CN210282297U - 作物冠层表型与同化同步测量机器人 - Google Patents
作物冠层表型与同化同步测量机器人 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型实施例提供了一种作物冠层表型与同化同步测量机器人，在箱体内设置有水平的、可移动的第一滑轨，传感器箱可移动的设置在第一滑轨上；传感器箱内包括CO2浓度传感器、激光雷达传感器、GPS定位装置和第一图像传感器，通过CO2浓度传感器和第一图像传感器结合确定出箱体内作物冠层的同化速率和蒸腾速率，实现箱体内作物冠层的同化测量；同时，通过激光雷达传感器、GPS定位装置以及kinect传感器和第二图像传感器，确定出箱体内作物冠层表型信息，实现箱体内作物冠层表型测量。本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人可以实现作物冠层表型与同化同步测量，实现对作物的生长过程进行全面的监控。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业信息与智能装备技术领域，更具体地，涉及作物冠层表型与同化同步测量机器人。
背景技术
高产、高效、优质、安全的粮食生产是农业生产最重要的目的，作物的生产过程主要涉及到形态结构和生理生化两方面内容的监测与调控。其中，作物的形态结构主要涉及到作物生态结构表型监测，作物的生理生化主要涉及到作物同化生物量监测，生物量的来源为光合作用，将光能转化为化学能，提高光能转化率是提高生物量的有效途径。因此，研制可同时测量作物在大田环境下的形态结构表型和作物同化速率测量装置，具有重要意义和应用前景。
在作物形态结构表型测量方面，目前包括基于无人机的群体表型测量、基于无人地面车的作物群体和单株表型测量、基于可见光或激光雷达的单株和群体表型测量、基于显微CT的组织尺度表型测量等解决方案。在植物同化速率测量方面，目前同化生物量分配对作物的生长、竞争及结构的形成有重要的影响，是作物生长的关键，也是作物生长模型中的薄弱环节，目前生态系统模型模拟中所用的大多数同化生物量分配模型是经验性的。国内外研究学者在植物同化速率定量化测量方面开展了大量工作，目前主要是通过构建叶片尺度的微环境，通过测量CO2浓度的变化测定单叶光合速率，典型产品如PTM48和LI6800光合作用测量系统等，还有研究学者在作物群体尺度方面，提出了一种垂直开启式自动冠层同化箱和一种群体光合气体交换测量系统CAPTS-100，可测定植物群体尺度的光合速率，但是上述的同化箱或测量系统CAPTS-100在应用时，均无法实现作物冠层表型与同化的同步测量，无法对作物的生长过程进行全面的监控。
实用新型内容
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种作物冠层表型与同化同步测量机器人。
本实用新型实施例提供了一种作物冠层表型与同化同步测量机器人，包括：箱体；
所述箱体包括顶箱面、第一左侧箱面、第一右侧箱面、第一前箱门和第一后箱门，所述箱体的底箱面为空；所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面平行且竖直设置，所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面均与所述顶箱面固定连接，所述第一前箱门和所述第一后箱门均与所述顶箱面可旋转连接；
所述箱体内的固定高度处设置有水平的、可移动的第一滑轨，所述第一滑轨的两端分别与所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面连接；
所述箱体内还设置有传感器箱，所述传感器箱可移动的设置在所述第一滑轨上；所述传感器箱内包括CO2浓度传感器、激光雷达传感器、GPS定位装置和第一图像传感器；
所述箱体内靠近所述第一左侧箱面或靠近所述第一右侧箱面还设置有竖直的、可移动的侧部传感器轴，所述侧部传感器轴上设置有kinect传感器和第二图像传感器。
优选地，所述箱体内还包括：第二滑轨和第三滑轨；
所述第二滑轨和所述第三滑轨分别水平设置在所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面上的所述固定高度处，所述第一滑轨的一端通过所述第二滑轨与所述第一左侧箱面连接，所述第一滑轨的另一端通过所述第三滑轨与所述第一右侧箱面连接。
优选地，还包括：第一底座梁、第二底座梁和车轮；
所述箱体还包括：第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门；
