TWI827549B - 植物掃描載具 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種植物掃描載具10，其包括但不限於用於基於野外之表型分析中的植物掃描載具。存在以下各者：一中心本體16；三個或多於三個支腳15，其自該中心本體16延伸以將一車輪13支撐於每一支腳15上；其中該三個或多於三個支腳15以圍繞一各別豎直軸線95旋轉的方式安裝至該中心本體16以允許藉由旋轉該等支腳而調整該載具之一軌道寬度W，其中該等支腳係以機械方式耦接以在該等支腳之間傳輸圍繞其各別豎直軸線的旋轉，且該中心本體16或該三個或多於三個支腳15經建構以支援一感測器47而掃描植物。

Description

植物掃描載具

本發明係關於植物掃描載具，其包括但不限於用於基於野外之表型分析中的植物掃描載具。

用於農業中之機械設備常常經設計用於繁重工作。因此，機械設備常常為大型、重質且昂貴的。然而，對植物掃描之要求為不同的。植物掃描指越過植物生長之一區域沿著一距離諸如沿著一片植物或一列植物列收集樣本。樣本可包括感測器資料之樣本，諸如使用飛行雷射掃描儀、超音波、溫度感測器，濕氣、光、空氣感測器及其他的植物高度。諸如雷射掃描儀的所使用感測器為相對輕量的，且許多不同位置處之植物予以掃描，此意謂植物掃描載具應相對易於運輸。植物掃描載具為可支援植物之任何元素或植物生長環境之掃描的載具。同時，植物掃描載具應具有寬的軌道寬度以能夠橫跨典型的數列植物。然而，難以同時達成此等所要性質中的兩者。因此需要新且有用的載具，該載具穩固地用於農作物或野外中且易於運輸並調整。

一種植物掃描載具包含：一中心本體；三個或多於三個支腳，其自該中心本體延伸以將一車輪支撐於每一支腳上；其中該三個或多於三個支腳以圍繞一各別豎直軸線旋轉的方式安裝至該中心本體以允許藉由旋轉該等支腳 而調整該載具之一軌道寬度，其中該等支腳以機械方式耦接以在該等支腳之間傳輸圍繞其各別豎直軸線的旋轉，且該中心本體或該三個或多於三個支腳經建構以支撐一感測器以掃描植物。

該等支腳可以機械方式耦接以維持該載具之該等車輪及支腳與該本體之間的對稱性。

該等支腳以機械方式耦接以使得該等支腳圍繞該等各別豎直軸線旋轉相同角度。

該感測器可與該載具之一中心線對準，該等支腳可包含兩個前輪，且該等支腳以機械方式耦接以在該兩個前輪遠離彼此或朝向彼此之移動期間維持該感測器與該中心線的該對準。

該等支腳可在該中心本體處具有近端，且可經由一齒形耦接件而耦接。另外，該齒形耦接件可包含附接至每一支腳之該近端的一彎曲齒條。

該三個或多於三個支腳可支撐一前輪及一後輪，該前輪可藉由具有可變長度之一剛性部件而連接至該後輪，且減小該剛性部件之該長度可減小該前輪與該後輪之間的距離。另外，該剛性部件可包含一第一致動器以改變該剛性部件之該長度以藉此調整該軌道寬度。該第一致動器可為一蝸桿驅動致動器、氣動致動器或電致動器。調整該軌道寬度可係藉由改變該剛性部件之該長度且可使得該等支腳圍繞各別豎直軸線旋轉且藉此維持該中心本體之一恆定高度。

該等支腳包含一或多個接頭以允許該等支腳圍繞一各別水平軸線的旋轉以調整該中心本體之該高度及/或折合該載具。另外，該等第二致動器可作用於該等支腳上從而使該等支腳圍繞該等接頭上下旋轉。向上旋轉該等支腳可使該本體降低，且向下旋轉該等支腳可使該本體升高。向上旋轉該等支腳可朝向一折合組態移動該等支腳，且向下旋轉該等支腳可朝向一展開組態移動 該等支腳。該等第二致動器可為氣動支柱。

該等支腳可形成為包含一對平行棒之平行四邊形，該對平行棒在一個末端處連接至該中心本體且在另一末端處連接至該等車輪。該等第二致動器可以對角方式越過該等平行四邊形連接，使得該等第二致動器之收縮可使該等支腳向上或向下旋轉，且該等第二致動器之展開可使該等支腳在相反方向上旋轉。

一可調整感測器安裝台可經提供以將該感測器安裝至該中心本體，其中該感測器安裝台可經建構以在行進方向上移動該感測器或調整該感測器之該高度或進行前述兩個操作。

該感測器可為一雷射掃描儀以量測該等植物距該感測器之一距離。

可提供一旋轉編碼器，其應用至該載具之該等車輪以提供該載具之相對位置資料。

可提供一移動器以推進該載具。

該等車輪中之一或多者可圍繞一豎直軸線可旋轉以操控該載具。

可提供電子控制器以基於使用者輸入而判定針對致動器之控制信號。該使用者輸入可指示該中心本體之一所要高度或一所要軌道寬度或前述兩者。

一種植物掃描載具，其包含：一中心本體，其用以支援一感測器以掃描植物；三個或多於三個支腳，其自該中心本體延伸以將一車輪支撐於每一支腳上；該等支腳以圍繞一各別豎直軸線可旋轉之方式安裝至該中心本體以允許藉由使該等支腳俯仰旋轉而進行的該載具之一軌道寬度的調整，其中該等支腳以機械方式耦接以在該等支腳之間傳輸圍繞其各別豎直軸線的俯仰旋轉，且 該等支腳包含一或多個接頭以允許該等支腳圍繞一各別水平軸線的旋轉以調整該中心本體之該高度及/或折合該載具。

一種可折合載具包括：一本體；第一前輪及第二前輪；第一後輪及第二後輪；四個支腳，每一支腳自該中心本體延伸以支撐該第一前輪及該第二前輪以及該第一後輪及該第二後輪中的一輪，該等支腳以圍繞該中心本體之一對稱組態而自該中心本體延伸；該等支腳在折合組態與展開組態之間可旋轉，藉此在該折合組態中，該等車輪近接該中心本體且在該展開組態中，該等車輪遠離該中心本體，該等支腳以機械方式連接至彼此，使得：該等支腳中之一者在該折合組態與該展開組態之間的旋轉致使其他支腳在該折合組態與該展開組態之間的相同程度之旋轉，且該等支腳圍繞該本體之該對稱組態在該等支腳在該折合組態與該展開組態之間的旋轉期間得以維持。

