[發(fā)明專利]一種面向多層生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的多源移動感知裝置與作業(yè)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011531406.4
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112836925A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 應(yīng)義斌;任國強;吳天昊;林濤;蔣煥煜;丁冠中
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/10;G06Q50/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種面向多層生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的多源移動感知裝置與作業(yè)方法。包括多源移動感知裝置本體、多源信息采集系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)模塊；多源移動感知裝置本體包括滑動裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、升降裝置、伸縮裝置、圖像采集裝置以及主控模塊；多源信息采集系統(tǒng)包括用于獲取目標多譜段圖像信息的圖像采集裝置和用于采集環(huán)境信息的環(huán)境檢測傳感器模組；包括用于傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸模塊。本發(fā)明能實現(xiàn)室內(nèi)農(nóng)業(yè)多層生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中對個體目標的多源感知，并提高感知精度，滿足應(yīng)用需求；克服了傳統(tǒng)監(jiān)測的滯后性、數(shù)據(jù)獲取的單一性和粗放性，以及對管理人員的農(nóng)業(yè)知識技能的嚴重依賴性，實現(xiàn)對室內(nèi)可控農(nóng)業(yè)的多源自動檢測，具有效率高、經(jīng)濟效益高、適用性廣等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種針對多層立體結(jié)構(gòu)的智能農(nóng)業(yè)裝備和方法，具體涉及一種面向多層生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的多源移動感知裝置與作業(yè)方法。

背景技術(shù)

垂直農(nóng)業(yè)，是通過高精度控制實現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，是在可控環(huán)境下利用無土栽培技術(shù)進行的清潔生產(chǎn)模式，相對傳統(tǒng)作物生產(chǎn)方式具有高產(chǎn)高效、不依賴氣候條件、占地面積小、清潔健康、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點，給城市食物供應(yīng)提供了新的思路。作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)先進技術(shù)集成應(yīng)用的縮影，垂直農(nóng)業(yè)的研發(fā)運營需要植物學、營養(yǎng)學、光生物學、光信息控制、機器人學等多學科融合，集成照明技術(shù)、無土栽培技術(shù)、植物調(diào)控技術(shù)、光電技術(shù)以及人工智能技術(shù)，并隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、機器人等先進技術(shù)的飛速發(fā)展，讓從業(yè)者意識到自動化、精準化、智能化乃至無人化可以有效地降低單位生產(chǎn)成本，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，以及保證作物全周年生產(chǎn)的穩(wěn)定性，是垂直農(nóng)業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。

植物生長關(guān)鍵參數(shù)、環(huán)境因子等數(shù)字化信息是自動化、精準化、智能化生產(chǎn)過程的重要參考依據(jù)，高效采集并管理上述信息也為無人化垂直農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了可能。我國垂直農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要采用人工巡檢、定點監(jiān)測方式進行信息采集。人工巡檢勞動強度高、監(jiān)測效率低且對作物生長會產(chǎn)生不可控的惡性影響，同時操作人員的巡檢范圍無法覆蓋垂直農(nóng)業(yè)的立體種植結(jié)構(gòu)下的部分空間，使得生產(chǎn)中異常預(yù)警存在滯后性；定點監(jiān)測是在固定位置安裝檢測設(shè)備，其成本高、覆蓋范圍小、監(jiān)測參數(shù)少、靈活性差，有較大的局限性。近年來也有相關(guān)學者不斷嘗試將機器人技術(shù)、人工智能技術(shù)、信息處理技術(shù)等應(yīng)用到垂直農(nóng)業(yè)的實驗室研究，由于多層立體種植結(jié)構(gòu)層間間距較小，對信息采集系統(tǒng)提出了更緊湊的結(jié)構(gòu)要求，且傳統(tǒng)實驗室環(huán)境下的信息采集方式多為三維重建，重建耗時相對較長，并不適用于工廠化落地應(yīng)用，所獲取的生長參數(shù)也無法被直接加以利用，對實際生產(chǎn)沒有很好的指導意義。此外，實驗室環(huán)境下的研究多針對某單一參數(shù)進行采集，沒有很有效地整合包括作物生長信息和對應(yīng)環(huán)境等多源信息數(shù)據(jù)，無法準確實時地分析判斷垂直農(nóng)業(yè)多層立體種植架上各穴盤內(nèi)作物的整體長勢與個體生長差異。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)存技術(shù)的弊端和解決背景技術(shù)中存在的問題，為有效解決垂直農(nóng)業(yè)多層結(jié)構(gòu)下作物監(jiān)測范圍的局限性，針對種植架層間較小的間距，本發(fā)明提供了一種面向多層生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的多源移動感知裝置與作業(yè)方法，用機器人技術(shù)完全代替垂直農(nóng)業(yè)從業(yè)人員在生產(chǎn)工作環(huán)節(jié)的功能，實現(xiàn)自動化、精準化、智能化乃至無人化作業(yè)生產(chǎn)，可以有效地降低單位生產(chǎn)成本，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，以及保證作物全周年生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一、一種面向多層生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的多源移動感知裝置：

包括面向多層生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的多源移動感知裝置本體、多源信息采集系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)模塊；

所述的多源移動感知裝置本體包括多層立體種植架以及安裝在多層立體種植架上的滑動裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、升降裝置、伸縮裝置、圖像采集裝置以及用于機器人控制的主控模塊；

所述的多源信息采集系統(tǒng)包括安裝在多源移動感知裝置本體上的用于獲取目標多譜段圖像信息的圖像采集傳感器模組，安裝在多層生產(chǎn)結(jié)構(gòu)上的用于采集環(huán)境信息的環(huán)境檢測傳感器模組；

所述的物聯(lián)網(wǎng)模塊包括安裝在多層立體中支架側(cè)部的用于傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸模塊；