所述第一左侧箱面固定连接在所述第一底座梁上方，所述第一右侧箱面固定连接在所述第二底座梁上方；在所述第一底座梁和所述第二底座梁下方分别连接有至少两个所述车轮；
所述第二左侧箱面设置在所述第一左侧箱面的外侧且与所述第一左侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二右侧箱面设置在所述第一右侧箱面的外侧且与所述第一右侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二前箱门设置在所述第一前箱门的外侧且与所述第一前箱门在竖直方向上滑动连接，所述第二后箱门设置在所述第一后箱门的外侧且与所述第一后箱门在竖直方向上滑动连接；所述第二左侧箱面、所述第二右侧箱面、所述第二前箱门和所述第二后箱门均可向下延伸至土壤内。
优选地，还包括：两个履带轮；
所述箱体还包括：第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门；
两个所述履带轮分别设置在所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面的下方或侧下方；
所述第二左侧箱面设置在所述第一左侧箱面的外侧且与所述第一左侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二右侧箱面设置在所述第一右侧箱面的外侧且与所述第一右侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二前箱门设置在所述第一前箱门的外侧且与所述第一前箱门在竖直方向上滑动连接，所述第二后箱门设置在所述第一后箱门的外侧且与所述第一后箱门在竖直方向上滑动连接；所述第二左侧箱面、所述第二右侧箱面、所述第二前箱门和所述第二后箱门均可向下延伸至土壤内。
优选地，所述传感器箱内还包括光照传感器、温湿度传感器和气压传感器。
优选地，所述箱体内还设置有风扇和风机筒；
所述风机筒竖直设置在所述箱体内，所述风扇安装在所述风机筒的一端，所述风机筒的另一端朝向所述箱体内。
优选地，还包括：电瓶，所述电瓶固定在所述第一左侧箱面的外表面上或所述第一右侧箱面的外表面上。
优选地，所述箱体内还设置有补光灯，所述补光灯固定在所述顶箱面上。
优选地，所述顶箱面、所述第一左侧箱面、所述第一右侧箱面、所述第一前箱门和所述第一后箱门的材料均为透光材料。
优选地，所述第一左侧箱面、所述第一右侧箱面、所述第一前箱门和所述第一后箱门的边缘均具有吸合装置。
本实用新型实施例提供的一种作物冠层表型与同化同步测量机器人，在箱体内设置有水平的、可移动的第一滑轨，传感器箱可移动的设置在第一滑轨上；传感器箱内包括CO2浓度传感器、激光雷达传感器、GPS定位装置和第一图像传感器，通过CO2浓度传感器和第一图像传感器结合确定出箱体内作物冠层的同化速率和蒸腾速率，实现箱体内作物冠层的同化测量；同时，通过激光雷达传感器、GPS定位装置以及kinect传感器和第二图像传感器，确定出箱体内作物冠层表型信息，实现箱体内作物冠层表型测量。本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人可以实现作物冠层表型与同化同步测量，实现对作物的生长过程进行全面的监控。
附图说明
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
图1为本实用新型实施例提供的一种作物冠层表型与同化同步测量机器人的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种作物冠层表型与同化同步测量机器人的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种作物冠层表型与同化同步测量机器人在正常行进时的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种作物冠层表型与同化同步测量机器人在对待测作物冠层表型与同化同步测量时的结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的一种作物冠层表型与同化同步测量机器人的结构示意图；
图6为本实用新型实施例提供的一种作物冠层表型与同化同步测量机器人在正常行进时的结构示意图；
图7为本实用新型实施例提供的一种作物冠层表型与同化同步测量机器人在对待测作物冠层表型与同化同步测量时的结构示意图；
图8为本实用新型实施例提供的一种作物冠层表型与同化同步测量机器人的结构示意图；
