CN107912089A - 株间行间机械除草装置 - Google Patents

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Abstract

株间行间机械除草装置属农业机械技术领域，本发明中摄像头固接于主架Ⅰ中前横梁的下平面正中间，图像数据处理系统固接于主架Ⅰ中中间横梁的上平面正中间，株间除草装置Ⅱ中的横向移动系统固定板固接于主架Ⅰ中中间横梁的后平面；行间除草装置Ⅲ中左除草铲K的铲柄头Ⅰ固接于主架Ⅰ中后横梁的后平面的左部，行间除草装置Ⅲ中右除草铲J的铲柄头Ⅱ固接于主架Ⅰ中后横梁的后平面的右部；本发明能同时清除株间和行间杂草，株间除草率高，伤苗率低，还可根据不同作物的株距调整和更换不同大小刀盘，大大提高了机具对不同作物除草作业的通用性，行间除草铲柄能提高除草铲作业过程中的振动性能，减少作业阻力。

Description

株间行间机械除草装置
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，具体涉及株间行间机械除草装置。
背景技术
现在除草方法除了广为人们所熟悉的人工用手拔草、喷施除草剂除草，还有利用生物技术、农业防除、物理加热杂草等方法。因为应用化学除草剂消除杂草是一种高效的、便捷的除草手段，现在仍然是一种比较普遍被农民所采用的除草方法，事实表明：喷施化学农药虽然可以消除杂草，但是很大程度上不仅对土地、环境造成了污染，而且也影响了农作物的质量，对人体健康造成很大的危害。另外几种除草方法因为一些成本问题和条件限制也未大面积推广应用，随着国家和公众越来越关注食品安全，注重有机农业的发展，机械除草方法成为当前研究的热点。
国内外关于机械除草的报道有很多，如刷状除草装置(Kouwenhoven,1997)、指形除草装置(Leinonen et al.,2004)，但这些机具都难以有效控制株间区域的杂草。Osnabrueck Univesity与Amazone Werke联合开发了八爪摆线锄株间除草装置，可清除作物周围半径18mm外的杂草，但机具适应性差，稍有调整不当将会对作物造成损伤，同时机具受土壤影响较大，因为不能避免较大土块损伤作物(Dedousis,2007)。其他相关报道有缺口圆盘锄(Tillett et al.,2008)、转齿除草装置(Griepentrog,2006)和八爪式株间除草装置(张朋举等,2010)，以上除草机具虽都有一些实验报道，但牵引拖拉机跟踪行走的精度不够，至今仍无成熟的株间行间除草机具。
总体来说，与化学除草相比，现有的机械除草的方法存在一系列问题，如作物苗间与秧苗附近杂草较难铲除、伤苗严重、除净率低、作业效率低、行间除草阻力大等。如何精准、高效地利用机械方法除去作物株间和行间杂草，同时最大程度的降低伤苗率并提高作业效率，需要更深层次的研究。
发明内容
本发明的目的是解决现有机械除草机的伤苗率高、杂草去除不干净、作业效率低、行间除草阻力大等问题，提供了一种株间行间机械除草装置，可根据不同作物的根系范围更换不同大小的刀盘，提高株间除草适应性和通用性；同时特殊设计的行间除草铲柄能够有效改善除草部件作业过程中的振动性能，降低作业阻力。
