第五章 軟體設計說明
5.1 單板電腦作業系統安裝
第五章 軟體設計說明
5.1 單板電腦作業系統安裝
Raspbian 是為樹莓派所指定作業軟體，Raspbian 由一個小團隊進行開發的免費操 作系統，其軟體源自於 Debian 的作業系統；Raspbian 作業一統對 Raspberry Pi 單板電 腦操作有進行了優化，便於在 Raspberry Pi 上安裝使用。一般初學者在進行安裝 Raspbian 軟體時可透過使用 NOOBS 來安裝，NOOBS 利用圖像指南進行安裝操作方式，一步一 步的教導協助初學者進行安裝。
圖 5- 1 Raspbian 作業軟體最新版本 5.2 SD Memory Card 格式化
選用一個樹梅派使用的 SD card，首先透過 SD Memory Card formatter 格式化軟體 將 SD card 做格式化動作；將 SD 記憶卡的資料進行內卸除動作。
圖 5- 2 SD Memory Card formatter 格式化軟體
52
圖 5- 3 SD Memory Card 資料進行卸除畫面 5.3 硬體機構設定
再透過 PC 電腦到 MiniFarmbot 網站下載軟/硬體操作應用軟體，並將 MiniFarmbot 操作軟體檔案存入 SD card 內。
圖 5- 4 MiniFarmbot 網站下載軟/硬體操作應用畫面
完成上述動作後將 SD card 插入於樹梅派單板電腦內，並將滑鼠、鍵盤、網路與螢 幕接到單板電腦上後開啟電源。
53
圖 5- 5 樹梅派單板電腦開機後畫面 在指令欄頁面輸入安裝驅動指定
圖 5- 6 指令欄頁面輸入安裝驅動指定
54
表 5- 1 驅動指令表
用於安裝 OpenCV 及其環境的指令表
sudo apt-get -y update sudo apt-get -y upgrade sudo apt-get -y dist-upgrade sudo apt-get -y autoremove
sudo apt-get install -y build-essential cmake
sudo apt-get install -y python-dev python-tk python-numpy python3-dev python3-tk python3-numpy sudo apt-get install -y python-imaging-tksudo python-tk idle python-pmw python-imaging sudo apt-get install -y libgtk2.0-dev
sudo apt-get install -y qt5-default libvtk6-dev
sudo apt-get install -y zlib1g-dev libjpeg-dev libwebp-dev libpng-dev libtiff5-dev libjasper-dev libopenexr-dev libgdal-dev sudo apt-get install -y libtbb-dev libeigen3-dev
sudo apt-get install -y ant default-jdk sudo apt-get install -y doxygen
git clone https://github.com/opencv/opencv.git cd opencv
git checkout 2.4 mkdir build cd build
sudocmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local -D
BUILD_NEW_PYTHON_SUPPORT=ON -D INSTALL_C_EXAMPLES=ON -D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON -D WITH_FFMPEG=OFF -D BUILD_EXAMPLES=ON ..