图9为本实用新型实施例提供的一种作物冠层表型与同化同步测量机器人的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
如图1所示，为本实用新型实施例中提供的一种作物冠层表型与同化同步测量机器人的结构示意图。图1中的作物冠层表型与同化同步测量机器人包括：箱体1，箱体1包括顶箱面11、第一左侧箱面12、第一右侧箱面13、第一前箱门14和第一后箱门15，1箱体的底箱面为空，第一左侧箱面12和第一右侧箱面13平行且竖直设置，第一左侧箱面12和第一右侧箱面13均与顶箱面11固定连接，第一前箱门14和第一后箱门15均与顶箱面11可旋转连接；
箱体1内的固定高度处设置有水平的、可移动的第一滑轨16，第一滑轨16的两端分别与第一左侧箱面12和第一右侧箱面13连接；
箱体1内还设置有传感器箱17，传感器箱17可移动的设置在第一滑轨16上；传感器箱17内包括CO2浓度传感器、激光雷达传感器、GPS定位装置和第一图像传感器；
箱体1内靠近第一左侧箱面12或靠近第一右侧箱面13还设置有竖直的、可移动的侧部传感器轴18，侧部传感器轴18上设置有kinect传感器181和第二图像传感器182。
具体地，本实用新型实施例中的箱体1包括顶箱面11、第一左侧箱面12、第一右侧箱面13、第一前箱门14和第一后箱门15，1箱体的底箱面为空，第一左侧箱面12和第一右侧箱面13平行且竖直设置，第一左侧箱面12和第一右侧箱面13均与顶箱面11固定连接，第一前箱门14和第一后箱门15均与顶箱面11固定连接或可旋转连接。当第一前箱门14和第一后箱门15均与顶箱面11固定连接时，可直接手动移动箱体1，将箱体1罩在待测作物上方实现作物冠层表型与同步同化测量；当第一前箱门14和第一后箱门15均与顶箱面11可旋转连接时，可以在第一前箱门14和第一后箱门15旋转至高于该播种行上作物的最高高度后，沿作物播种行方向拖动箱体1移动至待测作物上方，然后将第一前箱门14和第一后箱门15旋转至竖直方向后实现作物冠层表型与同步同化测量。
箱体1内的固定高度处设置有水平的、可移动的第一滑轨16，第一滑轨16的两端分别与第一左侧箱面12和第一右侧箱面13连接。其中，固定高度可以根据需要进行选择，以高于作物最高高度为准，例如可以使固定高度略低于箱体高度即可。第一滑轨16水平设置，一端与第一左侧箱面12连接，另一端与第一右侧箱面13连接。第一滑轨16的长度可以与第一前箱门和第一后箱门的宽度相同，此时第一滑轨16可在第一前箱门和第一后箱门之间自由移动。
箱体1内的传感器箱17可移动的设置在第一滑轨16上，传感器箱17可沿第一滑轨16的长度方向自由移动。传感器箱17内包括CO2浓度传感器、激光雷达传感器、GPS定位装置和第一图像传感器。其中，CO2浓度传感器用于测量箱体1内CO2的浓度，第一图像传感器用于获取箱体1内包含作物的图像，由于第一滑轨16和传感器箱17在两个相互垂直的方向上的自由移动，可以得到多个箱体1内包含作物的图像，通过图像拼接和校正可以得到作物冠层顶部图像，在此基础上对作物冠层顶部图像进行分割，即可以得到箱体1内作物冠层覆盖度。测量出箱体1内CO2的浓度以及箱体1内的作物冠层覆盖度后，即可根据CO2的浓度变化以及箱体4内的作物覆盖度，确定出箱体4内作物冠层的同化速率和蒸腾速率，实现箱体4内作物冠层的同化测量，进而可实现整个区域内作物群体同化测量。
激光雷达传感器用于获取箱体1内作物冠层顶部的点云数据，GPS定位装置用于对箱体1内作物进行定位。通过激光雷达传感器和GPS定位装置结合，第一滑轨16和传感器箱17在两个相互垂直的方向上的自由移动，可以得到箱体1内作物冠层顶部的三维点云。需要说明的是，为保证三维点云的质量，第一滑轨16和传感器箱17需要有固定的移动轨迹和均匀的移动速度。通过对三维点云进行去噪和分割，可以得到箱体1内作物的植株数量、株高，以及冠层顶部的三维分布。
箱体1内靠近第一左侧箱面12或靠近第一右侧箱面13还设置有竖直的、可移动的侧部传感器轴18，侧部传感器轴18上设置有kinect传感器181和第二图像传感器182。在箱体1的顶箱面11上可以设置有一与第一左侧箱面12或第一右侧箱面13平行的滑轨，侧部传感器轴18的一端可在滑轨上滑动，实现侧部传感器轴18的可移动性。侧部传感器轴18上的kinect传感器181的位置及第二图像传感器182的位置可以根据需要进行设定，具体可以通过控制装置进行精准定位。通过kinect传感器181获取箱体1内的深度图像，通过第二图像传感器182获取箱体1内的可见光图像，深度图像和可见光图像中均携带有全局位置信息，通过全局位置信息结合图像拼接方法可以实现箱体1内作物侧面图像的拼接。在此基础上，通过图像的深度信息和RGB信息等，提取作物中各植株的节单位信息，如叶片生长高度、叶长、叶宽、叶倾角、叶方位角等节单位表型参数。利用所获取的节单位信息和节单位表型参数，结合参数化几何建模方法和作物器官三维模板资源库，可以实现箱体1内作物的三维重建。
