面向具有挑战性的农业环境的自主机器人椰枣采摘基于视觉的感知框架

《IEEE Transactions on AgriFood Electronics》：Vision-Based Perception Framework for Autonomous Robotic Date Palm Harvesting in Challenging Agricultural Environments

　　

摘要：

监测温室内的环境条件对于优化作物生长、提高水分利用效率和减少资源消耗至关重要。在这些参数中，相对湿度对植物蒸腾作用、气孔调节和病害发生具有显著影响。然而，传统传感器通常测量的是整体环境条件，往往无法捕捉植物表面附近的微气候变化。在本工作中，我们提出了一种基于柔性纸的阻抗湿度传感器，通过将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐梳状电极在纤维素基底上以喷射打印方式制备而成。首先，在受控气候箱条件下表征了传感器的响应，评估了其频率相关的阻抗行为、湿度循环下的滞后效应以及温度交叉敏感性，同时也考察了其在弯曲变形下的机械鲁棒性。随后，将该器件部署于田间环境中并贴附于番茄叶片的背面，以监测局部湿度的动态变化。在连续四个昼夜周期内的测量结果显示，打印传感器能够可靠地追踪环境相对湿度变化，并与商用参考传感器表现出良好的一致性。当直接置于叶片上时，传感器捕捉到了受植物蒸腾作用和叶片微气候影响的局部湿度动态。额外的湿度-温度交叉敏感性测量证实，在研究的温度范围内，湿度始终是主导传感器响应的主要参数。这些结果表明，低成本、可生物降解的打印传感器在植物微环境原位监测方面具有潜力，为精准农业和智能温室管理中的可扩展传感平台提供了一条有前景的路径。