專利名稱：一種智能化株行間機(jī)械除草機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及ー種智能化株行間機(jī)械除草機(jī)。
背景技術(shù)：
目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對于雜草的控制，大都采用化學(xué)藥劑，但化學(xué)藥劑的殘留毒性會(huì)給作物和土壌造成一定的環(huán)境污染，所以近年來，機(jī)械除草方式開始受到越來越多的重視。對于株間區(qū)域的雜草控制有ー些報(bào)道，如指形除草裝置(Leinonen et al.，2004)、刷狀除草裝置(Kouwenhoven, 1997),但這些除草裝置都難以有效控制株間區(qū)域的雜草。奧斯納布呂克大學(xué)(OsnabrueckUnivesity)與Amazone Werke聯(lián)合開發(fā)了八爪擺線鋤株間除草裝置，但其對圍繞作物周圍18mm寬的區(qū)域內(nèi)的雜草無法控制，如果稍有調(diào)整不當(dāng)就會(huì)對作物造成損傷，并且受土壤影響較大，不能避免較大土塊損傷作物(Dedousis, 2007)。英國開發(fā)了缺ロ圓盤鋤(Tillett et al.，2008)、丹麥開發(fā)了轉(zhuǎn)齒除草裝置(Gri印entrog，2006)、旋轉(zhuǎn)式圓盤耙齒除草裝置(Lempens et al.，1996)和八爪式株間除草裝置(張朋舉.等，2010)，但都需要安裝在具有導(dǎo)航功能的牽引平臺(tái)上或智能機(jī)器人上才能實(shí)現(xiàn)機(jī)械除草功能，而且價(jià)格較昂貴。目前，對于不依賴于農(nóng)業(yè)機(jī)器人、可由駕駛員操縱的拖拉機(jī)牽引的智能化株行間機(jī)械除草機(jī)械的研究還甚少，更無成熟的株行間除草機(jī)械。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供ー種操作簡單、成本低、適用于由駕駛員操縱的農(nóng)用拖拉機(jī)牽引的智能化株行間機(jī)械除草機(jī)。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)ー種智能化株行間機(jī)械除草機(jī)，包括機(jī)架、作物識別機(jī)器視覺系統(tǒng)、橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)、深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和株行間除草裝置；所述機(jī)架2的一端固定有三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)I,除草機(jī)通過所述三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)I與農(nóng)用拖拉機(jī)的三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)相連接，由農(nóng)用拖拉機(jī)過牽引除草機(jī)前行；機(jī)架2的左右兩邊分別設(shè)有左車輪5和右車輪17 ；所述作物識別機(jī)器視覺系統(tǒng)包括攝像機(jī)和圖像處理器3，圖像處理器從攝像機(jī)上獲取作物圖像，經(jīng)圖像處理后將作物信息提供給橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)和株行間除草裝置，攝像機(jī)和圖像處理器3置于固定在機(jī)架2上的支架4上；所述橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)包括橫移補(bǔ)償平行機(jī)構(gòu)6、液壓油缸18和控制器，橫移補(bǔ)償平行機(jī)構(gòu)6安裝于機(jī)架2的另一端，液壓油缸18與橫移補(bǔ)償平行機(jī)構(gòu)6的相鄰兩邊相連接，控制器用于控制液壓油缸18的伸長量或縮短量；所述深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7、深度調(diào)節(jié)手柄8、仿形地輪15和距離傳感器16，深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7與橫移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)6相連接，深度調(diào)節(jié)手柄8的螺桿通過深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7上的螺紋孔，末端與仿形地輪15的支架相連接，旋轉(zhuǎn)深度調(diào)節(jié)手柄8可以調(diào)節(jié)深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7的后端與地面的距離；距離傳感器16安裝于仿形地輪15的滾動(dòng)軸上；