本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，在箱体内设置有水平的、可移动的第一滑轨，传感器箱可移动的设置在第一滑轨上；传感器箱内包括CO2浓度传感器、激光雷达传感器、GPS定位装置和第一图像传感器，通过CO2浓度传感器和第一图像传感器结合确定出箱体内作物冠层的同化速率和蒸腾速率，实现箱体内作物冠层的同化测量；同时，通过激光雷达传感器、GPS定位装置以及kinect传感器和第二图像传感器，确定出箱体内作物冠层表型信息，实现箱体内作物冠层表型测量。本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人可以实现作物冠层表型与同化同步测量，实现对作物的生长过程进行全面的监控。
在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，所述箱体内还包括：第二滑轨和第三滑轨；
所述第二滑轨和所述第三滑轨分别水平设置在所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面上的所述固定高度处，所述第一滑轨的一端通过所述第二滑轨与所述第一左侧箱面连接，所述第一滑轨的另一端通过所述第三滑轨与所述第一右侧箱面连接。
具体地，本实用新型实施例中在第一左侧箱面和第一右侧箱面上的固定高度处分别水平设置有第二滑轨和第三滑轨，使第一滑轨的一端在第二滑轨上滑动，第一滑轨的另一端在第三滑轨上滑动，以实现第一滑轨的可移动性，且两端分别与第一左侧箱面和第一右侧箱面连接。
在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，还包括：第一底座梁、第二底座梁和车轮；
所述箱体还包括：第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门；
所述第一左侧箱面固定连接在所述第一底座梁上方，所述第一右侧箱面固定连接在所述第二底座梁上方；在所述第一底座梁和所述第二底座梁下方分别连接有至少两个所述车轮；
所述第二左侧箱面设置在所述第一左侧箱面的外侧且与所述第一左侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二右侧箱面设置在所述第一右侧箱面的外侧且与所述第一右侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二前箱门设置在所述第一前箱门的外侧且与所述第一前箱门在竖直方向上滑动连接，所述第二后箱门设置在所述第一后箱门的外侧且与所述第一后箱门在竖直方向上滑动连接；所述第二左侧箱面、所述第二右侧箱面、所述第二前箱门和所述第二后箱门均可向下延伸至土壤内。
具体地，如图2所示，第一左侧箱面12固定连接在第一底座梁19上方，第一右侧箱面13固定连接在第二底座梁20上方；在第一底座梁19和第二底座梁20下方分别连接有至少两个车轮21，以保证作物冠层表型与同化同步测量机器人可以通过车轮21行进。为保证作物冠层表型与同化同步测量机器人可以平稳地行进，需要每个底座梁上的车轮3的数量至少为两个。图2中仅以第一底座梁19和第二底座梁20上分别设置有两个车轮21为例进行说明，除此之外，第一底座梁19和第二底座梁20上还可以分别设置数量大于2的车轮21，第一底座梁19和第二底座梁20上的车轮数量可以根据需要进行选定，可相同也可不相同，本实用新型实施例中对此不作具体限定。车轮21具体可以采用万向轮，直接设置在第一底座梁19和第二底座梁20下方；也可以是普通车轮，在第一底座梁19和第二底座梁20的相应位置上设置有水平方向放置且垂直于第一底座梁的支柱，分别作为车轮轴；还可以采用其他形式的车轮，只要能保证车轮带动整个作物冠层表型与同化同步测量机器人正常行进即可，本实用新型实施例中对此不作具体限定。
第二左侧箱面设置在所述第一左侧箱面的外侧，第二左侧箱面和第一左侧箱面的宽度相同，第二左侧箱面的高度小于等于第一左侧箱面的高度，第二左侧箱面和第一左侧箱面在竖直方向上滑动连接；第二右侧箱面设置在第一右侧箱面的外侧，第二右侧箱面和第一右侧箱面的宽度相同，第二右侧箱面的高度小于等于第一右侧箱面的高度，第二右侧箱面和第一右侧箱面在竖直方向上滑动连接；第二前箱门设置在第一前箱门的外侧，第二前箱门和第一前箱门的宽度相同，第二前箱门的高度小于等于第一前箱门的高度，第二前箱门和第一前箱门在竖直方向上滑动连接；第二后箱门设置在第一后箱门的外侧，第二后箱门和第一后箱门的宽度相同，第二后箱门的高度小于等于第一后箱门的高度，第二后箱门和第一后箱门在竖直方向上滑动连接；第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门均可向下延伸至土壤内。
