CN107343494A - 农用智能除草系统及除草方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种农用智能除草系统及除草方法，所述系统包括：控制中心、控制装置、行走装置、除草装置、监控装置；控制中心通过无线方式与所述控制装置连接；控制装置与所述行走装置和除草装置连接；监控装置与所述控制中心无线连接。本发明的农用智能除草系统通过传感器系统来检测杂草的密度和高度，然后由控制装置设置除草装置的除草速度和高度，通过实时的变换除草速度和高度，达到除草的目标，提高了产品的使用效率，降低对产品的损耗，监控系统能监控除草区域环境、除草质量和障碍物情况，使控制中心能合理调整行走路径，提高了除草效果。

Description

农用智能除草系统及除草方法

技术领域

本发明涉及农用智能除草系统技术领域，尤其是一种农用智能除草系统及除草方法。

背景技术

现有的农业机械化发展越来越快，科技种田、机械化种田、智能化种田的需求越来越高，特别是智能装置领域的快速发展，农业领域智能装置的应用也越来越广泛，在智能装置除草的应用中，现有技术大多是利用智能装置喷洒除草剂，由于使用化学除草剂会造成土壤抗药性增强、耕作地力下降、食品与水源环境污染等问题，不利于可持续发展和绿色发展的方向，对于智能装置的机械式除草则既能解决杂草的危害，又能达到不污染土壤环境的问题，但是现有技术的智能装置除草存在着如下问题：

一是除草效率不高，除草的精准度不够，特别是除草的标准不高；

二是行走路径控制不灵活，智能装置行走方向的改变只能依赖于人工控制；

三是机器设备的运用不科学，容易造成损坏现象；

因此，现有技术需要改进。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种农用智能除草系统及除草方法，所述农用智能除草系统包括：

控制中心、控制装置、行走装置、除草装置、监控装置；

所述控制中心通过无线方式与所述控制装置连接，所述控制中心向控制装置发送控制参数信息，并通过接收监控装置的监控画面，监控农用智能除草系统的行走状态、行走路径、除草状态，通过人工方式调整除草装置的控制参数；

所述控制装置与所述行走装置和除草装置连接，所述控制装置用于接收控制中心的控制参数，并将控制参数作用于行走装置和除草装置，控制行走装置的行走路径、行走状态和除草装置的除草状态；

所述行走装置在所述控制装置设定的程序下，按照设定的行走路径、行走步长进行行走，所述行走装置驱动所述除草装置工作；

所述除草装置在所述控制装置的控制下进行启动和停止工作，所述除草装置由所述行走装置提供动力驱动，所述除草装置按照控制装置设定的除草深度、转速、感应灵敏度进行除草；

所述监控装置与所述控制中心无线连接，用于实时采集除草装置、行走装置的状态。

在基于本发明上述农用智能除草系统的另一个实施例中，所述除草装置包括：传感器系统、除草升降控制器、除草叶片、控制电机；

所述传感器系统与所述控制装置连接，所述传感器系统用于监测当前地面上的杂草状况，传感器系统将杂草高度和密度信息发送至控制装置，控制装置根据杂草高度和密度信息，控制所述除草升降控制器的升降高度，除草叶片的旋转速度和控制电机的开启；

当传感器系统检测到当前地面上杂草的高度超过设定阈值时，所述控制装置向控制电机发送启动指令，控制电机启动，开始进行除草操作；

所述除草升降控制器在控制装置的控制下调整高度，所述控制装置根据传感器系统检测的杂草高度、密度信息，控制除草升降控制器的高度，杂草的密度越高，除草升降控制器的高度越高，杂草高度越高，除草升降控制器的高度越高；

所述除草叶片设置在所述除草升降控制器的底端，所述除草叶片设置多片，在所述控制装置的控制下进行旋转除草，在除草作业时，除草叶片进行顺时针旋转，所述除草叶片的旋转速度设置由控制装置根据传感器系统采集的杂草密度有关，杂草密度越大，除草叶片的旋转速度越快。