所述株行間除草裝置包括株行間除草機(jī)構(gòu)12和除草爪齒14，株行間除草機(jī)構(gòu)支架13和液壓馬達(dá)安裝座9固定于深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7的后端，株行間除草機(jī)構(gòu)支架13上安裝有株行間除草機(jī)構(gòu)12，安裝在液壓馬達(dá)安裝座9上的液壓馬達(dá)10通過萬向節(jié)11與株行間除草機(jī)構(gòu)12相連接，除草爪齒14安裝在株行間除草機(jī)構(gòu)12上。所述株行間除草機(jī)構(gòu)12包括主軸24、編碼盤19和軌道圓盤29，主軸24上套有右同步帶輪23，編碼盤19的旋轉(zhuǎn)軸上套有左同步帶輪21，右同步帶輪23的轉(zhuǎn)動(dòng)通過同步帶22準(zhǔn)確傳動(dòng)至左同步帶輪21，編碼盤19的外殼安裝于固定在頂端固定架27的編碼盤安裝座20上，編碼盤19用于測量主軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)角度；軌道圓盤29與頂端固定架27通過螺絲緊固于一體，均不隨主軸24旋轉(zhuǎn)；主軸24上套有安裝于軸承臺(tái)座內(nèi)的主軸下軸承28和主軸上軸承26，主軸下軸承28位于軌道圓盤29的下端，主軸上軸承26位于頂端固定架27的上端，主軸24上固定有主軸緊固螺母25，使得主軸24僅能旋轉(zhuǎn)而不能上下移動(dòng)。所述株行間除草機(jī)構(gòu)12包括爪齒控制塊30和底圓盤33，底圓盤33通過底圓盤鍵34和底圓盤緊固螺絲35固定于主軸24的底部；位于底圓盤33上方的控制塊滑動(dòng)座32通過控制塊滑動(dòng)座鍵36安裝于主軸24上，爪齒控制塊30置于控制塊滑動(dòng)座32上，控制塊滑動(dòng)座鍵36確保控制塊滑動(dòng)座32隨主軸24、底圓盤33和除草爪齒14同步旋轉(zhuǎn)；除草爪齒14的中部通過銷38與底圓盤33連接，除草爪齒14的頂端為長槽形孔，通過銷38與爪齒控制塊30連接形成關(guān)節(jié)。每根除草爪齒14可繞各自的銷38轉(zhuǎn)動(dòng)，除草爪齒14通過銷38和底圓盤33、爪齒控制塊30 —起隨主軸24旋轉(zhuǎn)。所述爪齒控制塊30與控制塊滑動(dòng)座32采用梯形槽配合。每個(gè)爪齒控制塊30可獨(dú)自在控制塊滑動(dòng)座32的徑向方向上進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)爪齒控制塊30向控制塊滑動(dòng)座32中心方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以拉動(dòng)除草爪齒14的頂端向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，除草爪齒14中部繞銷38轉(zhuǎn)動(dòng)使除早爪齒14的尖ゑ而向外運(yùn)動(dòng)；相反，當(dāng)爪齒控制塊30向控制塊滑動(dòng)座32中心方向的反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，除草爪齒14的尖端向內(nèi)運(yùn)動(dòng)。所述爪齒控制塊30上裝有一個(gè)沿軌滾動(dòng)軸承37，沿軌滾動(dòng)軸承37與軌道圓盤29相契合，沿軌滾動(dòng)軸承37隨著主軸24的轉(zhuǎn)動(dòng)沿著軌道圓盤29的軌道內(nèi)壁滾動(dòng)。所述軌道圓盤29上有兩條軌道；一條為圓形軌道A ;另一條軌道B位于軌道圓盤29的右半部分，是由一段圓弧軌道和兩段直線軌道組成的軌道，其中圓弧軌道的半徑與圓形軌道A的半徑一致，但圓心位置從圓形軌道A圓心平移了一定距離，再通過兩段直線軌道與圓形軌道A相切；在圓形軌道A和軌道B的分離處安裝有切換軌道器39 ;在圓形軌道A和軌道B的合并處安裝有合軌器41 ;軌道切換控制座40安裝于切換軌道器39上，是控制切換軌道器39位置切換的驅(qū)動(dòng)カ作用點(diǎn)。沿軌滾動(dòng)軸承37在軌道內(nèi)沿軌道內(nèi)壁順時(shí)鐘滾動(dòng)，當(dāng)沿軌滾動(dòng)軸承37在圓形軌道A內(nèi)運(yùn)行吋，除草爪齒14的尖端在地面的運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線，可實(shí)現(xiàn)株行間除草，因此稱軌道A為除草軌道；當(dāng)沿軌滾動(dòng)軸承37在軌道B內(nèi)運(yùn)行吋，除草爪齒14的尖端不能進(jìn)入株間區(qū)域，可以保護(hù)作物苗不受除草爪齒14的傷害，因此可以將軌道B稱為避苗軌道。