CN214852858U - 一种适用于苗木试验田的除草设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及本发明属于农业智能装置领域，具体涉及一种适用于苗木试验田的除草设备，包括移动装置、除草粉碎装置、主控***、识别装置、定位***；所述主控***能够根据识别装置、定位***的识别定位结果规划除草区域、控制移动装置的移动路径及控制调整除草粉碎装置的动作。本发明通过识别装置、定位***的识别定位配合，能够规划除草区域、控制移动装置的移动路径及控制调整除草粉碎装置的动作，提高对不同种类杂草的除草适应性，适应苗木试验田的除草作业。

Description

一种适用于苗木试验田的除草设备

技术领域

本实用新型涉及农业智能技术领域，具体涉及苗木试验田用的除草设备。

背景技术

科研院所及高校苗木试验田除草一直是个难题。就苗木试验田来说,杂草的生长不仅与其争夺水分、养料、光照，还阻碍苗木的之间的通风效果，影响生长，影响作物产量、和品质。

传统的人工除草十分费时费力，为了提高除草效率，现有的除草设备主要分为手持类与机载类两种。手持类除草设备的除草路径由人走动来完成，比较灵活，但效率仍低。机载类除草设备虽然适合大规模化作业、效率高，但这些设备适应草坪这种修剪类作业，无法适应苗木试验田的除草作业。

并且，普通的田间杂草往往为一年生的禾本杂草，禾本杂草质地脆，并且为直秆，一般的除草设备可以完成除草任务。而对于苗木的试验田来说，除了一年生杂草外，还有多年生的藤蔓类杂草、灌木类的幼苗，也成为苗木用地杂草的组成部分。这类杂草不但具有一定韧性，而且植株形状不规则，普通除草装置难以有效清除这类杂草，对苗木试验田适应性差。

发明内容

基于以上种问题，本发明提供一种适用于苗木试验田的除草设备,以适用于苗木试验田的区域除草作业，能够根据识别出的杂草种类调整除草动作并规划路径，提高对不同杂草种类的除草能力,更加适应在苗木试验田内除草。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的一种适用于苗木试验田的除草设备，适用于苗木试验植株间杂草分布不规则的区域除草作业。

一种适用于苗木试验田的除草设备，包括移动装置,以及安装在移动装置的除草粉碎装置、控制***,其特征在于，

所述除草粉碎装置,包括多关节机械臂，及多关节机械臂下方的粉碎转轮；

所述多关节机械臂包分别连在主轴臂一端的第一作业臂、第二作业臂，第一作业臂前端设置旋转刀片，第二作业臂前端设置夹持臂；

所述除草粉碎装置、识别装置、移动装置分别与所述控制***连接。所述控制***能够识别出的杂草种类并根据识别出的杂草种类调控制调整草粉碎装置。

进一步的改进，所述移动装置采用三轮车架式设计，包括：

车架，安装有三个车轮，所述车轮的轮毂两侧均附加挡板，车架中部安装电动机及分动器；

前两个车轮之间安置差速器并由定位***控制，后轮可180度旋转。

进一步的改进，所述除草粉碎装置包括多关节机械臂，及多关节机械臂下方的粉碎转轮；

所述多关节机械臂包括主轴臂，主轴臂末端连接电机，主轴臂前端的旋转枢纽连接作业臂，左作业臂前端的旋转枢纽连接旋转刀片，右作业臂前端连接夹持臂，夹持臂内测附有弹性夹件；

所述调节除草粉碎装置的动作包括调节旋转刀片的摆动和转速、夹持臂的夹紧动作、夹持臂相对旋转刀片的位置。

进一步的改进，所述粉碎转轮安置在框架中下部，两侧用连接带连接末端的电机；

所述粉碎转轮辊轴、刀片、连接套、连接带，所述连接带与刀片之间安装防护板，刀片安置在连接套上，连接套固定在辊轴，末端的电机有线连接主控***。

进一步的改进，所述粉碎转轮下方还安装收集装置并与主控***连接，所述收集装置包括收集箱，所述收集箱尾部设自动开口，自动开口连接齿轮，收缩杆末端连接齿轮，前端连接弹簧套，弹簧套两端连接刮板。

