CN212135231U - 一种自走式智能农业监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自走式智能农业监测装置，自走式智能农业监测装置包括：自走导航车，所述自走导航车上设置有仪器平台，所述仪器平台上设置有控制器和多个用于监测不同信息的监测传感器，驱动所述仪器平台延竖向移动的伸缩机构，设置在所述自走导航车上的土壤传感器，所述监测传感器和所述土壤传感器均与所述控制器电连接。在自走导航车的行驶过程中控制器对仪器平台进行高度调整，各种监测传感器实现对各种农田信息的采集，并且控制土壤传感器对土壤信息进行采集。进而实现了农业监测的灵活性，提高了农业监测数据的获取效率。

Description

一种自走式智能农业监测装置

技术领域

本实用新型涉及农业监测技术领域，具体涉及一种自走式智能农业监测装置。

背景技术

当今农业监测，即借助互联网技术通过各种仪器和传感器针对农田或大棚环境进行实时监测，其中比较常见的监测项目包括：土壤温湿度及PH值、光照传感器、O2/CO2传感器、风速风向传感器、土壤养分等。借用设备进行监测可以大大的节省人力同时可以获得更为全面的环境参数，从而为农业的相关研究提供科学依据、提高农业产品的品质并达到增加经济收入等作用。

目前的农业监测设备受复杂的农田环境的影响，多数为固定式监测设备，虽然架设方便，但是监测面小、容易受极端天气影响且维护成本较高。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种自走式智能农业监测装置，包括：自走导航车，所述自走导航车上设置有仪器平台，所述仪器平台上设置有控制器和多个用于监测不同信息的监测传感器，驱动所述仪器平台延竖向移动的伸缩机构，设置在所述自走导航车上的土壤传感器，所述监测传感器和所述土壤传感器均与所述控制器电连接。

采用上述实现方式，仪器平台上设置有多种监测传感器，自走导航车上设置有土壤传感器。在自走导航车的行驶过程中控制器对仪器平台进行高度调整，各种监测传感器实现对各种农田信息的采集，并且控制土壤传感器对土壤信息进行采集。进而实现了农业监测的灵活性，提高了农业监测数据的获取效率。

土壤传感器设置有两个，两个土壤传感器均匀设置在自走导航车底板的中部，且内部安装有小型电动伸缩杆，通过电机驱动可将探头深入土壤内部进行土壤内部的温湿度及PH值监测。仪器平台上的传感器包括温湿度传感器、O₂/CO₂传感器等。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述仪器平台上设置有第一机械臂，所述第一机械臂的活动端设置有双目相机，所述双目相机与所述控制器电连接。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述第一机械臂包括第一机械关节和第二机械关节，所述第一机械关节通过旋转底座与所述仪器平台相连接，所述第一机械管的第一端与所述旋转底座轴接，所述第一机械关节的第二端与所述第二机械关节的第一端轴接，所述第一机械臂上设置有第一电机和第二电机，所述第一电机的转动输出轴与所述第一机械关节与所述旋转底座连接处的转轴固定连接，所述第二电机的转动输出轴与所述第一机械关节与所述第二机械关节的连接处的转轴固定连接，所述第一电机和所述第二电机均与所述控制器电连接。通过旋转底座、第一机械关节和第二机械关节可实现第一机械臂的三自由度，可以调整双目相机进行全方位监测。

结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述自走导航车上还设置有太阳能电池板和电源，所述太阳能电池板通过角度调节机构与所述自走导航车相连接，所述电源固定设置在所述自走导航车上，所述太阳能电池板与所述电源电连接。太阳能电池板一方面用于发电给电源进行充电，以使得电源可以为农业监测装置上的耗电设备进行供电，耗电设备包括：控制器、各类传感器和电机。另一方面，太阳能电池板还可以通过角度调节机构调节覆盖于仪器平台之上，对仪器平台上的仪器进行保护。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述角度调节机构包括第二机械臂和第三机械臂，所述第二机械臂包括第三机械关节和第四机械关节，所述第三机械臂包括第五机械关节和第六机械关节，所述第三机械关节的第一端与所述自走导航车轴接，所述第三机械关节的第二端与所述第四机械关节的第一端轴接，所述第四机械关节的第二端与所述太阳能电池板固定连接；所述第五机械关节的第一端与所述自走导航车轴接，所述第五机械关节的第二端与所述第六机械关节的第一端轴接，所述第六机械关节的第二端与所述太阳能电池板固定连接。第二机械臂和第三机械臂都有两个可以转动的机械关机，因此第二机械臂和第三机械臂均为二自由度机械臂。通过第二机械臂和第三机械臂可以实现太阳能电池板的角度调整。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述第二机械臂上设置有第三电机和第四电机，所述第三电机的转动输出轴与所述第三机械关节与所述自走导航车连接处的转轴固定连接；所述第四电机的转动输出轴与所述第三机械关节与所述第四机械关节连接处的转轴固定连接，所述第三电机和所述第四电机均与所述控制器电连接。通过控制器控制第三电机和第四电机可以使得第二机械臂进行角度变换。

