24、基于异构机器人系统的农田石块自动收集方法

基于异构机器人系统的农田石块自动收集方法

1. 引言

如今，农作物的质量和产量不仅直接取决于农田中病虫害、杂草等生物源有害因素的存在情况，还与农田中其他潜在有害物体的存在相关。像巨石和大卵石这类外来物体的存在，会显著影响个别农业作业的执行质量和成本。例如，耕地区域存在石块会大幅降低农业区域机械化准备和处理的效率。这些外来物体与生物源因素共同作用，导致了全球40%的作物损失。

目前，有一些创新方向有望解决农田外来物体自动移除的问题，其中之一是在农业设施中引入机器人精准农业系统。通过集成现代自主机器人系统（RS）并支持智能数据分析，能够以自动化模式实现从耕地上收集和移除外来物体的操作，这不仅能优化基本生产流程、降低成本，还能提高农业企业生产作业执行的整体可持续性。

2. 相关工作

• 硬件 - 软件综合体方法 ：有研究提出了一种硬件 - 软件综合体的概念，它包含一组扫描设备和一个数据处理服务器。扫描设备包括安置在监控区域的闭路电视摄像机以及配备RGB相机和GPS的无人机（UAV）群组。UAV群组在巡逻时会对地形进行有针对性的拍照，收集的数据会发送到服务器进行图像分割，以检测目标作物中的病虫害和外来杂质。不过，这种方法存在局限性，比如需要RS在扫描区域上方精确且近距离定位，扫描大面积区域会消耗大量资源。
• 利用生物物理参数和植被指数 ：部分研究考虑使用生物物理参数和植被指数（如CPA和NDVI）来监测区域，评估目标作物的状况并识别有害杂草。作者建议使用UAV通过航空摄影收集数据，包括多光谱和RGB图像，以便在后期处理阶段获得扫描区域的密集点云、三维模型和多