在基于本发明上述农用智能除草系统的另一个实施例中，所述控制装置包括：主控单元、行走控制单元、除草控制单元、通讯单元；

所述主控单元与所述行走控制单元、除草控制单元、通讯单元连接，通过所述通讯单元与所述控制中心通讯，主控单元将控制中心的控制指令解析，将对应的解析数据发送至行走控制单元或除草控制单元；

所述主控单元接收除草装置采集的杂草信息，接收行走装置采集的行走状态信息，并根据杂草信息和行走状态信息向除草控制单元和行走控制单元发送控制信号；

所述行走控制单元接收所述主控单元的控制信号，并控制行走装置的行走动作；

所述除草控制单元接收所述主控单元的控制信号，并控制所述除草装置的除草作业；

所述通讯单元用于与控制中心进行信息交换。

在基于本发明上述农用智能除草系统的另一个实施例中，所述行走装置包括：行走机械单元、定位单元；

所述行走机械单元在所述控制装置的控制下行走，所述控制装置向所述行走机械单元发送控制指令包括：行走方向、行走速度、行走路径；

所述定位单元用于定位当前农用智能除草系统的位置信息，并将位置信息发送至控制装置，控制装置通过与所述控制中心设定的行走路径进行对比，调整更新当前农用智能除草系统的行走路径；

所述行走机械单元为所述除草装置提供动力驱动。

在基于本发明上述农用智能除草系统的另一个实施例中，所述传感器系统设置多个，分别设置在农用智能除草系统的下部。

在基于本发明上述农用智能除草系统的另一个实施例中，所述监控装置为监控摄像头，所述监控摄像头设置多个，分别设置在农用智能除草系统的上部、下部、前侧、后侧、左侧、右侧；

安装在上部的监控摄像头设置不少于1个，用于监控远方位图像和农用智能除草系统上部图像，所述安装在上部的监控摄像头360度旋转；

安装在下部的监控摄像头设置多个，用于监控地面图像信息，使控制中心实施掌握农用智能除草系统的站立点地理环境；

安装在前侧的监控摄像头设置多个，用于监控农用智能除草系统前方的图像，使控制中心根据前方图像状况，调整农用智能除草系统的行走路径；

安装在后侧的监控摄像头设置多个，用于监控农用智能除草系统走过后的图像，实时检查除草效果；

安装在左侧和右侧的监控摄像头各不少于1个，用于采集农用智能除草系统左右两侧的图像，发现障碍物，并由控制中心调整农用智能除草系统的行走路径。

在基于本发明上述农用智能除草系统的另一个实施例中，所述除草升降控制器的底端设置旋转轴，所述除草升降控制器控制所述旋转轴的高度；

所述除草叶片安装在所述旋转轴的底端，除草叶片的旋转速度与旋转轴的旋转速度一致，所述旋转轴与所述控制电机连接，所述控制装置设定所述控制电机的转动速度，并驱动所述旋转轴在控制电机设定转动速度的控制下旋转。