一種用於基於野外之表型分析中的可折合載具包括：一中心本體；第一前輪及第二前輪；第一後輪及第二後輪；四個支腳，每一支腳自該中心本體延伸以支撐該第一前輪及該第二前輪以及該第一後輪及該第二後輪中的一輪，該等支腳以圍繞該中心本體之一對稱組態而自該中心本體延伸；該等支腳在該折合組態與該展開組態之間可旋轉，藉此在該折合組態中， 該等車輪近接該中心本體，且在該展開組態中，該等車輪遠離該中心本體。

一種可折合載具包括：一本體；第一前輪及第二前輪；第一後輪及第二後輪；四個支腳，每一支腳連接至該本體並自該本體延伸以支撐該第一前輪及該第二前輪以及該第一後輪及該第二後輪中的一輪，該等支腳以圍繞該本體之一對稱組態而自該本體延伸；該等支腳在折合組態與展開組態之間可旋轉，藉此在該折合組態中，該等車輪近接該本體，且在該展開組態中，該等車輪遠離該本體；該載具進一步包括致動器，該等致動器作用於該等支腳上從而使該等支腳圍繞至該本體之連接上下旋轉，使得該本體可藉由該等支腳之向上旋轉降低且藉由該等支腳之向下旋轉提昇；且藉此在該等支腳朝向該折合組態之旋轉期間，該等支腳圍繞至該中心本體之該等連接向上旋轉，使得該本體隨著該等支腳旋轉而降低，且藉此在該等支腳朝向該展開組態之旋轉期間，該等支腳圍繞至該中心本體之該等連接向下旋轉，使得該本體隨著該等支腳旋轉而升高。

10:可摺疊或可折合載具

11:場地

12:示意性操作者

13:車輪

14:豎柱

15:支腳

16:中心本體/殼體/輪轂

18:上部結構殼體

19:下部結構本體

20:空腔

21:門閉合件

22:閉合件

23:軸承

25:連接托架

26:柱

27:開口

28:板

29:板

30:上部連桿或支柱

31:下部連桿或支柱

32:銷

33:銷

35:第二托架

36:銷

37:銷

38:板

39:板

40:上部板

41:水平軸線

42:驅動外殼

45:致動器

47:感測器

48:感測器支腳

49:柱

50:導軌

51:滑移導管

55:齒輪/彎曲齒形齒條

56:桿

59:板

60:夾持器

62:驅動馬達

63:電池

64:離合器

65:鏈條驅動配置

66:鏈條蓋子

67:中空棒

67:棒/連接部件

68:棒/連接部件

69:夾持器

70:可旋轉耦接件

71:懸架臂

72:棒

75:控制器

80:載具

81:托盤

82:壁

91:第二致動器

92:座標系統

93:水平x軸

94:水平y軸

95:垂直z軸

101:把手

102:操縱桿

103:第一顯示器

104:第二顯示器

110:車輪支架

111:車輪保護件

112:懸架元件

113:電子件隔室

114:風扇

115:感測器

L:縱向間隔/間隔/長度(輪距)

W:軌道寬度

W1:間隔

W2:間隔

W3:間隔

W4:間隔

為了本發明可被更充分地理解，現將參看諸圖描述一些實施方式，其中：圖1為根據本發明之一個形式的展示於基於野外之植物掃描中的可折合載具之立體圖。

圖2為圖1之可折合載具的立體圖。

圖3為圖2之載具之中心本體的視圖。

圖4為圖2之載具之支腳的的立體圖。

圖5為圖2之處於折合組態之載具的立體圖。

圖6a及圖6b為圖2之分別處於展開組態及折合組態的載具之端視圖。

圖7為展示圖2之載具之支腳連接的平面視圖。

圖8為圖7之彎曲齒形齒條的視圖。

圖9為感測器安裝配置之視圖。

圖10a及圖10b為圖2之分別處於折合組態及展開組態之載具的平面視圖。圖10c為處於最大長度及最小寬度組態之載具的平面視圖。

圖11a及圖11b為圖2之分別處於展開組態及折合組態的載具之側視圖。

圖12為圖2之加載於有用載具上之載具的立體圖。

圖13為圖2之載具之車輪總成的側視圖。

圖14為藉由操作者操控之載具的側向正視圖。

圖15為圖14中之組態的平面視圖。

圖16說明控制器。

圖17a說明中心本體經降低以掃描較小植物的載具組態，而圖17b說明中心本體經提昇以掃描較大植物的載具組態。

圖18更詳細地展示車輪中之一者。

圖1為可摺疊或可折合載具10之立體圖，該載具已出於基於野外之植物掃描之目的構建且其以四輪苗行兩側操作場地11展示，該場地包含普通植物農作物。載具10展示為藉由示意性操作者12控制，使得在圖1中，操作者12控制載具10之速度及方向，且隨著載具10沿著場地11前進而與該載具一起行 走。在其他實施方式中，操作者可例如使用視訊鏈路遠端地控制載具，或載具可使用本文中所論述之各種感測器作為導航輸入而為自發的。

載具10具有定位於場地11之任一側上的車輪13。場地11展示為將形成複數個農作物列中之一者的農作物列，該複數個農作物列藉由一隔開列隔開。載具10之車輪13之間的寬度可調整且因此經選擇，使得車輪沿著鄰接農作物列之間的間隔行進。在一個實例中，操作者12經由諸如按鈕或觸控式螢幕之輸入構件選擇載具10之寬度。在其他實例中，載具諸如藉由使用攝影機影像或雷射掃描資料而偵測植物列之間的間隙，且自動地調整寬度以適配於彼等間隙中。