在应用作物冠层表型与同化同步测量机器人对作物冠层表型与同化同步测量时，作物冠层表型与同化同步测量机器人的行进方向与作物所处的播种行方向相同，第一底座梁19和第二底座梁20的长度方向与作物冠层表型与同化同步测量机器人的行进方向相同，第一底座梁19和第二底座梁20分别位于作物所处的播种行的两侧。
作物冠层表型与同化同步测量机器人在某一播种行上行进时，为保证作物冠层表型与同化同步测量机器人在正常行进时作物不会与箱体接触，箱体1的底箱面为空，即沿作物冠层表型与同化同步测量机器人行进方向观察，可以在箱体1内观察到完整的作物，并没有箱体1的棱边遮挡作物。箱体1的第一前箱门14和第一后箱门15均与顶箱面11可旋转连接，如图3所示，作物冠层表型与同化同步测量机器人在正常行进时第一前箱门14带动第二前箱门旋转至高于该播种行上作物的最高高度，第一后箱门15带动第二后箱门旋转至高于该播种行上作物的最高高度，以防止箱体1的第一前箱门14和第一后箱门15与作物接触，图3中虚线为土壤表面。在对待测作物冠层表型与同化同步测量时，使作物冠层表型与同化同步测量机器人在待测作物所处的播种行上行进，当待测作物处于箱体1内时作物冠层表型与同化同步测量机器人停止行进。
当作物冠层表型与同化同步测量机器人正常行进时，箱体1的第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门均处于土壤上方，以保证作物冠层表型与同化同步测量机器人在某一播种行上顺利实现正常行进。在进行待测作物冠层表型与同化同步测量时，第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门均滑动至下边缘处于土壤内，以保证作物冠层表型与同化同步测量机器人在进行待测作物冠层表型与同化同步测量时得到的测量结果的准确性，保证箱体1的密闭性，避免箱体1透气。如图4所示，在作物冠层表型与同化同步测量机器人对待测作物冠层表型与同化同步测量时，第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门均向下延伸至土壤内，图4中虚线为土壤表面。
本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，是一种行进式作物冠层表型与同化同步测量装置，通过第一底座梁、第二底座梁以及其下方连接的车轮实现作物冠层表型与同化同步测量机器人的行进，可以实现作物群体田间原位CO2浓度的测量和作物覆盖度的提取，进而实现作物群体田间原位同化速率和蒸腾速率的测量。同时，箱体的第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门均可向下延伸至土壤内，保证了箱体在同步测量时的密封性。最后，箱体的第一前箱门和第一后箱门均与顶箱面可旋转连接，当作物冠层表型与同化同步测量机器人在正常行进时第一前箱门带动第二前箱门旋转至高于作物的高度，第一后箱门带动第二后箱门旋转至高于作物的高度，可保证箱体在正常行进时不与作物发生接触。本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，在作物冠层表型与同化同步测量机器人的行进过程中实现对作物冠层表型与同化同步测量，仅采用一个设备即可实现多个位置的作物冠层表型与同化同步测量，可以实现作物群体田间原位同化速率和蒸腾速率以及冠层表型的同步测量，还可实现不同生育时期作物群体田间原位同化速率和蒸腾速率以及冠层表型的同步测量，提升了作物田间原位冠层表型与同化同步测量的自动化程度，降低了测量成本，同时不会对作物的自然生长产生影响。
在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，还包括：两个履带轮；
所述箱体还包括：第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门；
两个所述履带轮分别设置在所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面的下方或侧下方；