除草爪齒14是否進(jìn)入株間區(qū)域由沿軌滾動(dòng)軸承37運(yùn)行的軌道決定，而沿軌滾動(dòng)軸承37的運(yùn) 行軌道由切換軌道器39決定。切換軌道器39上有一段與圓形軌道A半徑相同的弧形軌道，當(dāng)在軌道切換控制座40上施加作用力控制切換軌道器39撥動(dòng)至圓弧軌道與圓形軌道A結(jié)合吋，形成ー個(gè)平滑的圓形軌道，此時(shí)沿軌滾動(dòng)軸承37在主軸24旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下沿圓形軌道內(nèi)壁滾動(dòng)，除草爪齒14的除草區(qū)域?yàn)橹觊g和行間。當(dāng)切換軌道器39撥動(dòng)至圓弧軌道與軌道B即避苗軌道連接吋，圓形軌道A的左半部分與避苗軌道連通，此時(shí)沿軌滾動(dòng)軸承37在主軸24旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下沿左半部分圓形軌道壁和右半部分避苗軌道滾動(dòng)，除草爪齒14尖端不進(jìn)入株間區(qū)域，避開作物苗。沿軌滾動(dòng)軸承37從圓形軌道的右半部分或避苗軌道運(yùn)動(dòng)到圓形軌道A和避苗軌道合并處附近時(shí)，合軌器41由沿軌滾動(dòng)軸承37自動(dòng)撥動(dòng)形成平滑軌道使沿軌滾動(dòng)軸承37平穩(wěn)進(jìn)入圓形軌道A的左半部分；當(dāng)從圓形軌道的右半部分進(jìn)入左半部分時(shí)，合軌器41撥至下方，合并處形成一段平滑的圓形軌道；當(dāng)從避苗軌道進(jìn)入圓形軌道左半部分時(shí)，合軌器41撥至上方，合并處形成一段直線軌道，其兩端分別與圓形軌道和避苗軌道相切。 所述株行間除草機(jī)構(gòu)12還包括外殼31，外殼31的頂端固定于頂端固定架27上，株行間除草機(jī)構(gòu)12的轉(zhuǎn)動(dòng)部件均被罩于外殼31內(nèi)。所述智能化株行間機(jī)械除草機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法是作物識別機(jī)器視覺系統(tǒng)通過攝像機(jī)獲取照片，經(jīng)圖像處理后識別出作物，提取出作物行信息、每顆作物位置信息；橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)根據(jù)作物行信息和除草機(jī)與作物行相對位置關(guān)系，控制液壓油缸18調(diào)節(jié)株行間除草裝置跟隨作物行，減少拖拉機(jī)航向變化的影響；株行間除草裝置根據(jù)作物位置、除草機(jī)位置、前進(jìn)速度、除草爪齒14旋轉(zhuǎn)速度，控制每根除草爪齒14是進(jìn)入株間區(qū)域還是避讓作物；深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于控制除草爪齒14的入土深度，仿形地輪15用于控制除草爪齒14的入土深度一致。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果(I)本發(fā)明通過作物識別機(jī)器視覺系統(tǒng)獲得作物行和每株作物位置信息，采用單根可控制的除草爪齒進(jìn)行株間除草和作物避讓，橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)保證株行間除草裝置跟隨作物行，通過深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制除草深度，可以適應(yīng)不同的環(huán)境，達(dá)到機(jī)械除草的要求。(2)本發(fā)明對牽引拖拉機(jī)跟蹤作物行精度的要求低，可以減少株行間除草裝置對除草機(jī)器人或牽引拖拉機(jī)高精度跟蹤作物行的依賴性。


圖I為智能化株行間機(jī)械除草機(jī)的主視2為智能化株行間機(jī)械除草機(jī)的俯視3為株行間除草裝置的主視4為軌道圓盤上的軌道示意5為切換軌道器的俯視6為切換軌道器的側(cè)視7為合軌器的示意8為爪齒控制塊在控制塊滑動(dòng)座上的分布9為爪齒控制塊與控制塊滑動(dòng)座配合的剖面示意10為智能化株行間機(jī)械除草機(jī)的田間作業(yè)示意中，I.三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)、2.機(jī)架、3.攝像機(jī)和圖像處理器、4.支架、5.左車輪、6.橫移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、7.深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、8.深度調(diào)節(jié)手柄、9.液壓馬達(dá)安裝座、10.液壓馬達(dá)、
