形的四个顶点，所述四个麦克纳姆轮中有两个为左旋、另外两个为右旋；相同旋向的两个麦克纳姆轮成对角分布设置。

通过设置麦克纳姆轮，可以实现采集小车前行、横移、斜行或旋转，多方位移动，移动性能好，避障能力强，利于数据采集。

在本实施例中，所述升降机构12包括第二电机124、丝杠123、支撑架、第一滑块、第二滑块、下框架121和上框架122；

所述下框架121固定在顶板114上，丝杠123的两端分别通过轴承与下框架121的前侧板和后侧板转动连接，下框架121的第一左侧板和第一右侧板1211上沿其长度方向均开设有第一腰型孔1212；

所述上框架122的第二左侧板和第二右侧板1221上沿其长度方向均开设有第二腰型孔1222；

所述第二电机124安装在顶板114上，用于驱动丝杠123转动，第一滑块套设在丝杠上，第一滑块与丝杠螺纹连接，第一滑块的两端分别活动式卡设在对应在的第一腰型孔中；所述第二滑块的两端分别活动式卡设在对应在的第二腰型孔中；

所述支撑架包括两组，记为第一组支撑架和第二组支撑架，每一组均包括第一支撑板125和第二支撑板126，第一支撑板125和第二支撑板126通过第一转轴铰接，铰接点位于第一支撑板和第二支撑板长度方向的中点处；

其中，第一组支撑架的第一支撑板下端与第一滑块的右端转动连接，第一组支撑架的第一支撑板的上端与上框架的第二右侧板转动连接；第一组支撑架的第二支撑板的下端与下框架的第一右侧板转动连接，第一组支撑架的第二支撑板的上端与第二滑块的右端转动连接；

所述第二组支撑架的第一支撑板的下端与第一滑块的左端转动连接，第二组支撑架的第一支撑板的上端与上框架的第二左侧板转动连接；第二组支撑架的第二支撑板的下端与下框架的第一左侧板转动连接，第二组支撑架的第二支撑板的上端与第二滑块的左端转动连接。

需要升高云台机构时，第二电机驱动丝杠转动，带动第一滑块沿丝杠长度方向移动，则第一滑块的两端沿第一腰型孔滑动，推动每一组支撑架的第一支撑板和第二支撑板绕第一转轴发生转动，使第二滑块的两端沿第二腰型孔滑动，第一支撑板和第二支撑板之间的夹角变小，达到将云台机构向上提升的目的。

需要降低云台机构时，第二电机反向转动，带动第一滑块沿丝杠长度方向反向移动，推动每一组支撑架的第一支撑板和第二支撑板绕第一转轴发生转动，二者之间的夹角变大，使云台机构下降。

在本实施例中，所述云台机构13包括第三电机131、第四电机132和安装架133；

所述第三电机131竖直设置，第三电机131底座固定在上框架122上，第四电机132底座固定在连接架上，第四电机132水平设置，连接架与第三电机131的输出轴连接；

所述安装架133的一端与连接架转动连接，另一端与第四电机132的输出轴连接；

所述高光谱扫描仪14和多光谱扫描仪15设置在安装架133上。

通过设置第三电机和第四电机，使设置在安装架上的高光谱扫描仪和多光谱扫描仪能够实现全方位、多角度进行叶片扫描，满足最佳角度采集的要求。

在本实施例中，所述顶板114上设置有电源、第一通信模块和第一控制器16，高光谱扫描仪、多光谱扫描仪、第一通信模、第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均与第一控制器电连接，电源为第一控制器、第一通信模、第一电机、第二电机、第三电机和第四电机供电。第一控制器控制第一电机、第二电机、第三电机和第四电机。

在本实施例中，还包括第一光照传感器、第一摄像头17和第二摄像头134；

所述第一摄像头17设置在底盘机构上，第一光照传感器和第二摄像头134设置在安装架133上；

所述第一光照传感器、第一摄像头和第二摄像头均与控制器电连接。

第一光照传感器用于检测叶片的局部光照强度值。第一摄像头用于拍摄采集小车前方的图像并发送给第一控制器，第一控制器根据拍摄的图像控制采集小车及时避障。第二摄像头用于拍摄农作物叶片的局部图像，并传输给第一控制器进行分析叶片位置，确定采集最佳角度；然后第一控制器通过控制第二电机、第三电机和第四电机达到控制升降机构的云台机构，使得高光谱扫描仪和多光谱扫描仪获得最佳扫描角度。