圖2說明與場地11隔離之載具10，且該圖展示載具10之四個輪子13間接地連接至豎柱14，該豎柱連接至四點鉸接式支腳15。支腳15在柱14與中心本體(亦被稱作「外殼」或「輪轂」)16之間連接。應指出，與本體相關之「中心」並不意謂，本體16準確地係在載具之中心處，而是意謂本體16係在藉由車輪界定之周邊內。換言之，中心本體16係在車輪之間，且可為離軸的，從而導致不對稱建立。中心輪轂16在圖3中以隔離形式說明，且此展示中心輪轂16具有上部結構殼體18及下部結構本體19。上部結構殼體18經提供從而收容相關測試設備及操作控制件，同時下部結構本體19包括用於將載具10之結構部件連接至中心輪轂16的配件，諸如收納柱26的軸承。下部結構本體19亦包括如藉由空腔20及門閉合件21展示的儲存容積。上部殼體18亦可藉由閉合件22閉合。

輪轂16形成為六邊形，然而，其可以包括正方形、矩形及圓形的任何合適形狀形成。圖3亦展示包含水平x軸93、水平y軸94及垂直z軸95的座標系統92。支腳15圍繞任何旋轉軸線在輪轂16周圍的旋轉本文中被稱作俯仰旋轉，該任何水平軸線位於x軸及y軸之平面內。圍繞垂直z軸95在輪轂周圍的旋轉本文中被稱作橫擺旋轉。在圖3中，柱26安裝至輪轂16，使得該柱可圍繞z軸95 旋轉。為此，輪轂包含軸承23，該軸承在柱26之兩個末端上收納柱26，儘管柱26之頂端藉由輪轂16遮蔽。

參看圖1及圖2，支腳15自輪轂16延伸且具體而言自輪轂16之下部結構本體19延伸。在所說明之形式中，支腳15為更詳細地展示於圖4中之四點鉸接式聯接。每一支腳15因此包括連接至輪轂16之柱26的連接托架25(參見圖3及圖8)。托架25包括可容納柱26通過的開口27。柱26之頂端延伸穿過開口27。在圖4中可看出，托架25由圍繞柱26螺栓連接在一起之一對板28及29形成。

支腳15進一步包括上部連桿或支柱30以及下部連桿或支柱31，其圍繞銷32及33在一個末端處可旋轉地連接至托架25且圍繞銷36及37在另一末端處可旋轉地連接至第二托架35。在此意義上，銷32及33充當接頭，該接頭允許支腳15圍繞水平軸線41的俯仰旋轉(垂直橫擺旋轉軸線95亦予以展示)。托架35如圖1及圖2中所展示接受柱14的上端，且為此，托架35包括以類似於托架25之開口27之方式形成的開口，且類似於托架25，托架35包括圍繞柱14之上端用螺栓連接在一起的板38及39。柱14之上端並不延伸穿過上部板40而是在托架35內在板40下面終止。

支腳15意欲允許上下移動，諸如托架35相對於托架25之垂直運動，且該移動藉由致動器45驅動。致動器45可為液壓、柴油、電或氣動致動器45。致動器45之相對末端連接至連桿30及31之對角相對區，且致動器45之收縮傾向於相對於托架25提昇托架35，而致動器45之延伸傾向於相對於托架25使托架35降低。致動器45之展開條件與收縮條件之間的對比在與圖5比較時展示為處於車輪14之如圖1及圖2中所展示的相對位置。致動器45可具有任何適合之形式，且可包括線性致動器及/或螺旋致動器，諸如滾珠螺旋或氣動或液壓支柱。致動器45在最大組態及最小組態內實現支腳圍繞托架25的俯仰旋轉。最小組態及最大組態對應於載具之最小及最大高度，該最小及最大高度又藉由支腳15之 平行四邊形的幾何形狀界定。最小組態及最大組態為平行四邊形內之空間僅足以容納氣動致動器45的彼等組態。此情形意謂在最大組態/最大高度下，支腳自輪轂16向下延伸，且輪轂16與托架25一起係在托架35上方。替代地，致動器45及/或實體擋止器可提供支腳15大體上水平的最大組態。

在圖5中，明顯的是，支腳15已相對於托架25各自向上旋轉，使得托架35定位於托架25上方。藉由該俯仰旋轉，軌道寬度W如圖2中所展示已被減小，如在各別前輪與後輪13之間具有縱向間隔L般。此舉致使車輪13移動從而更靠近中心輪轂16。在一個實施方式中，約2.8公尺之最大軌道寬度可藉由經由此俯仰旋轉使支腳15自最大延伸組態旋轉至其最大回縮組態而減小至約1.5公尺之軌道寬度。此外，前輪與後輪之間的縱向或縱長中心間隔(輪距)可自2.8公尺之最大值減小至1.5公尺之最小間隔，且係相對於支腳15的長度。請注意，支腳15之俯仰可以恆定橫擺越過折合組態與展開組態之間的整個範圍予以調整。此通常與棒67/68之延伸或收縮一致。然而，橫擺對於機構之起作用改變抑或保持恆定並不重要。

請注意，展示於圖1及圖2中之間隔並非車輪13之最大間隔。最大間隔展示於圖10b中。最小間隔係如圖5中所展示。應注意，不同的最小及最大間隔可同樣有可能。詳言之，對於較大規模之農業配置，載具可摺疊為3.3公尺之最大值，且可拖曳於牽引車或其他移動器前方。框架摺疊幾何形狀適用於可量測性。在一個實例中，載具10為可運輸自治載具，其用於掃描農作物或使用3m或大於3m之最大車輪軌道以適宜於當前牽引車間隔的其他功能，但需要摺疊直至低於2.4m之道路法規寬度。載具10之按比例縮放版本可達成該情形。另外，亦有可能的是按比例縮小且製造用於其他應用的較小版本。

用於在圖1及圖2之操作位置之間摺疊或折合載具10達圖5之充分折合或摺疊位置的機構本文中將在稍後更詳細地描述，但機構之一個態樣係針 對用以收縮之致動器45，藉此開始自說明於圖1及圖2中之位置起的提昇移動以將托架35抬升至說明於圖5中的位置。操作位置為針對特定應用之載具操作所在的位置，且在越過植物之移動期間典型地並不改變。操作位置可為輪轂16之具有最大高度的位置或支腳15為水平的位置。然而，請注意，包括支腳15在水平以下或以上延伸之數個位置的任何位置可被視為操作位置。使支腳15延伸至水平位置具有如下優勢：輪轂15之針對不同農作物高度調整的高度改變並不導致僅軌道寬度之小的改變(根據俯仰角之餘弦值)。應注意到，藉由在不使支腳15圍繞其各別軸線95旋轉情況下改變致動器45之長度(參見圖4)來改變輪轂15的高度將導致寬度之改變。然而，輪轂高度可藉由在使支腳15旋轉同時相應改變致動器45之長度而以恆定寬度改變。控制通道之此「混合」可被程式化至微控制器中以在使用者經由使用者輸入改變高度時自動地發生。