11.萬向節(jié)、12.株行間除草機(jī)構(gòu)、13.株行間除草機(jī)構(gòu)支架、14.除草爪齒、15.仿形地輪、16.距離傳感器、17.右車輪、18.液壓油缸、19.編碼盤、20編碼盤安裝座、21.左同步帶輪、22.同步帶、23.右同步帶輪、24.主軸、25.主軸緊固螺母、26.主軸上軸承、27.頂端固定架、28.主軸下軸承、29.軌道圓盤、30.爪齒控制塊、31.外殼、32.控制塊滑動(dòng)座、33.底圓盤、34.底圓盤鍵 、35.底圓盤緊固螺絲、36.控制塊滑動(dòng)座鍵、37.沿軌滾動(dòng)軸承、38.銷、39.切換軌道器、40.軌道切換控制座、41.合軌器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I如圖I至圖10所示，本實(shí)施例是ー種智能化株行間機(jī)械除草機(jī)，包括機(jī)架、作物識別機(jī)器視覺系統(tǒng)、橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)、深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和株行間除草裝置。所述機(jī)架2的一端固定有三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)I,除草機(jī)通過所述三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)I與農(nóng)用拖拉機(jī)的三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)相連接，由農(nóng)用拖拉機(jī)過牽引除草機(jī)前行。機(jī)架2的左右兩邊分別設(shè)有左車輪5和右車輪17。所述作物識別機(jī)器視覺系統(tǒng)包括攝像機(jī)和圖像處理器3，圖像處理器從攝像機(jī)上獲取作物圖像，經(jīng)圖像處理后將作物信息提供給橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)和株行間除草裝置，攝像機(jī)和圖像處理器3置于固定在機(jī)架2上的支架4上，支架4與地面有一定高度。作物識別機(jī)器視覺系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)獲取和處理照片，提供作物位置信息。所述橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)包括橫移補(bǔ)償平行機(jī)構(gòu)6、液壓油缸18和控制器。橫移補(bǔ)償平行機(jī)構(gòu)6為平行四邊行結(jié)構(gòu)，安裝于機(jī)架2的另一端。液壓油缸18與橫移補(bǔ)償平行機(jī)構(gòu)6的相鄰兩邊相連接?？刂破饔糜诳刂埔簤河透?8的伸長量或縮短量，控制器根據(jù)當(dāng)前機(jī)架與作物行的相對位置(橫向偏差)調(diào)節(jié)液壓油缸18的伸長量或縮短量使平行四邊行機(jī)構(gòu)向右或左移動(dòng)，從而補(bǔ)償拖拉機(jī)航向變化帶來的橫向偏差，保證后端的深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和株行間除草裝置沿作物前行。所述深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7、深度調(diào)節(jié)手柄8、仿形地輪15和距離傳感器16。深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7為平行四邊行結(jié)構(gòu)，與橫移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)6相連接。深度調(diào)節(jié)手柄8的螺桿通過深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7上的螺紋孔，末端與仿形地輪15的支架相連接，旋轉(zhuǎn)深度調(diào)節(jié)手柄8可以調(diào)節(jié)深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7的后端與地面的距離；距離傳感器16安裝于仿形地輪15的滾動(dòng)軸上；所述株行間除草裝置包括株行間除草機(jī)構(gòu)12、8個(gè)除草爪齒14、主軸24、編碼盤19、軌道圓盤29、爪齒控制塊30、底圓盤33和外殼31。