进一步的改进，所述控制***包括主控***、植物识别***、定位***，所述定位***、植物识别***均安装在移动装置上，并分别与所述主控***连接。

所述植物识别***进行植物识别，将识别信息传至主控***，主控***经处后将信息传至定位***，定位***根据相应信息向移动装置发出操作指令，待移动到指定位置后，主控***对除草粉碎装置、收集装置发出指令。

进一步的改进，所述植物识别***包括摄像传感装置，所述摄像传感装置安装在移动装置的上部。

摄像传感装置进行信息采集，传输到植物识别***进行植物识别，锁定操作目标，将信息传至主控***，主控***发出操作指令到移动避障***，移动避障***控制移动装置准确无误的移动至操作目标。

进一步的改进，还设置检测报警***，所述检测报警***连接所述摄像传感装置、移动装置、除草粉碎装置、收集装置。

本发明的有益效果如下：

(1)两个作业臂分别设置了旋转刀片，夹持臂,能够根据识别出的杂草的不同种类，调整的除草粉碎装置的动作，提高对不同种类杂草的除草适应性。通过识别装置、定位***的识别定位配合，能够规划除草区域、控制移动装置的移动路径及控制调整除草粉碎装置的动作，能够适应苗木试验田的除草作业。

(2)移动装置采用三轮设计，后轮可180度旋转，方便在狭小范围内移动，轮毂侧都附加挡板、防护套有效防止杂物侵入，影响行动，轮毂设计的弹性装置可有效提高防侧翻能力。

(3)通过在除草粉碎装置下方设置收集装置，粉碎后直接落入收集装置，省去了人工对杂草的收集工作，由收集装置的刮板把杂草碎屑落至地面，有效提高土壤肥力。

(4)设置检测警报***可及时通知人们故障的发生，避免由工作停滞而带来不必要的损失，提高了农业生产的作业能力。

(5)本发明补充了现有农业区域除草技术的不足，解决了大规模除草后的后续除草工作，节省了人工与资金的消耗，减少了化学除草剂对自然的危害。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的主控***及检测报警***的结构示意图；

图2为本发明的检测警报***的结构示意图；

图3为本发明的外观结构示意图；

图4为本发明的摄像传感装置及上挡板块侧视图；

图5-1、5-2分别为本发明的除草粉碎装置前视图及顶视图；

图6-1、6-2分别为本发明的移动装置的顶视图及侧视图；

图7为本发明的收集装置的顶视图；

图中：1摄像传感装置、2除草粉碎装置、3收集装置、4移动装置、5防护板、6上挡板、1-1镜头载体、1-2镜头、2-1辊轴、2-2连接套、2-3旋转枢纽、2-4作业臂、2-5主轴臂、2-6旋转刀片、2-7夹持臂、3-1刮板、3-2弹簧套、3-3收缩杆、4-1轮胎、4-2电动机、4-3链条、4-4转轴、4-5骨架、4-6弹性装置、4-7挡板、6-1上挡板、6-2连接条、6-3防水板。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的认识此发明中的设计方案，下面结合实施例中的附图对此发明进行详细、完整的描述。

实施例1

本发明第一个实施例提供一种适用于苗木试验田的除草设备，如图1所示，展示了本申请装置之前的控制关系，包括移动装置、安装在移动装置的除草粉碎装置、主控***、所述移动装置还安装有识别装置、定位***，

识别装置包括相连的摄像传感装置、植物识别***，植物识别***连接主控***；定位***与移动装置及主控***连接；主控能够根据识别装置、定位***的识别定位结果规划除草区域、控制移动装置的移动路径及调整除草粉碎装置的动作姿势。