基于本发明的另一个实施例中，公开了一种农用智能除草系统除草的方法，包括：

控制中心设定农用智能除草系统的行走速度、行走路径、行走方向的控制信息，并将控制信息发送至控制装置；

控制装置解析控制中心的指令，并将控制指令分别发送至行走装置和除草装置；

除草装置检测当前位置的杂草信息，并将杂草信息发送至控制装置；

控制装置设定除草控制参数，控制除草装置的除草高度、除草速度，并启动除草装置；

控制装置根据除草装置实时监控农用智能除草系统当前的杂草参数，实时更新调整除草装置的除草控制参数；

监控装置监控农用智能除草系统周边环境，行走装置监控农用智能除草系统的位置信息，并将周边环境信息和位置信息发送至控制中心，控制中心修正农用智能除草系统的行走路径。

在基于本发明上述农用智能除草系统的除草方法的另一个实施例中，所述除草装置检测当前位置的杂草信息包括：杂草的高度、杂草的密度；

所述杂草的密度越大，所述除草装置的旋转速度越快；

所述杂草的高度越高，所述除草装置的除草高度越高。

在基于本发明上述农用智能除草系统的除草方法的另一个实施例中，所述除草装置在同一地点进行除草时，其除草控制参数受除草装置检测的当前杂草状况变化；

杂草在清除过程中，随着杂草高度的降低，下一次除草的过程中，除草装置的高度也降低，依次循环，直至杂草高度降低到设定的高度值。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的农用智能除草系统通过传感器系统来检测杂草的密度和高度，然后由控制装置设置除草装置的除草速度和高度，通过实时的变换除草速度和高度，达到除草的目标，提高了产品的使用效率，降低对产品的损耗，监控系统能监控除草区域环境、除草质量和障碍物情况，使控制中心能合理调整行走路径，提高了除草效果，本发明的结构简单，可实现除草的无人化操作，同时，监控中心可同时监控多台农用智能除草系统同时工作，实现了系统化、集成化的工作。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为本发明的农用智能除草系统的一个实施例的结构示意图。

图2为本发明的农用智能除草系统的除草装置的一个实施例的结构示意图。

图3为本发明的农用智能除草系统的控制装置的一个实施例的结构示意图。

图4为本发明的农用智能除草系统的行走装置的一个实施例的结构示意图。

图5为本发明的农用智能除草系统的除草方法的一个实施例的流程图。

图中：1控制中心、2控制装置、21主控单元、22行走控制单元、23除草控制单元、24通讯单元、3行走装置、31行走机械单元、32定位单元、4除草装置、41传感器系统、42除草升降控制器、43除草叶片、44控制电机、5监控装置。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明的农用智能除草系统一个实施例的结构示意图，如图1所示，该实施例的农用智能除草系统包括：

控制中心1、控制装置2、行走装置3、除草装置4、监控装置5；

所述控制中心1通过无线方式与所述控制装置2连接，所述控制中心1向控制装置2发送控制参数信息，并通过接收监控装置2的监控画面，监控农用智能除草系统的行走状态、行走路径、除草状态，通过人工方式调整除草智能装置的控制参数；

所述控制装置2与所述行走装置3和除草装置4连接，所述控制装置2用于接收控制中心1的控制参数，并将控制参数作用于行走装置3和除草装置4，控制行走装置2的行走路径、行走状态和除草装置3的除草状态；

所述行走装置3在所述控制装置2设定的程序下，按照设定的行走路径、行走步长进行行走，所述行走装置3驱动所述除草装置4工作；

所述除草装置4在所述控制装置2的控制下进行启动和停止工作，所述除草装置4由所述行走装置3提供动力驱动，所述除草装置4按照控制装置2设定的除草深度、转速、感应灵敏度进行除草；

所述监控装置5与所述控制中心1无线连接，用于实时采集除草装置、行走装置的状态。

图2为本发明的农用智能除草系统的除草装置的一个实施例的结构示意图，如图2所示，所述除草装置4包括：传感器系统41、除草升降控制器42、除草叶片43、控制电机44；

所述传感器系统41与所述控制装置2连接，所述传感器系统41用于监测当前地面上的杂草状况，传感器系统41将杂草高度和密度信息发送至控制装置2，控制装置2根据杂草高度和密度信息，控制所述除草升降控制器42的升降高度，除草叶片43的旋转速度和控制电机44的开启；

当传感器系统41检测到当前地面上杂草的高度超过设定阈值时，所述控制装置2向控制电机44发送启动指令，控制电机44启动，开始进行除草操作；

所述除草升降控制器42在控制装置2的控制下调整高度，所述控制装置2根据传感器系统41检测的杂草高度、密度信息，控制除草升降控制器42的高度，杂草的密度越高，除草升降控制器42的高度越高，杂草高度越高，除草升降控制器42的高度越高，对于又高又密的杂草，除草装置4先剪除杂草的上端部分，传感器系统41检测到剪除过的杂草后，其高度变低，因此，除草升降控制器42的高度也随之降低，由于杂草的下端密度高于上端密度，因此，除草叶片43的旋转速度变快，这样使杂草清除更加彻底高效，又能保护除草装置4的使用安全，不被损坏。