株行間除草機(jī)構(gòu)支架13和液壓馬達(dá)安裝座9固定于深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7的后端，株行間除草機(jī)構(gòu)支架13上安裝有株行間除草機(jī)構(gòu)12，安裝在液壓馬達(dá)安裝座9上的液壓馬達(dá)10通過萬向節(jié)11與株行間除草機(jī)構(gòu)12相連接，除草爪齒14安裝在株行間除草機(jī)構(gòu)12上，液壓馬達(dá)10的旋轉(zhuǎn)動(dòng)カ通過萬向節(jié)11傳遞至株行間除草機(jī)構(gòu)12的主軸24實(shí)現(xiàn)除草爪齒14的轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸24上套有右同步帶輪23，編碼盤19的旋轉(zhuǎn)軸上套有左同步帶輪21，右同步帶輪23的轉(zhuǎn)動(dòng)通過同步帶22準(zhǔn)確傳動(dòng)至左同步帶輪21，編碼盤19的外殼安裝于固定在頂端固定架27的編碼盤安裝座20上，編碼盤19用于測量主軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)角度。軌道圓盤29與頂端固定架27通過螺絲緊固于一體,均不隨主軸24旋轉(zhuǎn)。主軸24上套有安裝于軸承臺(tái)座內(nèi)的主軸下軸承28和主軸上軸承26，主軸下軸承28位于軌道圓盤29的下端，主軸上軸承26位于頂端固定架27的上端，主軸24上固定有主軸緊固螺母25，使得主軸24僅能旋轉(zhuǎn)而不能上下移動(dòng)。底圓盤33通過底圓盤鍵34和底圓盤緊固螺絲35固定于主軸24的底部。位于底圓盤33上方的控制塊滑動(dòng)座32通過控制塊滑動(dòng)座鍵36安裝于主軸24上，爪齒控制塊30置于控制塊滑動(dòng)座32上，控制塊滑動(dòng)座鍵36確?？刂茐K滑動(dòng)座32隨主軸24、底圓盤33和除草爪齒14同步旋轉(zhuǎn)。8根除草爪齒14的中部通過銷38與底圓盤33連接，除草爪齒14的頂端為長槽形孔，均通過銷38與爪齒控制塊30連接形成8個(gè)關(guān)節(jié)。每根除草爪齒14可繞各自的銷38轉(zhuǎn)動(dòng)，除草爪齒14通過銷38和底圓盤33、爪齒控制塊30 —起隨主軸24旋轉(zhuǎn)；外殼31的頂端固定于頂端固定架27上，株行間除草機(jī)構(gòu)12的轉(zhuǎn)動(dòng)部件均被罩于外殼31內(nèi)。
每個(gè)爪齒控制塊30與控制塊滑動(dòng)座32采用梯形槽配合。每個(gè)爪齒控制塊30可獨(dú)自在控制塊滑動(dòng)座32的徑向方向上進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)爪齒控制塊30向控制塊滑動(dòng)座32中心方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以拉動(dòng)除草爪齒14的頂端向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，除草爪齒14中部繞銷38轉(zhuǎn)動(dòng)使除早爪齒14的尖ゑ而向外運(yùn)動(dòng)；相反，當(dāng)爪齒控制塊30向控制塊滑動(dòng)座32中心方向的反方向運(yùn)動(dòng)吋，除草爪齒14的尖端向內(nèi)運(yùn)動(dòng)。所述爪齒控制塊30上裝有一個(gè)沿軌滾動(dòng)軸承37，沿軌滾動(dòng)軸承37與軌道圓盤29相契合，沿軌滾動(dòng)軸承37隨著主軸24的轉(zhuǎn)動(dòng)沿著軌道圓盤29的軌道內(nèi)壁滾動(dòng)。所述軌道圓盤29上有兩條軌道；一條為圓形軌道A ;另一條軌道B位于軌道圓盤29的右半部分，是由一段圓弧軌道和兩段直線軌道組成的軌道，其中圓弧軌道的半徑與圓形軌道A的半徑一致，但圓心位置從圓形軌道A圓心平移了一定距離，再通過兩段直線軌道與圓形軌道A相切；在圓形軌道A和軌道B的分離處安裝有切換軌道器39 ;在圓形軌道A和軌道B的合并處安裝有合軌器41 ;軌道切換控制座40安裝于切換軌道器39上，它是控制切換軌道器39位置切換的驅(qū)動(dòng)カ作用點(diǎn)。沿軌滾動(dòng)軸承37在軌道內(nèi)沿軌道內(nèi)壁順時(shí)鐘滾動(dòng)，當(dāng)沿軌滾動(dòng)軸承37在圓形軌道A內(nèi)運(yùn)行吋，除草爪齒14的尖端在地面的運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線，可實(shí)現(xiàn)株行間除草，因此稱軌道A為除草軌道；當(dāng)沿軌滾動(dòng)軸承37在軌道B內(nèi)運(yùn)行吋，除草爪齒14的尖端不能進(jìn)入株間區(qū)域，可以保護(hù)作物苗不受除草爪齒14的傷害，因此可以將軌道B稱為避苗軌道。除草爪齒14是否進(jìn)入株間區(qū)域由沿軌滾動(dòng)軸承37運(yùn)行的軌道決定，而沿軌滾動(dòng)軸承37的運(yùn)行軌道由切換軌道器39決定。切換軌道器39上有一段與圓形軌道A半徑相同的弧形軌道，當(dāng)在軌道切換控制座40上施加作用力控制切換軌道器39撥動(dòng)至圓弧軌道與圓形軌道A結(jié)合時(shí)，形成ー個(gè)平滑的圓形軌道，此時(shí)沿軌滾動(dòng)軸承37在主軸24旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下沿圓形軌道內(nèi)壁滾動(dòng)，除草爪齒14的除草區(qū)域?yàn)橹觊g和行間。