同时，还设置了检测预报***，检测报警***连接所述摄像传感装置、移动装置、除草粉碎装置、收集装置、基础电路装置。

所述基础电路装置设有充电电池，电能沿电线分两路，一路连接摄像传感装置、移动装置、除草粉碎装置、收集装置以及主控***、植物识别***、定位***、检测报警***，一路连接蓄电池，蓄电池有线连接摄像传感装置、移动装置、除草粉碎装置、收集装置以及主控***、植物识别***、定位***、检测报警***。图2展示了其中的基础电路部分，及报警信号的传输。

设置检测警报***可及时通知人们故障的发生，避免由工作停滞而带来不必要的损失，提高了农业生产的作业能力。

如图3所示，为本实施例的结构部分的整体示意图，包括摄像传感装置1、除草粉碎装置2、收集装置3、移动装置4、防护板5、上挡板6。

如图4所示，镜头1-2连接在镜头载体1-1，镜头载体安置在支柱，启动按钮连接基础电路装置，安置在外壳后，上挡板6-1安置在支柱顶部，由连接条6-2连接防水板6-3。

如图5-1与图5-2所示，为此发明的除草粉碎装置顶视图与前视图，辊轴2-1安置在两侧防护板，连接套2-2套在辊轴2-1上，粉碎刀片一一固定在连接套上，主轴臂2-5末端连接支柱，前端连接旋转枢纽2-3，旋转枢纽2-3连接作业臂2-4，左作业臂2-4前端经旋转枢纽2-3连接旋转刀片2-6，右作业臂2-4前端经旋转枢纽2-3连接夹持臂2-7。通过除草粉碎装置设置，配合识别装置，本实施例提供的除草装置能够精确识别杂草，并根据不同杂草种类调整除草动作，更加适应苗木试验田的除草作业。

识别装置的硬件部分采用摄像传感装置1，软件部分的识别***采用现有技术，如现有夸克浏览器、百度应用的拍照识别植物种类的功能，及形色app等，其识别***可以应用到本装置，实现识别苗木、杂草的功能。定位***包括对自身的GPS定位,及通过收集摄像传感装置的信息得到的苗木相对装置自身的相对定位，均为现有手段。

主控***根据植物识别***识别出的杂草种类，控制调整除草粉碎装置的动作。调节除草粉碎装置的动作包括调节旋转刀片的摆动和转速、夹持臂的夹紧动作、夹持臂相对旋转刀片的位置。

比如对于高秆类杂草，可以仅动作粉碎转轮，也可以摆动左作业臂带动旋转刀片并采用高转速，直接割草。对于藤蔓类杂草则需要夹持臂的辅助，夹持臂夹紧杂草后，与旋转刀片所在的左作业臂相向运动，实现切割。从而能够根据杂草的不同种类应用不同的除草粉碎装置的动作，提高区域除草能力。

如图6-1与图6-2所示，为此发明的移动装置顶视图与侧视图，骨架4-5连接轮胎4-1、电动机4-2、转轴4-4、弹性装置4-6、挡板4-7，挡板4-7安置在轮毂侧，轮毂与与骨架4-5间连接弹性装置4-6，电动机4-2放置在骨架4-5中部，电动机4-2由链条4-3连接转轴4-4，使后轮胎可180度旋转。

移动装置采用三轮设计，后轮可180度旋转，方便在狭小范围内移动，轮毂侧都附加挡板、防护套有效防止杂物侵入，影响行动，轮毂设计的弹性装置可有效提高除草装置的防侧翻能力。

如图7所示，为收集装置的构造图，收缩杆3-3连接弹簧套3-2，刮板3-1安置在弹簧套3-2两侧，刮板3-1顶端连接防磨损装置，方便刮板沿收集箱壁收缩，把杂草碎末落至地面上。