所述除草叶片43设置在所述除草升降控制器42的底端，所述除草叶片43设置多片，在所述控制装置2的控制下进行旋转除草，在除草作业时，除草叶片43进行顺时针旋转，所述除草叶片43的旋转速度设置由控制装置2根据传感器系统41采集的杂草密度有关，杂草密度越大，除草叶片43的旋转速度越快。

图3为本发明的农用智能除草系统的控制装置的一个实施例的结构示意图，如图3所示，所述控制装置2包括：主控单元21、行走控制单元22、除草控制单元23、通讯单元24；

所述主控单元21与所述行走控制单元22、除草控制单元23、通讯单元24连接，通过所述通讯单元24与所述控制中心1通讯，主控单元21将控制中心1的控制指令解析，将对应的解析数据发送至行走控制单元22或除草控制单元23；

所述主控单元21接收除草装置4采集的杂草信息，接收行走装置3采集的行走状态信息，并根据杂草信息和行走状态信息向除草控制单元22和行走控制单元23发送控制信号；

所述行走控制单元22接收所述主控单元21的控制信号，并控制行走装置3的行走动作；

所述除草控制单元23接收所述主控单元21的控制信号，并控制所述除草装置4的除草作业；

所述通讯单元24用于与控制中心1进行信息交换。

图4为本发明的农用智能除草系统的行走装置的一个实施例的结构示意图，如图4所示，所述行走装置3包括：行走机械单元31、定位单元32；

所述行走机械单元31在所述控制装置2的控制下行走，所述控制装置2向所述行走机械单元31发送控制指令包括：行走方向、行走速度、行走路径；

所述定位单元32用于定位当前农用智能除草系统的位置信息，并将位置信息发送至控制装置2，控制装置2通过与所述控制中心1设定的行走路径进行对比，调整更新当前农用智能除草系统的行走路径；

所述行走机械单元31为所述除草装置4提供动力驱动。

所述传感器系统41设置多个，分别设置在农用智能除草系统的下部。

所述监控装置5为监控摄像头，所述监控摄像头设置多个，分别设置在农用智能除草系统的上部、下部、前侧、后侧、左侧、右侧；

安装在上部的监控摄像头设置不少于1个，用于监控远方位图像和农用智能除草系统上部图像，所述安装在上部的监控摄像头360度旋转；

安装在下部的监控摄像头设置多个，用于监控地面图像信息，使控制中心1实施掌握农用智能除草系统的站立点地理环境；

安装在前侧的监控摄像头设置多个，用于监控农用智能除草系统前方的图像，使控制中心1根据前方图像状况，调整农用智能除草系统的行走路径；

安装在后侧的监控摄像头设置多个，用于监控农用智能除草系统走过后的图像，实时检查除草效果；

安装在左侧和右侧的监控摄像头各不少于1个，用于采集农用智能除草系统左右两侧的图像，发现障碍物，并由控制中心1调整农用智能除草系统的行走路径。

所述除草升降控制器42的底端设置旋转轴，所述除草升降控制器42控制所述旋转轴的高度；

所述除草叶片43安装在所述旋转轴的底端，除草叶片43的旋转速度与旋转轴的旋转速度一致，所述旋转轴与所述控制电机44连接，所述控制装置2设定所述控制电机44的转动速度，并驱动所述旋转轴在控制电机44设定转动速度的控制下旋转。