本发明由主架Ⅰ、株间除草装置Ⅱ、行间除草装置Ⅲ、摄像头1和图像数据处理系统2组成，株间除草装置Ⅱ负责株间杂草的清理，行间除草装置Ⅲ进行行间杂草的清理。其中:摄像头1固接于主架Ⅰ中前横梁3的下平面正中间，用于实时拍照作物和杂草情况，并形成图像；图像数据处理系统2固接于主架Ⅰ中中间横梁4的上平面正中间，用于接收摄像头1传来的图像，进行数据处理识别作物位置信息，进而控制株间除草装置Ⅱ的作业；株间除草装置Ⅱ中的横向移动系统固定板11固接于主架Ⅰ中中间横梁4的后平面；行间除草装置Ⅲ中左除草铲K的铲柄头Ⅰ32固接于主架Ⅰ中后横梁8的后平面的左部，行间除草装置Ⅲ中右除草铲J的铲柄头Ⅱ39固接于主架Ⅰ中后横梁8的后平面的右部。
所述的主架Ⅰ由前横梁3、中间横梁4、左纵梁5、左限深轮6、速度传感器7、后横梁8、右纵梁9和右限深轮10组成，其中：前横梁3、中间横梁4和后横梁8依次排列，前横梁3、中间横梁4和后横梁8两侧固接左纵梁5和右纵梁9，形成“日”字形；左限深轮6连接于左纵梁5的左侧，速度传感器7固接于左限深轮6，用于实时检测机具的作业速度，为株间除草装置Ⅱ提供速度数据；右限深轮10连接于右纵梁9的右侧。
左限深轮6和右限深轮10的作用是调整和控制除草作业部件的入土深度。
所述的株间除草装置Ⅱ由横向移动系统固定板11、丝杠12、左丝杠座13、左光杆座14、光杆15、旋转电机固定板16、左除草部件旋转电机17、左转轴联轴器18、左转轴19、左除草刀盘20、右除草刀盘21、右转轴22、右转轴联轴器23、右除草部件旋转电机24、右光杆座25、横向驱动电机26、丝杠联轴器27、右丝杠座28、左直线轴承29、右直线轴承30和丝杠螺母31组成，丝杠12中部与丝杠螺母31螺纹连接，丝杠12左端与左丝杠座13活动连接，丝杠12近右端与右丝杠座28活动连接，丝杠12右端经丝杠联轴器27与横向驱动电机26的输出轴连接。
左丝杠座13固接于横向移动系统固定板11左上部，右丝杠座28固接于横向移动系统固定板11右上部。
左除草部件旋转电机17、左转轴联轴器18、左转轴19和左除草刀盘20自上而下顺序排列，其中左转轴19下端与左除草刀盘20固接，左转轴19上端经左转轴联轴器18与左除草部件旋转电机17的输出轴连接。
右除草部件旋转电机24、右转轴联轴器23、右转轴22和右除草刀盘21自上而下顺序排列，其中右转轴22下端与右除草刀盘21固接，右转轴22上端经右转轴联轴器23与右除草部件旋转电机24的输出轴连接。
左除草刀盘20和右除草刀盘21具有完全相同的结构，均为椭圆形刀盘，半长轴为b(100mm≤b≤150mm)，半短轴为a(50mm≤a≤100mm)。在静止状态时左除草刀盘20和右除草刀盘21为点接触，且两者的长轴位于一条直线上。可根据不同的作物的大小选择不同尺寸的刀盘。
光杆15中部与左直线轴承29和右直线轴承30滑动连接，光杆15左端与左光杆座14固接，光杆15右端与右光杆座25固接，左光杆座14固接于横向移动系统固定板11左下部，右光杆座25固接于横向移动系统固定板11右下部。
旋转电机固定板16上部与丝杠螺母31固接，旋转电机固定板16下部与左直线轴承29和右直线轴承30固接，旋转电机固定板16左部与左除草部件旋转电机17底座固接，旋转电机固定板16右部与右除草部件旋转电机24底座固接。
丝杠12和光杆15均与横向移动系统固定板11上下边平行。