圖17a及圖17b說明一個實例。圖17a說明中心本體16降低以掃描較小植物的載具組態，而圖17b說明中心本體16經提昇以掃描較大植物的載具組態。應注意，車輪之間的距離在此實例中保持為恆定的。

在說明於圖5中之配置中，折合移動可伴隨有載具沿著地表面之滾動移動以避免車輪13之側向滑移。

自諸圖將顯而易見的是，載具10可展開至圖1及圖2之組態，或擴展至圖10b之最大組態，且可經折合或摺疊至圖5之最小組態。然而，對於載具10亦可能的是採用在最大組態與最小組態中間的無限數目個位置。此調整藉由致動器45之致動為簡單且快速的，且一旦棒67/68經釋放以允許該載具按需要收縮而可隨著載具10處於運動中而完成。實際上，最小組態在棒67/68儘可能遠地收縮且氣動致動器亦儘可能遠地收縮時被達成。橫擺角接著藉由組件之幾何形狀經充分界定。

此外，本發明之主要優勢可藉由控制致動器45來達成，使得載具 維持車輪13與輪轂16之間的對稱性。此情形使得載具10攜載之感測器之位置具有載具10之其他部件諸如車輪13與輪轂16之間的恆定可重複關係。舉例而言，諸圖展示固定至感測器支腳48之感測器47，該感測器支腳48連接至導軌50延伸所自的柱49。導軌50延伸穿過輪轂16之滑移導管51(參見圖3)。滑移導管51自輪轂16之一側延伸至另一側，使得感測器47之位置可相對於輪轂16前後調整。同樣，感測器47之高度可經調整，如本文中稍後將描述。然而，可藉由載具10以及該載具摺疊所用之方式提供的優勢為，隨著車輪13可經控制以朝向輪轂16移動以減小圖2之間隔W及L，輪轂16之一側上的車輪13即車輪13與感測器47之間的相對間隔保持為與相對車輪13與感測器47之間的間隔相同。因此推斷出，在致動器45之相等展開或收縮下，不管前輪13與後輪13之間的間隔W，感測器47將始終定位在該前輪與該後輪中間。此情形自圖6a及圖6b為明顯的，藉此自感測器47獲取之垂直中心線與在該對前輪13之間獲得的水平線相交，使得車輪13中之第一者與中心線之間的間隔W1等於車輪13中之第二者與中心線之間的W2。同樣，當載具10完全折合時，W3等於W4。應明顯的是，在展示於圖6a及圖6b中之位置之間的任何點處，在通過感測器47之垂直中心線之任一側上的車輪13之間將存在相等間隔。優勢為，感測器再校準每當對載具進行移動或調整時對於整個感測裝備並不被需要。

作為一實例，在感測器安置於前輪之間的中心線上之處，前輪遠離彼此或朝向彼此之對稱移動在相同感測器線上維持感測器。即，車輪之間的中心線並不移位，此係因為車輪在每一移動下相對於彼此向外或向內移位相等距離。可能定位於前輪上之編碼器可朝向並遠離安置感測器所在之中心線移動，但車輪之距離在中心線之任一側上將始終相等。應注意，本文中之實例係關於居中地附接至支腳48之感測器，但對於熟習此項技術者將為顯而易見的是，感測器可在任何地方安裝至載具10。輪轂16經建構以支援感測器意義在於， 感測器可以包括以下各者之各種不同方式來附接至輪轂：支腳、托台、吊桿、繩索、索具及其他結構。

圖18更詳細地展示車輪13中之一者。在此狀況下，展示前輪中之一者。車輪13安裝於車輪支架110上，該車輪支架包含藉由支腳15中之一者收納的柱14(圖18中未展示)。車輪支架110亦包含車輪保護件111以遠離車輪導引側向托架或桿以減小對植物之損害。亦存在懸架元件112，諸如氣體彈簧，以提供越過野外之平滑駕乘。車輪支架110進一步包含藉由風扇114冷卻之電子件隔室113。在電子件隔室113的外部，存在感測器115。在此實例中，感測器115向內即朝向另一前輪導向。亦可存在安裝於另一前輪上的匹配感測器。舉例而言，在一個前輪上可存在垂直LED陣列且在另一前輪上存在光電二極體陣列以形成光幕，該光幕藉由偵測哪些光路徑藉由植物覆蓋而量測農作物高度。其他感測器可同樣予以提供，且其可量測針對載具之自動組態的車輪之間的距離。

如上文所描述，支腳15圍繞如藉由充當圖4中之樞轉接頭之銷36、37界定的各別水平軸線之旋轉使得車輪13朝向或遠離輪轂16移動。同時，輪轂16向上或向下移動。在使用載具10之一種方式中，操作者12卸載折合載具且藉由控制致動器45之展開而展開載具10，直至載具10被鋪開。舉例而言，當支腳15如圖6a中所展示為大約水平時，操作者12停止支腳15的旋轉。操作者12可接著精細調諧支腳之旋轉以調整輪轂16之高度至所要高度。此所要高度可取決於待掃描之農作物之類型或待執行之掃描的類型。因此，輪轂16之設定高度在掃描之進展期間可能並不改變。在其他實例中，輪轂16之高度在支腳為水平的位置保持恆定，且氣動致動器45僅在載具折合時被啟動。

然而，列之寬度可隨著掃描進展而改變。另外，具有不同寬度之不同場地為藉由載具可掃描的，同時維持與其他配置諸如輪轂16之高度的一致性。因此，在彼等情形下重要的是，軌道寬度可在不改變輪轂16之高度情況下 改變。詳言之，若感測器47為諸如雷射測距儀之距離感測器，則重要的是不改變感測器47之高度，此係因為改變感測器47之高度將改變所感測之農作物高度，此舉可使量測為不一致的。