实施例二：

如图4、5所示，基于上述农作物叶片光谱数据采集小车的采集系统，包括控制中心2、采集小车1，以及设置农田中的传感器模块；

所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、第二光照传感器，以及设置在农田周围的四个第三摄像头221，农田的四个角落分别设置有立柱22，每个立柱22上端安装一个第三摄像头221，四个第三摄像头221的拍摄范围能够覆盖整个农田。

所述控制中心包括第二控制器21、第二通信模块和显示器；

所述温度传感器、湿度传感器、第二光照传感器和第三摄像头均与第二控制器通讯；同时，通过第一通信模和第二通信模块之间的无线通信，使采集小车与控制中心电信号连接。

所述控制中心的电路图如图6所示，电路中供电模块为锂电池，经过AMS1117-3.3稳压模块稳压之后可以输出3.3V电压，为第二控制器21的主控芯片提供需要的电压。

第二控制器的主控芯片采用STM32F103VET6，属于增强型，32位基于ARM核心的带512K字节闪存的微控制器，USB、CAN、11个定时器、3个ADC、13个通信接口。

第二光照传感器的型号为MAX44009，功耗低,该传感器内置ADC，接3.3VDC电源，接下拉电阻1.5K，微处理器(MCU)的PB6、PB7接口直接进行IIC数据通信，所以SDA接口与SDL接口分别与之连接。

显示器由128640LED—096-I²C组成，该显示屏可以显示128列*64行点阵单色图片，或显示16*16点阵的汉字8个*4行，或显示8*16点阵的英文、数字、符号16个*4行。或显示5*8点阵的英文、数字、符号21个*8行。上接3.3V DC电源，GND接地，微处理器(MCU)的PE6、PE7接口直接进行IIC数据通信，所以SDA接口与SDL接口分别与之连接。

温度传感器、湿度传感器温度的型号为SHT21，供电电压为3.3V。电源(VDD)和接地(VSS)之间连接一个100nF的去耦电容，电容的位置靠近传感器；SCK用于微处理器与SHT21之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK频率；SDA引脚用于传感器的数据输入和输出。当向传感器发送命令时，SDA在串行时钟(SCL)的上升沿有效，且当SCL为高电平时，SDA必须保持稳定。在SCL下降沿之后，SDA值可被改变。当从传感器读取数据时，SDA在SCL变低以后有效(T)，且维持到下一个SCL的下降沿。为避免信号冲突，微处理器(MCU)必须只能驱动SDA和SCL在低电平。需要一个外部的上拉电阻将信号提拉至高电平。上拉电阻通常已包含在微处理器的I/0电路中。微处理器(MCU)的PC6、PC7接口直接进行IIC数据通信，所以SDA接口与SDL接口分别与之连接。

第三摄像头的型号为OV7670，通过主控芯片PE2-PE5口，PB9-PB13口与之连接，并进行控制。OV7670摄像头是CMOS器件；标准的SCCB接口，兼容IIC接口；内置感光阵列，时序发生器，AD转换器，模拟信号处理，数字信号处理器。光照射到感光阵列产生相应电荷，传输到相应的模拟信号处理单元，再由AD转换为数字信号，在经由数字信号处理器插值到RGB信号，最后传输到屏幕上。

在本实施例中，如图7所示，采用该采集系统对农作物叶片光谱数据进行采集的方法如下：

1)、所述温度传感器、湿度传感器和第二光照传感器检测农田的温度值、湿度值和光照强度值并将采集的数据传递给第二控制器储存；同时，四个第三摄像头拍摄农田的照片并传递给第二控制器，第二控制器的计算模块根据同时接收的四张照片进行分析计算，得出采集小车的初始位置，然后规划采集小车的移动路径，并通过第一通信模块和第二通信模块之间的无线通信将移动路径传送给第一控制器；