所述的行间除草装置Ⅲ由左除草铲K和右除草铲J组成，左除草铲K和右除草铲J结构相同，方向相反，其中左除草铲K由铲柄头Ⅰ32、铲柄Ⅰ33、铲柄尾Ⅰ34、铲尖Ⅰ35组成，铲柄Ⅰ33上端连接铲柄头Ⅰ32，铲柄头Ⅰ32上设有上孔Ⅰe；铲柄Ⅰ33下端连接铲柄尾Ⅰ34,铲柄尾Ⅰ34上设有下孔Ⅰf；铲柄头Ⅰ32与铲柄尾Ⅰ34成直角，铲尖Ⅰ35固接于铲柄尾Ⅰ34。
右除草铲J由铲尖Ⅱ36、铲柄尾Ⅱ37、铲柄Ⅱ38和铲柄头Ⅱ39组成，铲柄Ⅱ38上端连接铲柄头Ⅱ39，铲柄头Ⅱ39上设有上孔Ⅱh；铲柄Ⅱ38下端连接铲柄尾Ⅱ37,铲柄尾Ⅱ37上设有下孔Ⅱg；铲柄头Ⅱ39与铲柄尾Ⅱ37成直角，铲尖Ⅱ36固接于铲柄尾Ⅱ37。
左除草铲K和右除草铲J
左除草铲K和右除草铲J均由实心圆钢加工而成，其中心线形状如下所述，其中：铲柄头Ⅰ32和铲柄头Ⅱ39为垂直直线段AB；铲柄尾Ⅰ34和铲柄尾Ⅱ37为水平直线段FG；铲柄Ⅰ33和铲柄Ⅱ38由螺旋曲线段BC、直线过度段CD、圆弧过度段DE、仿生曲线段EF组成，且顺序连接，螺旋曲线段BC的方程为：
其中：x为前进方向的反方向，y为竖直向上，z为垂直xy面向左，r为螺旋曲线的半径，2πk为螺距。
直线过渡段CD的长度为10-15cm；圆弧过度段DE为直径25-40cm的圆弧，且弧度为45°-60°；仿生曲线段EF的方程为：y＝0.445x+0.009x2+0.025x3-0.001x40cm≤x≤12cm。
螺旋曲线段BC的B点与铲柄头Ⅰ32和铲柄头Ⅱ39中垂直直线段AB的B点重合，仿生曲线段EF的F点与铲柄尾Ⅰ34和铲柄尾Ⅱ37中水平直线段FG的F点重合。
所述图像数据处理系统2对株间除草装置Ⅱ的控制需满足下列公式：
其中：l为除草刀盘长轴到保护圆中心的距离，v为机具作业速度，t为刀盘绕过保护圆的时间，π为圆周率，ω为除草刀盘的旋转角速度，a为除草刀盘的短半轴，b为除草刀盘的长半轴，d’为作物保护圆直径。
株间除草装置Ⅱ的工作原理及设计方法：
图像数据处理系统2接收摄像头1传来的图像，通过数据处理识别出作物的中心，并以该中心为圆心自动形成直径为d’的一个保护圆(由于不同作物的根茎分布直径不同，故不同作物的保护圆直径d’是不同的)，确保该圆范围内不被除草部件清理。同时，根据作物的位置信息，规划左除草刀盘20和右除草刀盘21中心点的移动路径，控制横向驱动电机26、左除草部件旋转电机17和右除草部件旋转电机24的旋转角速度和旋转时间。从而实现对株间范围进行除草，同时避让作物，减少伤苗。
为保证株间除草率最高，要求左除草刀盘20和右除草刀盘21在旋转过程中始终与保护圆相切，则所述图像数据处理系统2对株间除草装置Ⅱ的控制需满足下列公式：
其中：l为除草刀盘长轴到保护圆中心的距离，v为机具作业速度，t为刀盘绕过保护圆的时间，π为圆周率，w为除草刀盘的旋转角速度，a为除草刀盘的短半轴，b为除草刀盘的长半轴，d’为作物保护圆直径。
本发明株间行间机械除草装置，能够同时清除株间和行间杂草。株间除草装置Ⅱ能够准确识别作物，并自动形成一个作物保护圆，规划除草刀盘的移动路径，控制除草部件旋转电机的旋转角速度和旋转时间，提高株间除草率，减少伤苗。同时，可根据不同作物的株距调整和更换不同大小刀盘，大大提高了机具对不同作物除草作业的通用性。行间除草装置Ⅲ中的除草铲柄是模仿马犬自然站立状态下的腿部曲线设计的，能够提高除草铲作业过程中的振动性能，减少作业阻力。综上，本发明株间行间机械除草装置解决了现有机械除草机的伤苗率高、杂草去除不干净、作业效率低、行间除草阻力大等问题。