圖7展示軌道寬度之調整可如何在維持恆定感測器高度同時被達成之實例。圖7之論述將在關於圖4及圖8之進一步論述情況下發生。在圖4中，柱26之上端展示為自開口27突出，且柱26亦展示於圖3中，從而安設在輪轂16之下部結構本體19內。圖3中未展示為展示於圖4、圖7及圖8中之齒輪55。齒輪55並未展示，此係因為該齒輪位於輪轂16之下側處且因此被遮蔽。圖4、圖7及圖8展示，齒輪55連接至柱26之底端且形成為包含複數個齒輪齒之彎曲齒形齒條，且亦包括桿56以連接至柱26。應注意，齒輪55可同樣連接至柱26之頂端。然而，將齒輪55連接至柱26之底部具有如下優勢：齒輪55可位於下部結構本體19之下表側且外側處，此情形意謂在下部結構本體19中不需要額外開口來收納齒輪55。齒輪55可藉由以下兩者保護：齒輪下面之另一鋼板，及位於鋼板與結構本體19之下側之間且包圍齒輪55的橡膠密封件。

支腳15中之每一者包括齒輪55。如圖7中所展示，在載具10之經組裝配置中，各別齒輪55與輪轂16居中地嚙合。如自圖7明顯的是，每一齒輪55直接與齒輪55中的另外兩者嚙合。此外，因為齒輪55連接至之柱26以可旋轉方式安裝至輪轂16，所以支腳15中一者的旋轉藉助於齒輪55之間的嚙合齒輪傳動致使其他三個支腳15旋轉。推斷出，關於圖7，展示於該圖中之各別角度在支腳15之旋轉之後保持相等。即，在所展示之配置中，始終α=β=ε=δ。此係因為支腳15經實體地約束以藉助於在支腳之間傳輸橫擺旋轉的齒輪傳動配置而在支腳之間保留傾斜度。換言之，呈彎曲齒形齒條55之形式的機械耦接件將支腳中之一者的橫擺旋轉傳輸至所有其他支腳。因此，在載具10之配置中既不可能在不移動其他支腳15情況下移動支腳15中的一者，對於支腳15中之一者亦不可能 的是予以移動以變更說明於圖7中之恆定角形關係。維持載具之組件的相對幾何配置允許載具之車輪移動以增大或減低軌道寬度而不需要每當進行移動或調整時重新校準整個感測裝備。即，因為維持對稱性，所以安裝於車輪上之編碼器與本體上之感測器的相對位置將被知曉而不管正調整之車輪的位置。該對稱性保持意謂，感測器與車輪之間的間隔之比率經維持，儘管實際距離或間隔可能發生變化。應注意，編碼器及感測器可在任何地方安裝於載具10上。在一些實例中，在編碼器及感測器之位置之間存在恆定關係以簡化感測器資料之準確位置標記。

在一個形式中，支腳15之內端經由齒形連接件而連接，該齒形連接件可包含例如附接至每一支腳15之彎曲齒條55。在此形式中，支腳之內端延伸至近接於彼此之位置，藉此與每一內端相關聯之彎曲齒形齒條55嚙合，且藉此一個支腳15之橫擺旋轉使與該支腳相關聯之彎曲齒形齒條55旋轉，將橫擺旋轉傳輸至其他支腳，且因此亦引起其他支腳的橫擺旋轉。請注意，圖7中之彎曲齒形齒條55之間的一個連接可經斷開，同時保持總體功能性。舉例而言，角度ε與δ之間的連接可經斷開，且橫擺旋轉之傳輸在其他三個連接得以保持時保持。替代地，每一彎曲齒形齒條可與兩個彎曲齒形齒條接觸，如圖7中所描繪。此後一配置提供具有良好穩定性之緊湊型配置，限制條件為每一彎曲齒形齒條具有兩個連接點。藉由此配置，一個支腳通過設定角度之橫擺旋轉引起其他支腳的相同量之旋轉。推斷出，若提供驅動器以使支腳旋轉，則僅需要單一驅動器。替代地，若手動地旋轉支腳，則一個支腳之移動引起三個其他支腳的移動。在一個實例中，存在並不經由機械耦接連接的兩個支腳。由於彼等兩個支腳仍經由耦接件間接耦接至其他支腳，因此此機械系統仍經充分判定。

圖7之配置為支腳15之間的機械連接或耦接，且確保只要支腳中之一者的旋轉經驅動便使支腳15一起且達相同程度地旋轉。此外，支腳之間的 齒輪傳動連接允許車輪之間隔在最大組態與最小組態之間的藉由橫擺旋轉即棒67/68之最小及最大長度可達成的無限變化。應注意，存在可達成感測器47與車輪13之間的定位之一致性同時保持輪轂16之高度恆定的其他機械耦合件。此等耦接件可包括在柱26之間傳輸橫擺旋轉之傳動帶或鏈條。

在本文中較早之感測器47的論述內容中，本發明之優勢將給出為，使柱49始終保持車輪13中每一者之間的間隔相同。圖7之配置說明此情形如何藉由論述之齒輪傳動配置來達成。當然，其他配置可經採用以達成此同一結果，但展示於圖7中之齒輪傳動配置在達成此結果上為簡單且高度有效的，且有利地結果可被達成，即使僅四個支腳15中之一者經驅動以旋轉。

亦應理解，一旦經驅動支腳經驅動至所要位置，展示於圖7中之齒輪傳動配置便維持車輪13之間的間隔恆定。因此，直至支腳15被進一步驅動，支腳之全部將保持支腳之間的角形關係且不偏離該位置，直至經驅動支腳被進一步驅動。

圖9說明用於安裝感測器47之安裝配置且更詳細地展示支腳48、柱49及導軌50。自圖9可看出，板59將支腳48緊固至柱49，儘管配置可替代地為可調整配置，藉此支腳48可相對於柱49來回移動，且實際上可存在可旋轉調整，使得支腳48可圍繞柱49之縱向軸線旋轉。

柱49可自展示於圖9中之位置垂直地移動以調整感測器47之垂直高度。導軌50安裝於柱49上之軌道內，且因此可在導軌內移動，且當導軌50相對於柱49的最終位置已達成時，夾持器60可經拉緊以緊固導軌之相對位置以緊固導軌50相對於柱49的相對位置。以此方式，感測器47相對於輪轂16之高度的高度可得以調整。