结合第一方面第五种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述第三机械臂通过所述第五机械关节和所述第六机械关节从动于所述第二机械臂。第三机械臂与第二机械臂均为相同的二自由度机械臂，由于第二机械臂已经设置有电机，可以带动第二机械臂动作，因此第三机械臂无处设置电机，从动于第二机械臂即可。

结合第一方面，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述伸缩机构包括伸缩杆底座和伸缩杆，所述伸缩杆底座固定设置在所述自走导航车上，所述伸缩杆的驱动端与所述伸缩杆底座固定连接，所述伸缩杆的活动端与所述仪器平台底部固定连接，所述伸缩杆的驱动端与所述控制器电连接。伸缩机构设置有两组，分别设置在仪器平台底部的两侧，伸缩杆底座通过螺栓螺母紧固在自走导航车上，通过控制器控制伸缩杆的驱动端实现伸缩杆的伸缩，带动仪器平台在竖直方向上运动。

结合第一方面，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述自走导航车还设置有驱动轮和从动轮，所述驱动轮上设置有驱动电机，所述驱动电机与所述控制器电连接。驱动轮和从动轮各设置有两个，两个从动轮设置在自走导航车底板行进端，两个驱动轮设置在后端。对应两个驱动轮驱动电机设置有两个，两驱动电机可通过改变转速及转向调整自走导航车的行进方向及速度。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种农业监测方法，采用第一方面或第一方面任一实现方式所述的自走式智能农业监测装置，所述方法包括：仪器平台上的双目相机进行拍摄，并将所摄农田信息发送至控制器，控制器控制自走导航车避障并沿农田道路行驶；控制器根据获取的农田信息，调节仪器平台的高度，以满足监测传感器和双目相机的监测位置要求，控制土壤传感器内的伸缩装置将探头深入土壤对土壤信息进行采集；完成监测后，控制器将获取的数据发送给服务器。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种自走式智能农业监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的仪器平台的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的角度调节机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的伸缩机构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的自走导航车底部的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种农业监测方法的流程示意图；

图1-6中符号表示为：

1-自走导航车，2-仪器平台，3-控制器，4-伸缩机构，5-土壤传感器，6-温湿度传感器，7-O₂/CO₂传感器，8-第一机械臂，9-双目相机，10-第一机械关节，11-第二机械关节，12-旋转底座，13-第一电机，14-第二电机，15-太阳能电池板，16-电源，17-第二机械臂，18-第三机械臂，19-第三机械关节，20-第四机械关节，21-第五机械关节，22-第六机械关节，23-第三电机，24-第四电机，25-伸缩杆底座，26-伸缩杆，27-驱动轮，28-从动轮，29-驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图1为本实用新型实施例提供的一种自走式智能农业监测装置的结构示意图，参见图1，本实施中的自走式智能农业监测装置包括：自走导航车1，所述自走导航车1上设置有仪器平台2，所述仪器平台2上设置有控制器3和多个用于监测不同信息的监测传感器，驱动所述仪器平台2延竖向移动的伸缩机构4，设置在所述自走导航车1上的土壤传感器5，所述监测传感器和所述土壤传感器5均与所述控制器3电连接。

本实施例中土壤传感器5设置有两个，两个土壤传感器5均匀设置在自走导航车1底板的中部，且内部安装有小型电动伸缩杆26，通过电机驱动可将探头深入土壤内部进行土壤内部的温湿度及PH值监测。仪器平台2上的传感器包括温湿度传感器6、O2/CO2传感器7等，分别用于检测温湿度信息和O₂/CO₂的浓度信息。

所述仪器平台2上设置有第一机械臂8，所述第一机械臂8的活动端设置有双目相机9，所述双目相机9与所述控制器3电连接。

参见图2，所述第一机械臂8包括第一机械关节10和第二机械关节11，所述第一机械关节10通过旋转底座12与所述仪器平台2相连接。所述第一机械管的第一端与所述旋转底座12轴接，所述第一机械关节10的第二端与所述第二机械关节11的第一端轴接。所述第一机械臂8上设置有第一电机13和第二电机14，所述第一电机13的转动输出轴与所述第一机械关节10与所述旋转底座12连接处的转轴固定连接，所述第二电机14的转动输出轴与所述第一机械关节10与所述第二机械关节11的连接处的转轴固定连接，所述第一电机13和所述第二电机14均与所述控制器3电连接。