當(dāng)切換軌道器39撥動(dòng)至圓弧軌道與軌道B即避苗軌道連接吋，圓形軌道A的左半部分與避苗軌道連通，此時(shí)沿軌滾動(dòng)軸承37在主軸24旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下沿左半部分圓形軌道壁和右半部分避苗軌道滾動(dòng)，除草爪齒14尖端不進(jìn)入株間區(qū)域，避開作物苗。沿軌滾動(dòng)軸承37從圓形軌道的右半部分或避苗軌道運(yùn)動(dòng)到圓形軌道A和避苗軌道合并處附近時(shí)，合軌器41由沿軌滾動(dòng)軸承37自動(dòng)撥動(dòng)形成平滑軌道使沿軌滾動(dòng)軸承37平穩(wěn)進(jìn)入圓形軌道A的左半部分；當(dāng)從圓形軌道的右半部分進(jìn)入左半部分時(shí)，合軌器41撥至下方，合并處形成一段平滑的圓形軌道；當(dāng)從避苗軌道進(jìn)入圓形軌道左半部分時(shí)，合軌器41撥至上方，合并處形成一段直線軌道，其兩端分別與圓形軌道和避苗軌道相切。
權(quán)利要求
1.一種智能化株行間機(jī)械除草機(jī)，其特征在于包括機(jī)架、作物識別機(jī)器視覺系統(tǒng)、橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)、深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和株行間除草裝置； 所述機(jī)架的一端固定有三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)，除草機(jī)通過所述三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)與農(nóng)用拖拉機(jī)的三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)相連接，由農(nóng)用拖拉機(jī)來牽引除草機(jī)前行；機(jī)架的左右兩邊分別設(shè)有左車輪和右車輪； 所述作物識別機(jī)器視覺系統(tǒng)包括攝像機(jī)和圖像處理器，圖像處理器從攝像機(jī)上獲取作物圖像，經(jīng)圖像處理后將作物信息提供給橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)和株行間除草裝置，攝像機(jī)和圖像處理器置于固定在機(jī)架上的支架上； 所述橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)包括橫移補(bǔ)償平行機(jī)構(gòu)、液壓油缸和控制器，橫移補(bǔ)償平行機(jī)構(gòu)安裝于機(jī)架的另一端，液壓油缸與橫移補(bǔ)償平行機(jī)構(gòu)的相鄰兩邊相連接；控制器與液壓油缸相連接，用于控制液壓油缸的伸長量或縮短量； 所述深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、深度調(diào)節(jié)手柄、仿形地輪和距離傳感器，深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與橫移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)相連接；深度調(diào)節(jié)手柄的螺桿穿過深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的螺紋孔，其末端與仿形地輪的支架相連接，深度調(diào)節(jié)手柄用于調(diào)節(jié)深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的后端與地面的距離；距離傳感器安裝于仿形地輪的滾動(dòng)軸上； 所述株行間除草裝置包括株行間除草機(jī)構(gòu)和除草爪齒，株行間除草機(jī)構(gòu)支架和液壓馬達(dá)安裝座固定于深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的后端，株行間除草機(jī)構(gòu)支架上安裝有株行間除草機(jī)構(gòu)，安裝在液壓馬達(dá)安裝座上的液壓馬達(dá)通過萬向節(jié)與株行間除草機(jī)構(gòu)相連接，除草爪齒安裝于株行間除草機(jī)構(gòu)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能化株行間機(jī)械除草機(jī)，其特征在于所述株行間除草機(jī)構(gòu)包括主軸、編碼盤和軌道圓盤，主軸上套有右同步帶輪，編碼盤的旋轉(zhuǎn)軸上套有左同步帶輪，右同步帶輪與左同步帶輪之間通過同步帶連接以實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼盤的外殼安裝于固定