专利名称：用于土壤测试的机器人车辆和方法
技术领域：
本发明涉及用于土壤测试的机器人车辆和方法。
背景技术：
在农业中土壤测试是普遍和必要的，以确定土壤类型和养分水平，从而使作物产量最大化。通常，土壤测试要求在田地中提取土壤样本或标本，接着运走以做实验室分析。一般是由一个人操作土壤采样机或车辆并记录提取样本的地点。由于要求人力操作该机器和从测试地点将样本传送到远处的实验室用于分析的延误，这种现有技术土壤测试方法耗时且昂贵。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种用于收集和分析田地中的土壤样本并把土壤分析的数据传送到远处的自动系统。
本发明的另一目的是提供一种无人驾驶的机器人车辆，可以使用GPS技术将该车辆移动通过田地，该车辆带一个用于提取土壤样本的土壤探针、一个分析样本的实验室、一个用于产生土壤数据的处理器和一个用于将数据传送到远处的发射器。
本发明的再一目的是提供一种使用机器人平台的自动土壤取样方法，该机器人平台提取和分析土样、产生土样的数据并将数据传送到远处。
从下面对本发明的描述这些和其它目的将会变得明显。
本发明的机器人车辆用于取样和分析田地中的土壤。该机器人包括一个用于在地面上移动机器人的地面驱动系统，和一个用于控制地面驱动系统和操纵车辆的带GPS的控制单元。该车辆包括一个用于提取土壤样本的探针和一个用于分析土壤样本的实验室。在车辆上设有一个用于产生土壤分析的数据的处理器，和一个接着将数据传送到远处的发射器。
本发明的方法包括下述步骤在田地上移动机器人平台或车辆，使用机器人上的土壤探针提取土壤样本，在机器人上的实验室中分析土壤样本，产生土壤分析数据和将数据传送到远处。这些步骤是在不需要人介入的情况下自主进行的。
图1是表示操作本发明的机器人车辆的各模块的方框图。
图2是机器人车辆的示意立体图。
具体实施例方式
本发明针对一种用于取样和分析土壤的方法和机器人车辆。该车辆或平台在图2中由标号10总体标明。该机器人10包括由一个地面驱动系统14可转动地驱动的多个轮子12或其它推进装置，该驱动系统可以包括一个柴油机、汽油机、电动机或组合式发动机。该地面驱动系统14由一个控制单元16控制。该控制单元16包括一个可以和其它定位技术结合使用的全球定位系统(GPS)。
该机器人10包括一个具有一或多个土壤探针20的工具包18。该探针20可以是任何传统构造以便被插入土壤中提取样本或标本。可以理解的是当为不同类型的土壤或分析操作需要时该工具包18可以和包括不同探针20的其它工具包互换。
由该探针20提取的各土壤样本由一个输送器22输送到一个机器人10上的实验室24。该实验室24(最好是一个微型湿实验室)自动进行土壤样本的分析。
一个可编程处理器26可操作地连接到实验室24以产生土壤样本分析的数据。该处理器26还包括路径计划软件，与GPS控制单元16运行以在田地上导航机器人10。可操作地连接到处理器26的一个发射器28接着使用无线电频率(RF)将数据传送到远处的一个地方存储和以后使用。
工具包18(包括探针20)的操作由处理器26控制。类似地，处理器26控制地面驱动系统14的启动和停止。
处理器26的软件程序包括如图1所示的各模块。更具体地，第一模块30用于处理器26和控制单元16之间的相互作用以使用GPS或其它视象技术确定位置和区域。第二模块32提供一个基于地图的目标以使土壤样本在所需的地点被提取。土壤采样模块34在处理器26和工具包18之间相互作用以控制土壤采样。土壤分析模块在处理器26和实验室24之间相互作用以生成土壤数据。通信模块38在处理器26和发射器28之间相互作用以便土壤数据可以被传送到远处。转向控制模块40在处理器26和地面驱动系统14之间相互作用以在田地上转向机器人10。
根据本发明的自动土壤取样和分析方法包括下述步骤在土壤上移动机器人车辆或平台10，使用土壤探针或工具包18的探针20提取一或多个土样。土样由输送器22输送到实验室24并在那里被分析。土壤分析的数据由处理器26产生并由发射器28传送到远处。整个取样和分析操作(包括数据产生和传送)由无人驾驶的机器人车辆10自主进行，不需要人的介入。因而，与现有技术的人工土壤取样操作相比节省成本。
机器人10的通信能力使得机器人可以在广泛的区域进行土壤采样和分析任务，并且在完成操作之后关闭和等着被捡回。
由上述可以看到本发明的设备和方法大大减小了土壤分析的成本，并且可以增加被分析的样本的数目以改进所得数据的粒度。可以将额外的软件包加到机器人车辆10用于确定虫害或真菌蔓延的类型和水平，以使得生产者以一种对虫害治理更具针对性的方法更快速地反应。
虽然对本发明已结合其优选实施例进行了展示和描述，可以理解的是在后述权利要求书的预定宽广范围内可以进行任何修改、替换和增加。从上述可以看到本发明至少可以实现所有预期的目的。
权利要求
1.一种自动土壤取样和分析方法，包括a)在土壤上移动一个机器人平台；b)使用在机器人平台上的一个土壤探针提取土样；c)在机器人平台上的一个实验室内分析土样；d)产生土壤分析的数据；和e)将数据传送到远处。
2.如权利要求1的方法还包括以一个全球定位系统或其它定位系统或几种定位系统的组合控制机器人平台的运动。
3.如权利要求1的方法，其中步骤a-e是在不需要人介入的情况下自动地进行的。
4.如权利要求1的方法，其中步骤a-e是自主地进行的。
5.一种用于取样和分析土壤的机器人，包括一个用于在地面上移动机器人的地面驱动系统；一个用于控制该地面驱动系统的控制单元；一个用于提取土样的探针；一个用于分析土样的实验室；一个用于产生土壤分析的数据处理器；和一个用于将数据传送到远处的发射器。
6.如权利要求5的机器人，其中该控制单元包括一个全球定位系统。
7.如权利要求5的机器人，其中该机器人是无人驾驶的。
8.如权利要求5的机器人，其中该控制单元转向该机器人。
9.如权利要求5的机器人还包括一个用于将土样输送到实验室的输送器。
10.如权利要求5的机器人，其中该处理器可操作地连接到该地面驱动系统以启动和停止该地面驱动系统。
11.如权利要求5的机器人，其中该处理器可操作地连接到该控制单元用于机器人的自动运动。
12.如权利要求5的机器人，其中该处理器可操作地连接到该实验室用于土样的自动分析。
13.如权利要求5的机器人，其中该处理器可操作地连接到该发射器用于数据的自动发射。
14.如权利要求5的机器人，其中该发射器使用无线电频率或蜂窝电话技术传送数据。
全文摘要
提供一种使用机器人车辆的土壤取样和分析自动方法。该车辆包括一个在田地上移动机器人的地面驱动系统。一个控制单元控制机器人的转向和定位。在机器人上的一个工具包具有一或多个用于提取土样的探针，土样被输送到机器人上的一个微实验室用于分析该土样。一个处理器产生土壤分析的数据，该数据被传送到远处储存和用于将来使用。该处理器包括用于移动该机器人、在所需目标取样土壤、分析土壤和将数据通讯到远处的软件。
文档编号G01N1/08GK1427262SQ02157038
公开日2003年7月2日 申请日期2002年12月19日 优先权日2001年12月19日
发明者T·D·皮克特 申请人:迪尔公司