通过旋转底座12、第一机械关节10和第二机械关节11可实现第一机械臂8的三自由度，可以调整双目相机9进行全方位监测。

本实施例中所述自走导航车1上还设置有太阳能电池板15和电源16，所述太阳能电池板15通过角度调节机构与所述自走导航车1相连接，所述电源16固定设置在所述自走导航车1上，所述太阳能电池板15与所述电源16电连接。太阳能电池板15一方面用于发电给电源16进行充电，以使得电源16可以为农业监测装置上的耗电设备进行供电，耗电设备包括：控制器3、各类传感器和电机。另一方面，太阳能电池板15还可以通过角度调节机构调节覆盖于仪器平台2之上，对仪器平台2上的仪器进行保护，预防极端天气对监测设备造成损坏。

参见图3，所述角度调节机构包括第二机械臂17和第二机械臂17，所述第二机械臂17包括第三机械关节19和第四机械关节20，所述第三机械臂18包括第五机械关节21和第六机械关节22。所述第三机械关节19的第一端与所述自走导航车1轴接，所述第三机械关节19的第二端与所述第四机械关节20的第一端轴接，所述第四机械关节20的第二端与所述太阳能电池板15固定连接。所述第五机械关节21的第一端与所述自走导航车1轴接，所述第五机械关节21的第二端与所述第六机械关节22的第一端轴接，所述第六机械关节22的第二端与所述太阳能电池板15固定连接。

第二机械臂17和第三机械臂18都有两个可以转动的机械关节，因此第二机械臂17和第三机械臂18均为二自由度机械臂。通过第二机械臂17和第三机械臂18可以实现太阳能电池板15的角度调整。

所述第二机械臂17上设置有第三电机23和第四电机24，所述第三电机23的转动输出轴与所述第三机械关节19与所述自走导航车1连接处的转轴固定连接；所述第四电机24的转动输出轴与所述第三机械关节19与所述第四机械关节20连接处的转轴固定连接，所述第三电机23和所述第四电机24均与所述控制器3电连接。通过控制器3控制第三电机23和第四电机24可以使得第二机械臂17进行角度变换。

所述第三机械臂18通过所述第五机械关节21和所述第六机械关节22从动于所述第二机械臂17。第三机械臂18与第二机械臂17均为相同的二自由度机械臂，由于第二机械臂17已经设置有电机，可以带动第二机械臂17动作，因此第三机械臂18无处设置电机，从动于第二机械臂17即可。

参见图4，所述伸缩机构4包括伸缩杆26底座25和伸缩杆26，所述伸缩杆26底座25固定设置在所述自走导航车1上，所述伸缩杆26的驱动端与所述伸缩杆26底座25固定连接，所述伸缩杆26的活动端与所述仪器平台2底部固定连接，所述伸缩杆26的驱动端与所述控制器3电连接。伸缩机构4设置有两组，分别设置在仪器平台2底部的两侧，伸缩杆26底座25通过螺栓螺母紧固在自走导航车1上，通过控制器3控制伸缩杆26的驱动端实现伸缩杆26的伸缩，带动仪器平台2在竖直方向上运动。

参见图5，所述自走导航车1还设置有驱动轮27和从动轮28，所述驱动轮27上设置有驱动电机29，所述驱动电机29与所述控制器3电连接。驱动轮27和从动轮28各设置有两个，两个从动轮28设置在自走导航车1底板行进端，两个驱动轮27设置在后端。对应两个驱动轮27驱动电机29设置有两个，两驱动电机29可通过改变转速及转向调整自走导航车1的行进方向及速度。

由上述实施例可知，本实施例提供了一种自走式智能农业监测装置，仪器平台2上设置有多种监测传感器，自走导航车1上设置有土壤传感器5。在自走导航车的行驶过程中控制器3对仪器平台2进行高度调整，各种监测传感器实现对各种农田信息的采集，并且控制土壤传感器5对土壤信息进行采集。进而实现了农业监测的灵活性，提高了农业监测数据的获取效率。