如較早所指示，圖9之整個安裝配置可藉由導軌50通過輪轂16之滑移導管51的移動而相對於輪轂16前後移動。雖然展示僅單一感測器47，但需 要瞭解，載具10可主控或支援多種感測器，且意欲下部結構本體19可經設定以便對於額外感測器而言經恰當地安裝。感測器可例如自輪轂16側向地延伸至導軌15以便對載具10之側進行量測，而其他感測器可安置於導軌50之與柱49相對的末端上從而感測正經分析之農作物的不同特性。舉例而言，感測器亦可置放於支腳15上，或自該支腳且自驅動外殼42延伸。此論述強調，感測器或量測裝備可置放於載具10上之任何合適位置處從而感測或量測適合於正分析之農作物的各種顯著特點。仍進一步，載具10之輪轂16或其他結構元件可支援用於遞送肥料之遞送系統或其他農作物處置，在該等農作物處置處，特定缺陷藉由感測裝備(例如，感測器47)偵測且其中處置產品即刻經由載具10可用。舉例而言，載具10可包括某肥料之供應器，且可包括合適噴霧器或遞送裝備，使得在經由感測器47之農作物的缺陷之後，肥料之立即遞送可在車輛之偵測到缺陷所在之點處進行。在其他實例中，載具10用於野草偵測，且除草劑之應用或自動野草移除或害蟲偵測及農藥移除。圖13為載具10之前輪13中之一者的詳細視圖，該載具包括驅動外殼42，但其展示為開放的使得外殼42內之內部組件可見。圖13展示包括移動器諸如驅動馬達62的載具推進機構，該驅動馬達藉由電池63供電。離合器64設置於驅動馬達62與鏈條驅動配置65中間。鏈條驅動器驅動連接至車輪13之輪軸的齒輪鏈輪，前述各者之全部藉由鏈條蓋子66遮蔽。說明於圖13中之驅動器配置為施加至前輪13中之每一者的同一驅動配置，且各別馬達62之驅動器允許前輪13以不同速度被驅動以便操控載具10。移動器之其他實例為包括柴油或石油之內燃機，及拖曳或推動載具10之牽引車或其他載具。

車輪13可以不同速度驅動用於操控，且因此該等車輪可相對於旋轉固定，或者替代地或另外，車輪13中之一或多者可為可旋轉且可操控的。在一個實例中，前輪中之一或兩者可驅動，後輪中之兩者為可旋轉的，且後輪中之一者經配置用於手動操控。此有利地使得載具能夠如可能在一些表型活動中 可需要自後方操控，但更可能地允許用於在不同農作物之間移動載具或將載具移動至運輸載具上並移動或遠離運輸載具的手動操控。

圖13進一步展示中空棒67，該中空棒自外殼42向後延伸且棒67收納延伸至後輪13之另一棒68(參見圖2)。夾持器69允許棒67及棒68之相對位置被固定，且應瞭解，一旦夾持器69已經釋放且在載具10之摺疊及展開移動期間，棒68在棒67內可伸縮地滑動。夾持器69之致動為載具10在摺疊組態與展開組態之間的轉變中之幾個程序步驟中之一者，且定位於摺疊組態與展開組態中間，但一旦適當組態已被達成，載具10之相對側上的夾持器69可經緊固或拉緊且在各別前輪13與後輪之間固定距離(輪距)L(圖2)。

在一個實例中，載具10包含使棒總成67、68展開或收縮的另一致動器91。另一致動器91可為蝸桿驅動致動器、氣動致動器或電致動器。致動器改變前輪與後輪之間的長度L，且如上文所描述，此致動器歸因於輪轂16中支腳的機械耦接而改變載具之軌道寬度W。優勢為，操作者12可連續地調整軌道寬度以適應變化之列寬度而不影響載具10之對稱性或改變感測器47的高度。諸如電馬達的致動器或致動器之零件可位於外殼42內。

在圖2中可看出，後輪13包括可旋轉耦接件70，其連接於懸架臂71與柱14之間且允許後輪13按需要旋轉。在圖2中，可看出，操作者12具有操控棒72之控制件且此允許載具10之手動操控。介面75亦展示為附接至棒72之自由端且此可用以出於評定載具速度、載具位置、電池電量、感測器資料等的目的而提供資訊至操作者12。應瞭解，雖然諸圖展示處於適當位置之操作者12正操控且控制載具10之移動，但載具10可替代地使用GPS導航或其他控制系統遠程地控制以自主地移動。舉例而言，控制器75可基於藉由車輪旋轉編碼器提供之高度準確的相對位置資料而維持恆定速度。亦可存在牽引車或其他移動器以拉動或推動載具10，且載具10可包含針對此應用之合適耦接件。

編碼器可例如用於車輪上以追蹤速度、方向及距離。編碼器可動態且準確地識別載具在野外的相對位置，使得感測器收集之影像或資料(諸如線掃描儀)可編譯至準確影像中以供稍後分析。更明確而言，對於一些應用，重要的是，來自每一行掃描之資料係與相對位置相關聯。一個此類應用可為針對生物質量之數值的計算。因此，重要的是行進之距離得以準確地量測。在此意義上，例如，相對較不重要的是絕對位置為準確的，此係因為所計算之生物質量並不顯著地取決於GPS參考內之絕對位置。

載具10之折合性或摺疊性上文已描述為對於本發明具有顯著重要性。圖6a及圖6b已展示，在展開組態與最小摺疊組態之間的移動，而圖10a及圖10b以及圖11a及圖11b展示在載具10中可用之移動的平面圖及側視圖。圖10a展示處於充分折合條件之載具10的平面圖，而圖10b展示處於完全展開條件的載具10，在該充分展開條件下，支腳15已進一步旋轉超出展示於圖7中之條件以增大角度α、β、ε及δ，使得車輪軌道經進一步加寬。圖10b可與圖7之平面圖進行比較以展示支腳15之不同角形位置及車輪13之間的較大寬度W。在圖10b之位置中，夾持器69已經由棒68之可伸縮的移動而移位至棒67中(諸如，在致動器之控制下)，使得夾持器已移動至後輪13之耦接件70的附近或與該耦接件實際嚙合。彼時，不可進行支腳15在圖10b之箭頭A之方向上的進一步旋轉。然而再者，應注意到，載具10之車輪13與支腳48之間的間隔保持相等，使得載具之對稱性保持恆定而不管支腳15至最大延伸組態的旋轉。