在頂端固定架的編碼盤安裝座上，編碼盤用于測量主軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)角度；軌道圓盤與頂端固定架通過螺絲緊固于一體，均不隨主軸旋轉(zhuǎn)；主軸上套有安裝于軸承臺(tái)座內(nèi)的主軸下軸承和主軸上軸承,主軸下軸承位于軌道圓盤的下端,主軸上軸承位于頂端固定架的上端，主軸上固定有主軸緊固螺母，使得主軸僅能旋轉(zhuǎn)而不能上下移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的智能化株行間機(jī)械除草機(jī)，其特征在于所述株行間除草機(jī)構(gòu)包括爪齒控制塊和底圓盤，底圓盤通過底圓盤鍵和底圓盤緊固螺絲固定于主軸的底部；位于底圓盤上方的控制塊滑動(dòng)座通過控制塊滑動(dòng)座鍵安裝于主軸上，爪齒控制塊置于控制塊滑動(dòng)座上，控制塊滑動(dòng)座鍵用于確?？刂茐K滑動(dòng)座隨主軸、底圓盤和除草爪齒同步旋轉(zhuǎn)；除草爪齒的中部通過銷與底圓盤連接，除草爪齒的頂端為長槽形孔，通過銷與爪齒控制塊連接形成關(guān)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化株行間機(jī)械除草機(jī)，其特征在于所述爪齒控制塊與控制塊滑動(dòng)座采用梯形槽配合，每個(gè)爪齒控制塊可獨(dú)自在控制塊滑動(dòng)座的徑向方向上進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能化株行間機(jī)械除草機(jī)，其特征在于所述爪齒控制塊上裝有一個(gè)沿軌滾動(dòng)軸承，沿軌滾動(dòng)軸承與軌道圓盤相契合，沿軌滾動(dòng)軸承隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)沿著軌道圓盤的軌道內(nèi)壁滾動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能化株行間機(jī)械除草機(jī)，其特征在于所述軌道圓盤上有兩條軌道；一條為圓形軌道A;另一條軌道B位于軌道圓盤的右半部分，是由一段圓弧軌道和兩段直線軌道組成的軌道，其中圓弧軌道的半徑與圓形軌道A的半徑一致，但圓心位置從圓形軌道A圓心平移了一定距離，再通過兩段直線軌道與圓形軌道A相切；在圓形軌道A和軌道B的分離處安裝有切換軌道器；在圓形軌道A和軌道B的合并處安裝有合軌器；軌道切換控制座安裝于切換軌道器上，用于控制切換軌道器的位置切換。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能化株行 間機(jī)械除草機(jī)，其特征在于所述株行間除草機(jī)構(gòu)包括外殼，外殼的頂端固定于頂端固定架上，株行間除草機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件均被罩于外殼內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種智能化株行間機(jī)械除草機(jī)，包括機(jī)架、作物識別機(jī)器視覺系統(tǒng)、橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)、深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和株行間除草裝置。該智能化株行間機(jī)械除草機(jī)通過機(jī)架上的三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)與農(nóng)用拖拉機(jī)的三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)連接，由拖拉機(jī)牽引前行；作物識別機(jī)器視覺系統(tǒng)用于提取作物行信息、每顆作物位置信息；橫移補(bǔ)償控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)株行間除草裝置跟隨作物行；深度調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于控制除草爪齒的入土深度，仿形地輪用于控制除草爪齒的入土深度一致；株行間除草裝置用于控制每根除草爪齒是進(jìn)入株間區(qū)域還是避讓作物。本發(fā)明對牽引拖拉機(jī)跟蹤作物行精度的要求低，可以減少株行間除草裝置對除草機(jī)器人或牽引拖拉機(jī)高精度跟蹤作物行的依賴性。
文檔編號A01B39/18GK102612874SQ20121006011
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者嚴(yán)乙桉, 張智剛, 張龍, 曾山, 羅錫文, 胡煉, 臧英, 陳雄飛 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)