图5为本发明的农用智能除草系统的除草方法的一个实施例的流程图，如图5所示，所述农用智能除草系统除草的方法包括：

10，控制中心1设定农用智能除草系统的行走速度、行走路径、行走方向的控制信息，并将控制信息发送至控制装置2；

20，控制装置2解析控制中心的指令，并将控制指令分别发送至行走装置3和除草装置4；

30，除草装置4检测当前位置的杂草信息，并将杂草信息发送至控制装置2；

40，控制装置2设定除草控制参数，控制除草装置4的除草高度、除草速度，并启动除草装置4；

50，控制装置2根据除草装置4实时监控农用智能除草系统当前的杂草参数，实时更新调整除草装置4的除草控制参数；

60，监控装置5监控农用智能除草系统周边环境，行走装置3监控农用智能除草系统的位置信息，并将周边环境信息和位置信息发送至控制中心1，控制中心1修正农用智能除草系统的行走路径。

所述除草装置4检测当前位置的杂草信息包括：杂草的高度、杂草的密度；

所述杂草的密度越大，所述除草装置的旋转速度越快；

所述杂草的高度越高，所述除草装置4的除草高度越高。

所述除草装置4在同一地点进行除草时，其除草控制参数受除草装置检测的当前杂草状况变化；

杂草在清除过程中，随着杂草高度的降低，下一次除草的过程中，除草装置4的高度也降低，依次循环，直至杂草高度降低到设定的高度值。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种农用智能除草系统，其特征在于，包括：

控制中心、控制装置、行走装置、除草装置、监控装置；

所述控制中心通过无线方式与所述控制装置连接，所述控制中心向控制装置发送控制参数信息，并通过接收监控装置的监控画面，监控农用智能除草系统的行走状态、行走路径、除草状态，通过人工方式调整除草装置的控制参数；

所述控制装置与所述行走装置和除草装置连接，所述控制装置用于接收控制中心的控制参数，并将控制参数作用于行走装置和除草装置，控制行走装置的行走路径、行走状态和除草装置的除草状态；

所述行走装置在所述控制装置设定的程序下，按照设定的行走路径、行走步长进行行走，所述行走装置驱动所述除草装置工作；

所述除草装置在所述控制装置的控制下进行启动和停止工作，所述除草装置由所述行走装置提供动力驱动，所述除草装置按照控制装置设定的除草深度、转速、感应灵敏度进行除草；

所述监控装置与所述控制中心无线连接，用于实时采集除草装置、行走装置的状态。

2.根据权利要求1所述的农用智能除草系统，其特征在于，所述除草装置包括：传感器系统、除草升降控制器、除草叶片、控制电机；

所述传感器系统与所述控制装置连接，所述传感器系统用于监测当前地面上的杂草状况，传感器系统将杂草高度和密度信息发送至控制装置，控制装置根据杂草高度和密度信息，控制所述除草升降控制器的升降高度，除草叶片的旋转速度和控制电机的开启；

当传感器系统检测到当前地面上杂草的高度超过设定阈值时，所述控制装置向控制电机发送启动指令，控制电机启动，开始进行除草操作；

所述除草升降控制器在控制装置的控制下调整高度，所述控制装置根据传感器系统检测的杂草高度、密度信息，控制除草升降控制器的高度，杂草的密度越高，除草升降控制器的高度越高，杂草高度越高，除草升降控制器的高度越高；

所述除草叶片设置在所述除草升降控制器的底端，所述除草叶片设置多片，在所述控制装置的控制下进行旋转除草，在除草作业时，除草叶片进行顺时针旋转，所述除草叶片的旋转速度设置由控制装置根据传感器系统采集的杂草密度有关，杂草密度越大，除草叶片的旋转速度越快。

3.根据权利要求1所述的农用智能除草系统，其特征在于，所述控制装置包括：主控单元、行走控制单元、除草控制单元、通讯单元；

所述主控单元与所述行走控制单元、除草控制单元、通讯单元连接，通过所述通讯单元与所述控制中心通讯，主控单元将控制中心的控制指令解析，将对应的解析数据发送至行走控制单元或除草控制单元；