圖11a及圖11b清楚地展示在圖2及圖5之擴展組態與折合組態之間發生的長度L之改變。

本發明之載具10之主要優勢為，在完全折合組態中，載具10可轉換為在有用載具80(參見圖12)之托盤上或在拖車或平板卡車上易於運輸的大小。圖12說明標準有用載具，其中較早諸圖之載具10停置於托盤81上且係在載 具80之壁82內。折合至展示於圖13中之最小組態的能力使得不同位置(不同農場或同一農場內之不同農作物)之間的簡便及容易的運輸，且限制條件為載具10可適配於標準效用載具80上，且限制條件為若並非全部農場將必須存取此載具，針對運輸製程並不需要專用裝備。在與載具10可經歷以提供大約2.8m之車輪軌道的顯著擴展組合時，此優勢在對於發明人已知之其他類似載具中不可用。可能能夠適配於有用載具之托盤上的其他載具並不提供本發明之載具進行之擴展，而並不提供此擴展之載具並不適配於如所展示之有用載具上。

作為另一實例，且與基於野外之表型分析相關，用於達成準確且有用結果的一個態樣為載具之位置總是被準確地知曉。與行掃描相關，農作物之掃描可每3mm進行一次，且許多個別掃描合併在一起以產生二維影像。雷射掃描儀亦可用於提供深度以產生三維影像。因為掃描寬度為小的，使得載具之位置詳言之載具之遞增位置對於知曉總是為重要的，從而使得經產生之影像藉由係連續的行掃描而產生。就自身而言使用GPS可能並不給予足夠準確性，且因此諸如編碼器之感測器應用至載具之車輪，且彼等編碼器彼此通信以提供關於在農作物載具10中定位於何處的回饋。彼此通信之感測器的校準可進行一次且並不需要進一步校準，儘管前輪與後輪之各種車輪之間的間隔經修改或改變。

除上文所論述之優勢之外，支腳之間的連接亦促進支腳之極快速調整以增大或減低車輪之軌道寬度或將載具自用於運輸之折合組態轉變至用於基於野外之表型分析的展開組態。隨著一個支腳移動，所有四個支腳一起移動，使得支腳之分離移動不被需要。

載具之本體通常將為中心本體，儘管並非為必需的。以上情形對於本體形成載具之重心的載具為最重要的。然而，設想到，在本發明之大部分形式中，本體將為中心本體，此係由於其提供載具之展開及收縮方面的非中心本體將更難以製造的優勢。

雖然本文中所描述之一些實例係關於中心定位之感測器，但感測器出於發生之所論述益處並不需要經居中地定位。其他感測器可定位於載具上之其他地方，且保留支腳及車輪之對稱移動的益處，此係因為演算法可適應位置之改變，給定條件為支腳及車輪皆移動相同量。應瞭解，感測器可為在此項技術中可用之任何合適感測器。此類感測器之實例包括：用以量測植物密度之攜帶型x射線、用於提取植物之形態測定學量化的多重立體測距儀RGB系統、用於量化生理植物狀態之化學量的多或超光譜攝影機、用於量測光合參數之螢光系統、用於量測植物高度遠紅外成像以量測植物溫度及水使用的光幕，或用於量測電磁波譜以量化水狀態及溫度的放射量測感測器。

在中心本體形成載具之重心的實例中，折合載具可有利地提供特定而言如在植物掃描期間所使用的改良之穩定性，例如，表型分析活動。在彼等活動中，載具常常在不平坦地面上行駛，且地面可經傾斜從而需要載具上坡且下坡地行進且遍歷斜坡。藉由形成載具之重心的中心本體，載具不大可能傾斜，同時安裝至中心本體之感測器為了更好影像或資訊捕獲將為更穩定的。依據載具之重量，中心本體較佳具有重量之顯著部分，例如，重量的約至少50%。

圖14為藉由操作者12操控之載具10的側視圖。此視圖展示中心本體之高度如何經選擇使得支腳15為水平的。在一個實例中，當操作者12指導控制器75來展開載具10時，控制器75自動地控制氣動致動器45以展開，直至支腳15為水平的。夾持器69可藉由控制器75手動或自動地釋放，使得棒67及68在此操作中自由地滑動。舉例而言，操作者12可接著自此組態進行調整以適應特定農作物高度。當所要組態經設定時，夾持器69藉由操作者12或自動地系固。

圖15為圖14中之組態的平面圖。如可看出，在任何兩個支腳15之間存在約90度之角度。自此組態，操作者12可指導控制器75來改變載具10的軌道寬度。又，控制器75控制第二致動器(通常在91處指示)以使連接部件67、 68延伸或回縮以改變前輪與後輪之間的距離，且藉此改變軌道寬度。請注意，僅單一致動器91歸因於輪轂16中之機械耦接為必要的，該輪轂將旋轉傳輸至其他支腳。然而，為了額外剛性，第二致動器91在此實例中設置。雖然致動器91設置於前輪與後輪之間，但該致動器亦可設置於左輪與右輪之間。在前輪與後輪之間具有致動器91之優勢為，前輪及後輪並不影響載具10之空隙。致動器91可結合使用夾持器69之配置使用，意義在於夾持器69在載具經折合/擴展時可鬆開，且接著致動器91可用以對軌道寬度進行調整。在該狀況下，每一夾持器69可藉由穿過棒67及68之孔替換，該等孔在擴展位置處對準，使得銷可經由孔饋送以將棒67及68鎖定於其相對位置。在其他實例中，操作者12可輸入所要軌道寬度及所要高度，且諸如遙控器或機載電子件之控制器計算致動器之所需要長度以達成所要寬度及高度，且發送控制信號至致動器以使得致動器因此調整。