2)、第一控制器接收到规划的移动路径信息后，控制第一电机启动，驱动采集小车沿规划的移动路径在农田中移动，对农作物叶片进行光谱数据采集；

3)、在采集过程，第一摄像头实时拍摄采集小车前方的图像发送给第一控制器，第一控制器根据拍摄的图像控制采集小车及时避障：

3.1)、第二摄像头拍摄农作物叶片的局部图像，并传输给第一控制器进行分析叶片位置，确定采集最佳角度；然后第一控制器通过控制第二电机、第三电机和第四电机达到控制升降机构的云台机构，使得高光谱扫描仪和多光谱扫描仪获得最佳扫描角度；

3.3)、高光谱扫描仪和多光谱扫描仪扫描农作物叶片获得光谱信息，同时第一光照传感器检测该叶片的局部光照强度值，并将扫描到的光谱信息和叶片局部光照强度值传输给第一控制器，再通过第一通信模和第二通信模块之间的无线通信传送给第二控制器进行储存，第二控制器的计算模块结合检测到的农田温度值、湿度值和光照强度值对叶片光谱信息分析，并在显示器上显示；

4)、四个第三摄像头实时拍摄农田的照片并通过第二通信模块传递给第二控制器，第二控制器的计算模块根据同时接收的四张照片进行分析计算，得出采集小车的实时位置；并根据采集小车移动轨迹和当前位置判断采集小车是否已完成全部的叶片光谱数据采集工作，若未全部完成，则重复步骤3)继续采集；若全部完成，则结束。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.农作物叶片光谱数据采集小车，其特征在于，包括移动底盘机构和升降机构，以及云台机构；

所述升降机构设置在移动底盘机构上，云台机构位于升降机构的顶部，云台机构上设置有用于采集叶片表面光谱信息的高光谱扫描仪和多光谱扫描仪。

2.根据权利要求1所述的农作物叶片光谱数据采集系小车，其特征在于，所述移动底盘机构包括底板和顶板，以及多个滚轮；

所述底板和顶板之间通过多个支撑柱固定连接，顶板位于底板正上方，滚轮转动设置在底板上，升降机构设置在顶板上。

3.根据权利要求2所述的农作物叶片光谱数据采集小车，其特征在于，所述底板分为前底板和后底板，前底板和后底板之间通过转动轴承连接，后底板和顶板之间通过支撑柱固定连接；

所述滚轮的数量为四个，其中两个转动设置在前底板上，另外两个转动设置在后底板上。

4.根据权利要求3所述的农作物叶片光谱数据采集小车，其特征在于，所述滚轮为麦克纳姆轮，前底板和后底板上分别安装有两个第一电机，每个第一电机用于驱动对应的一个麦克纳姆轮转动；

四个麦克纳姆轮的安装位置为矩形的四个顶点，所述四个麦克纳姆轮中有两个为左旋、另外两个为右旋；相同旋向的两个麦克纳姆轮成对角分布设置。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的农作物叶片光谱数据采集小车，其特征在于，所述升降机构包括第二电机、丝杠、支撑架、第一滑块、第二滑块、下框架和上框架；

所述下框架固定在顶板上，丝杠的两端分别通过轴承与下框架的前侧板和后侧板转动连接，下框架的第一左侧板和第一右侧板上沿其长度方向均开设有第一腰型孔；

所述上框架的第二左侧板和第二右侧板上沿其长度方向均开设有第二腰型孔；

所述第二电机安装在顶板上，用于驱动丝杠转动，第一滑块套设在丝杠上，第一滑块与丝杠螺纹连接，第一滑块的两端分别活动式卡设在对应在的第一腰型孔中；所述第二滑块的两端分别活动式卡设在对应在的第二腰型孔中；

所述支撑架包括两组，记为第一组支撑架和第二组支撑架，每一组均包括第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板通过第一转轴铰接，铰接点位于第一支撑板和第二支撑板长度方向的中点处；

其中，第一组支撑架的第一支撑板下端与第一滑块的右端转动连接，第一组支撑架的第一支撑板的上端与上框架的第二右侧板转动连接；第一组支撑架的第二支撑板的下端与下框架的第一右侧板转动连接，第一组支撑架的第二支撑板的上端与第二滑块的右端转动连接；