所述主控单元接收除草装置采集的杂草信息，接收行走装置采集的行走状态信息，并根据杂草信息和行走状态信息向除草控制单元和行走控制单元发送控制信号；

所述行走控制单元接收所述主控单元的控制信号，并控制行走装置的行走动作；

所述除草控制单元接收所述主控单元的控制信号，并控制所述除草装置的除草作业；

所述通讯单元用于与控制中心进行信息交换。

4.根据权利要求1所述的农用智能除草系统，其特征在于，所述行走装置包括：行走机械单元、定位单元；

所述行走机械单元在所述控制装置的控制下行走，所述控制装置向所述行走机械单元发送控制指令包括：行走方向、行走速度、行走路径；

所述定位单元用于定位当前农用智能除草系统的位置信息，并将位置信息发送至控制装置，控制装置通过与所述控制中心设定的行走路径进行对比，调整更新当前农用智能除草系统的行走路径；

所述行走机械单元为所述除草装置提供动力驱动。

5.根据权利要求2所述的农用智能除草系统，其特征在于，所述传感器系统设置多个，分别设置在农用智能除草系统的下部。

6.根据权利要求1所述的农用智能除草系统，其特征在于，所述监控装置为监控摄像头，所述监控摄像头设置多个，分别设置在农用智能除草系统的上部、下部、前侧、后侧、左侧、右侧；

安装在上部的监控摄像头设置不少于1个，用于监控远方位图像和农用智能除草系统上部图像，所述安装在上部的监控摄像头360度旋转；

安装在下部的监控摄像头设置多个，用于监控地面图像信息，使控制中心实施掌握农用智能除草系统的站立点地理环境；

安装在前侧的监控摄像头设置多个，用于监控农用智能除草系统前方的图像，使控制中心根据前方图像状况，调整农用智能除草系统的行走路径；

安装在后侧的监控摄像头设置多个，用于监控农用智能除草系统走过后的图像，实时检查除草效果；

安装在左侧和右侧的监控摄像头各不少于1个，用于采集农用智能除草系统左右两侧的图像，发现障碍物，并由控制中心调整农用智能除草系统的行走路径。

7.根据权利要求2所述的农用智能除草系统，其特征在于，所述除草升降控制器的底端设置旋转轴，所述除草升降控制器控制所述旋转轴的高度；

所述除草叶片安装在所述旋转轴的底端，除草叶片的旋转速度与旋转轴的旋转速度一致，所述旋转轴与所述控制电机连接，所述控制装置设定所述控制电机的转动速度，并驱动所述旋转轴在控制电机设定转动速度的控制下旋转。

8.一种农用智能除草系统除草的方法，其特征在于，包括：

控制中心设定农用智能除草系统的行走速度、行走路径、行走方向的控制信息，并将控制信息发送至控制装置；

控制装置解析控制中心的指令，并将控制指令分别发送至行走装置和除草装置；

除草装置检测当前位置的杂草信息，并将杂草信息发送至控制装置；

控制装置设定除草控制参数，控制除草装置的除草高度、除草速度，并启动除草装置；

控制装置根据除草装置实时监控农用智能除草系统当前的杂草参数，实时更新调整除草装置的除草控制参数；

监控装置监控农用智能除草系统周边环境，行走装置监控农用智能除草系统的位置信息，并将周边环境信息和位置信息发送至控制中心，控制中心修正农用智能除草系统的行走路径。

9.根据权利要求8所述的农用智能除草系统的除草方法，其特征在于，所述除草装置检测当前位置的杂草信息包括：杂草的高度、杂草的密度；

所述杂草的密度越大，所述除草装置的旋转速度越快；

所述杂草的高度越高，所述除草装置的除草高度越高。

10.根据权利要求8所述的农用智能除草系统的除草方法，其特征在于，所述除草装置在同一地点进行除草时，其除草控制参数受除草装置检测的当前杂草状况变化；

杂草在清除过程中，随着杂草高度的降低，下一次除草的过程中，除草装置的高度也降低，依次循环，直至杂草高度降低到设定的高度值。