圖16更詳細地說明控制器75。控制器75包含把手101，使得操作者12可安全地抓緊並操控載具10。亦存在操縱桿102、第一顯示器103及第二顯示器104。操縱桿102可在機動化推進及機動化操控之狀況下使用。然而，在其他實例中，載具10手動地推動，且手動地操控。第二顯示器104可展示載具組態之當前參數，諸如本體高度及軌道寬度，其亦可經由操縱桿102或藉由觸控顯示器103可調整。第一顯示器103可在側視圖或3D/等角視圖中展示當前行掃描，使得操作者12可驗證掃描發生。理想地，操作者12將能夠認可行掃描之任一末端上的地面作為距感測器的最低植物高度/最大距離的部分。若操作者12並不瞭解掃描之任一側上的地面，則軌道寬度可需要加寬。相反地，若掃描之過多部分表示地面，則軌道寬度可需要變窄。

雖然本文中之一些實例係關於農作物，但存在可同樣進行掃描之其他植物，諸如藤本植物、樹或花，及園藝及林業中的其他應用。另外，雖然本文中之一些實例係關於具有四個支腳之載具，但其他實例載具可具有僅三個 支腳，其中支援四輪式組態之後輪的支腳中之一者被移除。在又其他實例中，載具可具有六個或八個車輪，其中一側一半數個個車輪。在另一實例中，替代車輪或除車輪外，載具具有軌道。

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將來專利申請案可在本申請案基礎上或主張來自申請案之優先權的基礎上在澳大利亞或海外申請。應理解，以下臨時申請專利範圍僅藉助於實例提供，且並不意欲限制在任何此等將來申請案中可主張的申請專利範圍之範疇。特徵可被添加至稍遲日期之臨時申請專利範圍或自該臨時申請專利範圍忽略，以便進一步界定或重新界定本發明。

10:可摺疊或可折合載具

11:場地

12:示意性操作者

13:車輪

Claims (24)

1. 一種植物掃描載具，其包含：一中心本體；三個或多於三個支腳，其自該中心本體延伸以將一車輪支撐於每一支腳上；其中該三個或多於三個支腳以圍繞一各別豎直軸線旋轉的方式安裝至該中心本體以允許藉由旋轉該等支腳而調整該載具之一軌道寬度；及該等支腳之間之機械連接，其以機械方式耦接該等支腳以在該等支腳之間傳輸圍繞其各別豎直軸線的旋轉，其中該中心本體或該三個或多於三個支腳經建構以支援一感測器以掃描植物。
2. 如請求項1所述之植物掃描載具，其中該等支腳以機械方式耦接以維持該載具之該等車輪及支腳與該本體之間的對稱性。
3. 如請求項1或2所述之植物掃描載具，其中該等支腳以機械方式耦接以使得該等支腳圍繞該等各別豎直軸線旋轉相同角度。
4. 如請求項1或2所述之植物掃描載具，其中該感測器與該載具之一中心線對準，該等支腳包含兩個前輪，且該等支腳以機械方式耦接以在該兩個前輪遠離彼此或朝向彼此之移動期間維持該感測器與該中心線的該對準。
5. 如請求項1或2所述之植物掃描載具，其中該等支腳在該中心本體處具有近端，且經由一齒形耦接件而耦接。
6. 如請求項5所述之植物掃描載具，其中該齒形耦接件包含附接至每一支腳之該近端的一彎曲齒條。
7. 如請求項1或2所述之植物掃描載具，其中該三個或多於三個支腳支撐一前輪及一後輪，該前輪藉由具有可變長度之一剛性部件而連接至該後輪，且減小該剛性部件之該長度會減小該前輪與該後輪之間的距離。
8. 如請求項7所述之植物掃描載具，其中該剛性部件包含一第一致動器以改變該剛性部件之該長度以藉此調整該軌道寬度。
9. 如請求項8所述之植物掃描載具，其中該第一致動器可為一蝸桿驅動致動器、氣動致動器或電致動器。
10. 如請求項8所述之植物掃描載具，其中藉由改變該剛性部件之該長度調整該軌道寬度使得該等支腳圍繞各別豎直軸線旋轉且藉此維持該中心本體之一恆定高度。
11. 如請求項10所述之植物掃描載具，其中該等支腳包含一或多個接頭以允許該等支腳圍繞一各別水平軸線旋轉，以調整該中心本體之該高度及/或折合該載具。
12. 如請求項11所述之植物掃描載具，其進一步包含第二致動器，其作用於該等支腳上從而使該等支腳圍繞該等接頭上下旋轉。
13. 如請求項12所述之植物掃描載具，其中向上旋轉該等支腳使該本體降低，且向下旋轉該等支腳使該本體升高。
14. 如請求項12所述之植物掃描載具，其中向上旋轉該等支腳朝向一折合組態移動該等支腳，且向下旋轉該等支腳朝向一展開組態移動該等支腳。
15. 如請求項12所述之植物掃描載具，其中該等第二致動器為氣動支柱。
16. 如請求項1或2所述之植物掃描載具，其中該等支腳形成為包含一對平行棒之平行四邊形，該對平行棒在一個末端處連接至該中心本體且在另一末端處連接至該等車輪。
17. 如請求項16所述之植物掃描載具，其進一步包含第二致動器，其中該等第二致動器以對角方式越過該等平行四邊形連接，使得該等第二致動器之收縮使該等支腳向上或向下旋轉，且該等第二致動器之擴展使該等支腳在相 反方向上旋轉。
18. 如請求項1或2所述之植物掃描載具，其進一步包含一可調整感測器安裝台以將該感測器安裝至該中心本體，其中該感測器安裝台經建構以在行進方向上移動該感測器或調整該感測器之該高度或進行前述兩個操作。
19. 如請求項1或2所述之植物掃描載具，其中該感測器為一雷射掃描儀以量測該等植物距該感測器之一距離。
20. 如請求項1或2所述之植物掃描載具，其進一步包含一旋轉編碼器，其應用至該載具之該等車輪以提供該載具之相對位置資料。
21. 如請求項1或2所述之植物掃描載具，其進一步包含一移動器以推進該載具。
22. 如請求項1或2所述之植物掃描載具，其中該等車輪中之一或多者圍繞一豎直軸線可旋轉以操控該載具。
23. 如請求項1或2所述之植物掃描載具，其進一步包含致動器及電子控制器以基於使用者輸入而判定針對該等致動器之控制信號。
24. 如請求項23所述之植物掃描載具，其中該使用者輸入指示該中心本體之一所要高度或一所要軌道寬度或前述兩者。