通过在除草粉碎装置下方设置收集装置，粉碎后直接落入收集装置，省去了人工对杂草的收集工作，由收集装置的刮板把杂草碎屑落至地面，有效提高土壤肥力。

除草装置的工作过程：

步骤1、记录作业土地的总区域，待确定作业区域后，由主控***计算出小区域作业面积及行走路线规划。

步骤2、进行作业前，由检测报警***对检测对象进行检测，检测无误后方才进入正式作业。

步骤3、进入作业区域后进行除草作业。

步骤3中包括：

步骤3.1、首先由摄像传感装置收集小区域内所有植物信息，将采集信息传至植物识别***进行植物识别，将识别出需要植株和非需要植株的信息传至主控***，主控***将需要植株的位置设置为禁止移动之处，再由非需要植株的中心位点计算出合适作业路线。

步骤3.2、将作业路线信息传至移动避障***进行精确定位移动，移动到指定植株中心位点后，主控***对执行单元发出操作指令，此时再结合摄像传感装置进行精确对杂草的识别及除草工作。

步骤3.3、对于识别出的普通高秆类杂草，仅驱动粉碎转轮进行除草；

或者，对于识别出的其他形状不规则的杂草，在主控***控制下，根据中心位点距离，探出主轴臂，达到指定长度后右作业臂上的夹持臂先固定植株，左作业臂上的旋转刀片对植株根部进行切割，切割完成后，主轴臂收回，粉碎转轮进行粉碎植株工作，粉碎后的植株碎末落至收集装置。

步骤3.5、完成植株粉碎工作后，再沿设计路线移至下一植株区域位置进行重复操作，待小区域的非需要植株全部操作完成后，再移至下一小区域进行重复操作。

本实例补充了现有农业区域除草技术的不足，解决了大规模除草后的后续除草工作，节省了人工与资金的消耗，减少了化学除草剂对自然的危害。

通过植物识别***与定位***相结合有效提高了识别、定位能力,并能根据路径规划够避开苗木。

显然，描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

尽管已经示出和描述了本发明的部分实施例，但显然此发明不限于上述实施例的细节，应将上述实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种适用于苗木试验田的除草设备，包括移动装置,以及安装在移动装置的除草粉碎装置、控制***、识别装置,其特征在于，

所述除草粉碎装置,包括多关节机械臂，及多关节机械臂下方的粉碎转轮；

所述多关节机械臂包分别连在主轴臂一端的第一作业臂、第二作业臂，第一作业臂前端设置旋转刀片，第二作业臂前端设置夹持臂；

所述除草粉碎装置、识别装置、移动装置分别与所述控制***连接。

2.如权利要求1所述的一种适用于苗木试验田的除草设备，其特征在于，所述移动装置采用三轮车架式设计，包括：

车架，安装有三个车轮，所述车轮的轮毂两侧均附加挡板，车架中部安装电动机及分动器；

前两个车轮之间安置差速器并由定位***控制，后轮可180度旋转。

3.如权利要求2所述的一种适用于苗木试验田的除草设备，其特征在于，所述粉碎转轮安置在框架中下部，两侧用连接带连接末端的电机。

4.如权利要求3所述的一种适用于苗木试验田的除草设备，其特征在于，所述粉碎转轮辊轴、刀片、连接套、连接带，所述连接带与刀片之间安装防护板，刀片安置在连接套上，连接套固定在辊轴，末端的电机有线连接主控***。

5.如权利要求4所述的一种适用于苗木试验田的除草设备，其特征在于，所述粉碎转轮下方还安装收集装置并与主控***连接，所述收集装置包括收集箱，所述收集箱尾部设自动开口，自动开口连接齿轮，收缩杆末端连接齿轮，前端连接弹簧套，弹簧套两端连接刮板。

6.如权利要求5所述的一种适用于苗木试验田的除草设备，其特征在于，所述控制***包括主控***、植物识别***、定位***，所述定位***、植物识别***均安装在移动装置上，并分别与所述主控***连接。

7.如权利要求6所述的一种适用于苗木试验田的除草设备，其特征在于，所述植物识别***包括摄像传感装置，所述摄像传感装置安装在移动装置的上部。

8.如权利要求7所述的一种适用于苗木试验田的除草设备，其特征在于，还设置检测报警***，所述检测报警***连接所述摄像传感装置、移动装置、除草粉碎装置、收集装置。

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