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基于改进的机器人平台实现植物热成像数据的远程获取

基于改进的机器人平台实现植物热成像数据的远程获取

  • 分类:植物表型资讯
  • 作者:PhenoTrait
  • 来源:本站
  • 发布时间:2021-10-07 06:10
  • 访问量:

【概要描述】

基于改进的机器人平台实现植物热成像数据的远程获取

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  随着电子技术的不断发展,大量的电子系统凭借质量、成本及体积等方面的优势吸引人们开展广泛应用。寻求解决全球粮食需求增加和现有资源退化问题的现代农业并没有忽视这些有利条件。事实上,精准农业蓬勃发展,得益于大量电子技术创新工作的开展,比如无人机平台,它可以搭载大量的传感器实现高通量和大范围作业。但必须指出的是,尽管取得了一定进展,但是一些高质量的测量仍然需要昂贵的、通常是预先存在的很重的仪器以及一些细致耗时的工作,但是沉重仪器以及长时间作业并不符合典型无人机的工作机理,当科学家们必须应用热成像进行植物早期病害检测时,这种差距就很明显了。为了提供一个令人满意的解决方案,我们改进了一个用于喷涂的电动机器人平台,通过改进其功能实现高质量的热红外相机和光学相机的搭载,该平台配备了一套互补的电子系统,以提供流畅、稳定的半自主远程监控操作,整体布局是轻量级的,消除了土壤压实,减少了振动和热足迹,确保在极低的噪音水平下进行几乎无额外影响因素的操作和图像捕捉。整个方法的目标是进行创新性工作的同时,能够在当地找到成本低廉的辅助组件,实现真正有效的解决方案以及解决详细的性能数据面临的问题。整个研究主要针对快速发展的机器人市场,提出的创新型平台是全电动的,并且可以由太阳能电池板进行辅助供电,遵循现代可持续发展目标。最后,我们对未来的改进和开发提供了见解。

  图1a 炭黑曲霉感染葡萄表面温度差异

 

  图1b 所讨论的机器人喷涂车的前视图

 

  图2 低级控制单元(左侧橙色圆圈内)与高级控制单元(右侧橙色圆圈内)

 

  图3 机器人平台现场测试,以提高其半自主导航和鲁棒性方面的研究,并重新排列各模块以更好地服务于远程热成像功能

 

  图4 辅助机器人导航的摄像头模块(左下角),左上角和右上角分别为加速器和GPS模块

 

  图5 安装在热成像仪上的角度伺服机构

 

  图6 机器人端解决软件任务融合的描述,以保证机器人导航的流畅性

 

  (a) (b)

  图7 (a)指示代码模块,使用MIT App Inventor环境组成;(b)机器人与FLIR相机的控制界面示例

 

  图8 机器人平台各组件的互操作性图

 

  (a) (b) (c)

  图9 (a)不同卫星接收/校正条件下的GPS精度;(b)识别单独植物;(c)使用自动生成的矢量进行直线识别

 

  (a) (b)

  图10 使用移动设备测试热成像仪和机器人功能:(a)在室外实验和(b)在室内实验

 

  (a) (b)

  图11 拍摄的坏死植物的图像:(a)数字图像和(b)热图像

 

  (a) (b)

  图12 机器人出现的热足迹:(a)整个机器人组件和(b)马达

 

  图13 热成像仪和辅助摄像头提供的辅助光学视频流的典型数据流实例

 

  图14 机器人沿直线行驶时的功耗

 

  来源:Loukatos D, Templalexis C, Lentzou D, et al. Enhancing a flexible robotic spraying platform for distant plant inspection via high-quality thermal imagery data[J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2021, 190: 106462. https://doi.org/10.1016/j.compag.2021.106462

  编辑:小王博士在努力

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