所述第二左侧箱面设置在所述第一左侧箱面的外侧且与所述第一左侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二右侧箱面设置在所述第一右侧箱面的外侧且与所述第一右侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二前箱门设置在所述第一前箱门的外侧且与所述第一前箱门在竖直方向上滑动连接，所述第二后箱门设置在所述第一后箱门的外侧且与所述第一后箱门在竖直方向上滑动连接；所述第二左侧箱面、所述第二右侧箱面、所述第二前箱门和所述第二后箱门均可向下延伸至土壤内。
具体地，如图5所示，两个履带轮分别设置在第一左侧箱面12和第一右侧箱面13的下方或侧下方，以保证作物冠层表型与同化同步测量机器人可以通过履带轮22平稳地行进。图5中仅以两个履带轮分别设置在第一左侧箱面12和第一右侧箱面13的侧下方为例进行说明。每个履带轮上包含1个主动轮和1个从动轮，主动轮的直径大于从动轮的直径。在第一左侧箱面12和第一右侧箱面13的侧下方的相应位置上可以设置有水平方向放置且垂直于侧箱面的支柱，分别作为主动轴和从动轴，带动主动轮和从动轮转动。
在应用作物冠层表型与同化同步测量机器人对作物冠层表型与同化同步测量时，作物冠层表型与同化同步测量机器人的行进方向与作物所处的播种行方向相同，履带轮的长度方向与作物冠层表型与同化同步测量机器人的行进方向相同，两个履带轮分别位于作物所处的播种行的两侧。
作物冠层表型与同化同步测量机器人在某一播种行上行进时，为保证作物冠层表型与同化同步测量机器人在正常行进时作物不会与箱体接触，如图6所示，作物冠层表型与同化同步测量机器人在正常行进时第一前箱门14带动第二前箱门旋转至高于该播种行上作物的最高高度，第一后箱门15带动第二后箱门旋转至高于该播种行上作物的最高高度，以防止箱体1的第一前箱门14和第一后箱门15与作物接触，图6中虚线为土壤表面。在对待测作物冠层表型与同化同步测量时，使作物冠层表型与同化同步测量机器人在待测作物所处的播种行上行进，当待测作物处于箱体1内时作物冠层表型与同化同步测量机器人停止行进。
在进行待测作物冠层表型与同化同步测量时，第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门均滑动至下边缘处于土壤内，以保证作物冠层表型与同化同步测量机器人在进行待测作物冠层表型与同化同步测量时得到的测量结果的准确性，保证箱体1的密闭性，避免箱体1透气。如图7所示，在作物冠层表型与同化同步测量机器人对待测作物冠层表型与同化同步测量时，第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门均向下延伸至土壤内，图7中虚线为土壤表面。
在上述实施例的基础上，在对箱体1内的待测作物进行冠层表型与同化同步测量时，为保证第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门可以顺利向下延伸至土壤内，第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门的底部具有锋利的边缘，即第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门具有锋利的下边缘。
在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，所述传感器箱内还包括光照传感器、温湿度传感器和气压传感器。
具体地，本实用新型实施例中通过光照传感器测量箱体内的光照，进而确定箱体内的光照变化，通过温湿度传感器测量箱体内的温度和湿度，进而确定箱体内的温度变化和湿度变化，通过气压传感器测量箱体内的气压，进而确定箱体内的气压变化。结合箱体内的光照变化、温度变化、湿度变化、气压变化、CO2的浓度变化以及箱体4内的作物覆盖度，可以使确定出的箱体4内待测作物冠层的同化速率和蒸腾速率更加准确，使对整个区域内作物群体的同化测量更准确。
在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，所述箱体内还设置有风扇和风机筒；
所述风机筒竖直设置在所述箱体内，所述风扇安装在所述风机筒的一端，所述风机筒的另一端朝向所述箱体内。
具体地，如图8所示，箱体1内还设置有风扇23和风机筒24；风机筒24竖直设置在箱体1内，具体可设置在箱体1的竖直棱边附近。
风扇23安装在风机筒24的一端，风机筒24的另一端朝向箱体1内。风扇23用于搅匀箱体内的气体。
如图9所示，在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，所述箱体1内还设置有补光灯25，所述补光灯25固定在所述顶箱面11上，用于在作物冠层表型与同化同步测量机器人进行作物冠层表型与同化同步测量时对箱体内进行补光。