所述第二组支撑架的第一支撑板的下端与第一滑块的左端转动连接，第二组支撑架的第一支撑板的上端与上框架的第二左侧板转动连接；第二组支撑架的第二支撑板的下端与下框架的第一左侧板转动连接，第二组支撑架的第二支撑板的上端与第二滑块的左端转动连接。

6.根据权利要求5所述的农作物叶片光谱数据采集小车，其特征在于，所述云台机构包括第三电机、第四电机和安装架；

所述第三电机竖直设置，第三电机底座固定在上框架上，第四电机底座固定在连接架上，第四电机水平设置，连接架与第三电机的输出轴连接；

所述安装架的一端与连接架转动连接，另一端与第四电机的输出轴连接；

所述高光谱扫描仪和多光谱扫描仪设置在安装架上。

7.根据权利要求5所述的农作物叶片光谱数据采集小车，其特征在于，所述顶板上设置有电源、第一通信模块和第一控制器，高光谱扫描仪、多光谱扫描仪、第一通信模、第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均与第一控制器电连接，电源为第一控制器、第一通信模、第一电机、第二电机、第三电机和第四电机供电。

8.根据权利要求7所述的农作物叶片光谱数据采集小车，其特征在于，还包括第一光照传感器、第一摄像头和第二摄像头；

所述第一摄像头设置在底盘机构上，第一光照传感器和第二摄像头设置在安装架上；

所述第一光照传感器、第一摄像头和第二摄像头均与控制器电连接。

9.基于上述权利要求1-9中任一项农作物叶片光谱数据采集小车的采集系统，其特征在于，包括控制中心、采集小车，以及设置农田中的传感器模块；

所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、第二光照传感器，以及设置在农田周围的四个第三摄像头；

所述控制中心包括第二控制器、第二通信模块和显示器；

所述温度传感器、湿度传感器、第二光照传感器和第三摄像头均与第二控制器通讯；同时，通过第一通信模和第二通信模块之间的无线通信，使采集小车与控制中心电信号连接。

10.根据权利要求9所述的采集系统，其特征在于，采用该采集系统对农作物叶片光谱数据进行采集的方法如下：

1)、所述温度传感器、湿度传感器和第二光照传感器检测农田的温度值、湿度值和光照强度值并将采集的数据传递给第二控制器储存；同时，四个第三摄像头拍摄农田的照片并传递给第二控制器，第二控制器的计算模块根据同时接收的四张照片进行分析计算，得出采集小车的初始位置，然后规划采集小车的移动路径，并通过第一通信模和第二通信模块之间的无线通信将移动路径传送给第一控制器；

2)、第一控制器接收到规划的移动路径后，控制第一电机启动，驱动采集小车沿规划的移动路径在农田中移动，对农作物叶片进行光谱数据采集；

3)、在采集过程，第一摄像头实时拍摄采集小车前方的图像发送给第一控制器，第一控制器根据拍摄的图像控制采集小车及时避障：

3.1)、第二摄像头拍摄农作物叶片的局部图像，并传输给第一控制器进行分析叶片位置，确定采集最佳角度；然后第一控制器通过控制第二电机、第三电机和第四电机达到控制升降机构的云台机构，使得高光谱扫描仪和多光谱扫描仪获得最佳扫描角度；

3.3)、高光谱扫描仪和多光谱扫描仪扫描农作物叶片获得光谱信息，同时第一光照传感器检测该叶片的局部光照强度值，并将扫描到的光谱信息和叶片局部光照强度值传输给第一控制器，再通过第一通信模和第二通信模块之间的无线通信传送给第二控制器进行储存，第二控制器的计算模块结合检测到的农田温度值、湿度值和光照强度值对叶片光谱信息分析，并通过显示器显示；

4)、四个第三摄像头实时拍摄农田的照片并通过第二通信模块传递给第二控制器，第二控制器的计算模块根据同时接收的四张照片进行分析计算，得出采集小车的实时位置；并根据采集小车移动轨迹和当前位置判断采集小车是否已完成全部的叶片光谱数据采集工作，若未全部完成，则重复步骤3)继续采集；若全部完成，则结束。

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