sudo make -j4 sudo make install sudoldconfig
完成驅動指令後，就可進行啟動 Commander；在指令欄內輸入”sudo python gui_main.py”即可進入操作畫面。
55
圖 5- 7 Commander 操作畫面 移動控制:
移動量（100,500,1k，10k，100k）：F1~F5
上/下/左/右 ↑/ ↓/ ←/ → ； Z-Up / Z-Downctrl +↑/ ctrl +↓
圖 5- 8 移動控制 操作畫面 馬達步進速度設定:
圖 5- 9 馬達移動速動設定
56
相機連接設置:
圖 5- 10 相機連接設定
工作器具(補水、真空馬達)設置:
圖 5- 11 補水、真空馬達設定
農場模擬器運作腳本:
圖 5- 12 農場模擬器運作腳本設定
57
F 44 PVWTM 在arduino引腳P上設置值V，等待時間T（以毫秒為單位），在模 式M（數字= 0 /模擬= 1）的arduino引腳P上設置值W
F 51 EPV 使用I2C在工具架上設置一個值（未實現）
58
Arduino 指令參數的單位:
表 5- 3 Arduino 指令參數的單位表
Arduino 的指令參數編輯範例:
Ex1 : 分別在 X 和 Y 和 Z 方向上移動 100,200,300 步 G00 X100 Y200 Z300
Ex2 : 將 Y 加速度的參數值更改為 300
59
第六章 實驗設計與分析
6.1 整體規格 材料準備：
表 6- 1 小白菜種植材料表
圖 6- 1 小白菜種子、花盆、培養土
6.2 種植步驟
a. 選擇無損傷、顆粒飽滿的種子
b. 在盆底鋪上 2 公分的底石，加入土壤及適量有機肥混勻
c. 種子均勻撒播於土上，再覆薄土（約 0.5 公分），並避免澆水時沖散種子 d. 種植約 3 天即萌芽，一週~ 二 週後生長本葉時，挑選健壯的植株繼續生長。
e. 種植約 10 天後投入肥料或噴灑有機液肥。
f. 約 30∼35 天即可採收。採收時可從較大株的開始，整株拔起即可。
注意事項：
a. 日照 須有充足明亮的光線
60
天 8th 9th 10th 11th 12th 13th 14th
圖片
尺寸(cm) 1.4 2.0 2.5 2.8 3.5 4.0 4.5
天 15th 16th 17th 18th 19th 20th 21st
圖片
尺寸(cm) 5.3 5.8 6.0 6.4 8.0 9.5 11.2
61
6.5 成長辨識系統
我們利用 mBlock 的深度學習影像辨識系統來進行小白菜成長辨識，它是利 用建立模型方式來訓練模型機器，輸入大量圖像資料供其學習，進而增進其辨識 分類能力。辨識結果就能直接應用在影像辨識直接在設備上呈現結果。
圖 6- 4 深度學習之影像模組訓練
6.6 植物成長辨識測試與紀錄 a. 影像辨識模組
小白菜成長 2 週
圖 6- 5 小白菜成長 2 週 訓練模組
62
小白菜成長 2.5 週
圖 6- 6 小白菜成長 2.5 週 訓練模組 小白菜成長 3 週
圖 6- 7 小白菜成長 3 週 訓練模組
63
64
65
66
English
[2] Chaney Ojinnaka (Jan 14th, 2017)./“Why IoT needs AI.”VentureBeat. Retrieved from [4] Sørensen, C.G., Bak, T. / MISSION PLANNER FOR AGRICULTURAL ROBOTICS /
Jørgensen, R.N. , Danish Institute of Agricultural Sciences, Department of Agricultural Engineering,Research Centre Bygholm, P.O. Box 536, DK-8700 Horsens, Denmark / [5] Rahul Dagar / Subhranil Som / Sunil Kumar Khatri，IEEE-2018 年國際會議
(ICIRCA），11-12 July 2018，INSPEC Accession Number： 18384779
[6] Agricultural Robotics: The Future of Robotic Agriculture”, UK-RAS White papers., ISSN 2398-4414, 2018/06.
[7]“Incorporation of Robotics in Agricultural Science Escalating the Agricultural Robotics Industry”,RetrievedAugust 13, 2018.
[8] Suraj Chavan / Anilkumar Dongare / Pooja Arabale / Usha suryanwanshi /Sheetal Nirve，
Vol-3 Issue-1 2017，IJARIIE-國際高級研究期刊
[9] R. E. Kendrick & G. H. M. Kronenberg (1986 年,MartinusNijhoff Publishers), “Photo morphogenesis in Plant”
[12]Miyamoto K. Chapter 1 - Biological energy production. Renewable biological systems for alternative sustainable energy production (FAO Agricultural Services Bulletin - 128).Food and Agriculture Organization of the United Nations.[2009-01-04].
[13]Plant Biology(Alison M. Smith, George Coupland, Liam Dolan, Nicholas Harberd, Jonathan Jones, Cathie Martin, Robert Sablowski, Abigail Amey)
[14]R. A. Bueckert. Crop Physiology, Department of Plant Sciences, University of
Saskatchewan, General Principles of Plant Water Relations, PS&C Prairie Soils & Crops Journal