本实用新型实施例中可以在箱体内外均设置有光合有效辐射传感器，根据箱体内的光合有效辐射传感器的第一测量值与箱体外光合有效辐射传感器的第二测量值进行比对，判断补光灯的打开时机。当第一测量值小于第二测量值时，打开补光灯进行补光。当第一测量值大于或等于第二测量值时，无需打开补光灯进行补光。
箱体内的光环境可以调整包含两种方式：
(1)箱体透明，在外部可见光源下，逐步减少光源强度或增加光源强度；
(2)人工光源，即设置在箱体内的补光灯。箱体为黑色不透光，通过人工光源进行补光设计。
在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，还包括：电瓶，所述电瓶固定在所述第一左侧箱面的外表面上或所述第一右侧箱面的外表面上，以避免电瓶工作时产生的热量对作物冠层表型与同化同步测量结果产生影响。其中，电瓶分别与风扇、补光灯以及传感器箱内的各传感器相连，用于为作物冠层表型与同化同步测量机器人提供动力，并为风扇、补光灯以及传感器箱内的各传感器供电。
在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，所述顶箱面、所述第一左侧箱面、所述第二左侧箱面、所述第一右侧箱面、所述第二右侧箱面、所述第一前箱门、所述第二前箱门、所述第一后箱门和所述第二后箱门的材料均为轻质透光材料，以使外界光源可以通过第一左侧箱面、第二左侧箱面、第一右侧箱面、第二右侧箱面、第一前箱门、第二前箱门、第一后箱门和第二后箱门被箱体内的作物吸收，同时可以减轻箱体对车轮、履带轮的压力。轻质透光材料的透光率可控，如电致变色材料等，可以实现箱体内的透光率可控。
通过固定在顶箱面的补光灯和箱体材料的透光率，调节箱体内部光照强度，测量不同光照强度下的同化速率，即得到箱体内作物的光反应曲线。箱体内部可整合多个光合有效辐射传感器，通过设置光环境以及监测光环境，实现光环境的调整、计算和测量。
在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，所述第一左侧箱面、所述第二左侧箱面、所述第一右侧箱面、所述第二右侧箱面、所述第一前箱门、所述第二前箱门、所述第一后箱门和所述第二后箱门的边缘均具有吸合装置。
具体地，本实用新型实施例中，在进行作物冠层表型与同化同步测量时，通过吸合装置可以保证竖直方向的4条接触边密闭，避免透气，保证箱体的密闭性。吸合装置可以由防尘套套住，避免吸合装置的长时间暴露。
在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人的宽度大于或等于待测作物的播种行距，可保证作物冠层表型与同化同步测量机器人行进通畅。
在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的作物冠层表型与同化同步测量机器人，顶箱面的前后外侧设置密封条，在进行作物冠层表型与同化同步测量时，用密封条贴住顶箱面与第一前箱体门、第一后箱体门连接的缝隙，保证作物冠层表型与同化同步测量时箱体的密封性。
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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种作物冠层表型与同化同步测量机器人，其特征在于，包括：箱体；
所述箱体包括顶箱面、第一左侧箱面、第一右侧箱面、第一前箱门和第一后箱门，所述箱体的底箱面为空；所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面平行且竖直设置，所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面均与所述顶箱面固定连接，所述第一前箱门和所述第一后箱门均与所述顶箱面可旋转连接；
所述箱体内的固定高度处设置有水平的、可移动的第一滑轨，所述第一滑轨的两端分别与所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面连接；
所述箱体内还设置有传感器箱，所述传感器箱可移动的设置在所述第一滑轨上；所述传感器箱内包括CO2浓度传感器、激光雷达传感器、GPS定位装置和第一图像传感器；
所述箱体内靠近所述第一左侧箱面或靠近所述第一右侧箱面还设置有竖直的、可移动的侧部传感器轴，所述侧部传感器轴上设置有kinect传感器和第二图像传感器。
2.根据权利要求1所述的作物冠层表型与同化同步测量机器人，其特征在于，所述箱体内还包括：第二滑轨和第三滑轨；