与上述实施例提供的一种自走式智能农业监测装置相对应，本实用新型还提供了一种农业监测方法的实施例，参见图6，所述农业监测方法包括：

S101，仪器平台2上的双目相机9进行拍摄，并将所摄农田信息发送至控制器3，控制器3控制自走导航车1避障并沿农田道路行驶。

双目相机9进行拍摄，并将所摄农田信息发送至控制器3，控制器3根据其内部存储的边界识别算法，调节驱动电机29转速与转向，使自走导航车1避障并延农田道路行驶。

S102，控制器3根据获取的农田信息，调节仪器平台2的高度，以满足监测传感器和双目相机9的监测位置要求，控制土壤传感器5内的伸缩装置将探头深入土壤对土壤信息进行采集。

控制器3的的图像处理器对双目相机9拍摄的图像进行处理，确定待监测作物位置。进一步调节伸缩机构4使温湿度传感器6、O2/CO2传感器7至合适位置进行监测。控制第一电机13和第二电机14工作，调节第一机械臂8使双目相机9至合适位置进行监测。

驱动电机29停止，控制器3调整土壤传感器5内的伸缩装置将探头深入土壤，控制器3同时驱动第三电机23和第四电机24控制第二机械臂17动作，第三机械臂18从动，将太阳能电池板15覆盖于仪器平台2上侧，对仪器进行保护并对转换电能对电源16进行充电。

S103，完成监测后，控制器3将获取的数据发送给服务器。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，如来替代，本实用新型仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种自走式智能农业监测装置，其特征在于，包括：自走导航车，所述自走导航车上设置有仪器平台，所述仪器平台上设置有控制器和多个用于监测不同信息的监测传感器，驱动所述仪器平台延竖向移动的伸缩机构，设置在所述自走导航车上的土壤传感器，所述监测传感器和所述土壤传感器均与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的自走式智能农业监测装置，其特征在于，所述仪器平台上设置有第一机械臂，所述第一机械臂的活动端设置有双目相机，所述双目相机与所述控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的自走式智能农业监测装置，其特征在于，所述第一机械臂包括第一机械关节和第二机械关节，所述第一机械关节通过旋转底座与所述仪器平台相连接，所述第一机械关节的第一端与所述旋转底座轴接，所述第一机械关节的第二端与所述第二机械关节的第一端轴接，所述第一机械臂上设置有第一电机和第二电机，所述第一电机的转动输出轴与所述第一机械关节与所述旋转底座连接处的转轴固定连接，所述第二电机的转动输出轴与所述第一机械关节与所述第二机械关节的连接处的转轴固定连接，所述第一电机和所述第二电机均与所述控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的自走式智能农业监测装置，其特征在于，所述自走导航车上还设置有太阳能电池板和电源，所述太阳能电池板通过角度调节机构与所述自走导航车相连接，所述电源固定设置在所述自走导航车上，所述太阳能电池板与所述电源电连接。

5.根据权利要求4所述的自走式智能农业监测装置，其特征在于，所述角度调节机构包括第二机械臂和第三机械臂，所述第二机械臂包括第三机械关节和第四机械关节，所述第三机械臂包括第五机械关节和第六机械关节，所述第三机械关节的第一端与所述自走导航车轴接，所述第三机械关节的第二端与所述第四机械关节的第一端轴接，所述第四机械关节的第二端与所述太阳能电池板固定连接；所述第五机械关节的第一端与所述自走导航车轴接，所述第五机械关节的第二端与所述第六机械关节的第一端轴接，所述第六机械关节的第二端与所述太阳能电池板固定连接。

6.根据权利要求5所述的自走式智能农业监测装置，其特征在于，所述第二机械臂上设置有第三电机和第四电机，所述第三电机的转动输出轴与所述第三机械关节与所述自走导航车连接处的转轴固定连接；所述第四电机的转动输出轴与所述第三机械关节与所述第四机械关节连接处的转轴固定连接，所述第三电机和所述第四电机均与所述控制器电连接。

7.根据权利要求6所述的自走式智能农业监测装置，其特征在于，所述第三机械臂通过所述第五机械关节和所述第六机械关节从动于所述第二机械臂。

8.根据权利要求1所述的自走式智能农业监测装置，其特征在于，所述伸缩机构包括伸缩杆底座和伸缩杆，所述伸缩杆底座固定设置在所述自走导航车上，所述伸缩杆的驱动端与所述伸缩杆底座固定连接，所述伸缩杆的活动端与所述仪器平台底部固定连接，所述伸缩杆的驱动端与所述控制器电连接。

9.根据权利要求1所述的自走式智能农业监测装置，其特征在于，所述自走导航车还设置有驱动轮和从动轮，所述驱动轮上设置有驱动电机，所述驱动电机与所述控制器电连接。

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