所述第二滑轨和所述第三滑轨分别水平设置在所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面上的所述固定高度处，所述第一滑轨的一端通过所述第二滑轨与所述第一左侧箱面连接，所述第一滑轨的另一端通过所述第三滑轨与所述第一右侧箱面连接。
3.根据权利要求1所述的作物冠层表型与同化同步测量机器人，其特征在于，还包括：第一底座梁、第二底座梁和车轮；
所述箱体还包括：第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门；
所述第一左侧箱面固定连接在所述第一底座梁上方，所述第一右侧箱面固定连接在所述第二底座梁上方；在所述第一底座梁和所述第二底座梁下方分别连接有至少两个所述车轮；
所述第二左侧箱面设置在所述第一左侧箱面的外侧且与所述第一左侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二右侧箱面设置在所述第一右侧箱面的外侧且与所述第一右侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二前箱门设置在所述第一前箱门的外侧且与所述第一前箱门在竖直方向上滑动连接，所述第二后箱门设置在所述第一后箱门的外侧且与所述第一后箱门在竖直方向上滑动连接；所述第二左侧箱面、所述第二右侧箱面、所述第二前箱门和所述第二后箱门均可向下延伸至土壤内。
4.根据权利要求1所述的作物冠层表型与同化同步测量机器人，其特征在于，还包括：两个履带轮；
所述箱体还包括：第二左侧箱面、第二右侧箱面、第二前箱门和第二后箱门；
两个所述履带轮分别设置在所述第一左侧箱面和所述第一右侧箱面的下方或侧下方；
所述第二左侧箱面设置在所述第一左侧箱面的外侧且与所述第一左侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二右侧箱面设置在所述第一右侧箱面的外侧且与所述第一右侧箱面在竖直方向上滑动连接，所述第二前箱门设置在所述第一前箱门的外侧且与所述第一前箱门在竖直方向上滑动连接，所述第二后箱门设置在所述第一后箱门的外侧且与所述第一后箱门在竖直方向上滑动连接；所述第二左侧箱面、所述第二右侧箱面、所述第二前箱门和所述第二后箱门均可向下延伸至土壤内。
5.根据权利要求1所述的作物冠层表型与同化同步测量机器人，其特征在于，所述传感器箱内还包括光照传感器、温湿度传感器和气压传感器。
6.根据权利要求1所述的作物冠层表型与同化同步测量机器人，其特征在于，所述箱体内还设置有风扇和风机筒；
所述风机筒竖直设置在所述箱体内，所述风扇安装在所述风机筒的一端，所述风机筒的另一端朝向所述箱体内。
7.根据权利要求1所述的作物冠层表型与同化同步测量机器人，其特征在于，还包括：电瓶，所述电瓶固定在所述第一左侧箱面的外表面上或所述第一右侧箱面的外表面上。
8.根据权利要求1所述的作物冠层表型与同化同步测量机器人，其特征在于，所述箱体内还设置有补光灯，所述补光灯固定在所述顶箱面上。
9.根据权利要求1所述的作物冠层表型与同化同步测量机器人，其特征在于，所述顶箱面、所述第一左侧箱面、所述第一右侧箱面、所述第一前箱门和所述第一后箱门的材料均为透光材料。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的作物冠层表型与同化同步测量机器人，其特征在于，所述第一左侧箱面、所述第一右侧箱面、所述第一前箱门和所述第一后箱门的边缘均具有吸合装置。
Priority Applications (1)
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| CN201920804402.5U CN210282297U (zh) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 作物冠层表型与同化同步测量机器人 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110181513A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-30 | 北京农业信息技术研究中心 | 作物冠层表型与同化同步测量机器人 |
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2019
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