附图说明
图1为株间行间机械除草装置轴测图
图2为株间行间机械除草装置俯视图
图3为主架主视图
图4为株间除草装置轴侧图
图5为株间除草装置横向移动系统图
图6为行间除草装置中除草铲Ⅰ的轴侧图
图7为行间除草装置中除草铲Ⅱ的轴侧图
图8为除草铲柄结构示意图
图9为除草铲柄螺旋曲线段示意图
图10为株间除草工作原理图
图11为除草刀盘与保护圆的运动学关系图
其中：Ⅰ.主架 Ⅱ.株间除草装置 Ⅲ.行间除草装置 J.右除草铲 K.左除草铲 1.摄像头 2.图像数据处理系统 3.前横梁 4.中间横梁 5.左纵梁 6.左限深轮 7.速度传感器 8.后横梁 9.右纵梁 10.右限深轮 11.横向移动系统固定板 12.丝杠 13.左丝杠座14.左光杆座 15.光杆 16.旋转电机固定板 17.左除草部件旋转电机 18.左转轴联轴器19.左转轴 20.左除草刀盘 21.右除草刀盘 22.右转轴 23.右转轴联轴器 24.右除草部件旋转电机 25.右光杆座 26.横向驱动电机 27.丝杠联轴器 28.右丝杠座 29.左直线轴承30.右直线轴承 31.丝杠螺母 32.铲柄头Ⅰ 33.铲柄Ⅰ 34.铲柄尾Ⅰ 35.铲尖Ⅰ 36.铲尖Ⅱ37.铲柄尾Ⅱ 38.铲柄Ⅱ 39.铲柄头Ⅱ e.上孔Ⅰ f.下孔Ⅰ g.下孔Ⅱ h.上孔Ⅱ
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
如图1和图2所示，本发明所述的株间行间机械除草装置，其特征在于：由主架Ⅰ、株间除草装置Ⅱ、行间除草装置Ⅲ、摄像头1和图像数据处理系统2组成。株间除草装置Ⅱ负责株间杂草的清理，行间除草装置Ⅲ进行行间杂草的清理。
所述的摄像头1固接于主架Ⅰ中前横梁3的下平面正中间，垂直向下安装，用于实时拍照作物和杂草情况，并形成图像；图像数据处理系统2固接于主架Ⅰ中中间横梁4的上平面正中间，用于接收摄像头1传来的图像，进行数据处理识别作物位置信息，进而控制株间除草装置Ⅱ的作业；株间除草装置Ⅱ中的横向移动系统固定板11固接于主架Ⅰ中中间横梁4的后平面，行间除草装置Ⅲ中左除草铲K的铲柄头Ⅰ32固接于主架Ⅰ中后横梁8的后平面的左部，行间除草装置Ⅲ中右除草铲J的铲柄头Ⅱ39固接于主架Ⅰ中后横梁8的后平面的右部。
如图3所示，所述的主架Ⅰ由前横梁3、中间横梁4、左纵梁5、左限深轮6、速度传感器7、后横梁8、右纵梁9和右限深轮10组成，其中前横梁3、中间横梁4和后横梁8依次排列，前横梁3、中间横梁4和后横梁8两侧固接左纵梁5和右纵梁9，形成“日”字形；左限深轮6连接于左纵梁5的左侧，速度传感器7固接于左限深轮6，用于实时检测机具的作业速度，为株间除草装置Ⅱ提供速度数据；右限深轮10连接于右纵梁9的右侧。左限深轮6和右限深轮10的作用是调整和控制除草作业部件的入土深度。
如图4和图5所示，所述的株间除草装置Ⅱ由横向移动系统固定板11、丝杠12、左丝杠座13、左光杆座14、光杆15、旋转电机固定板16、左除草部件旋转电机17、左转轴联轴器18、左转轴19、左除草刀盘20、右除草刀盘21、右转轴22、右转轴联轴器23、右除草部件旋转电机24、右光杆座25、横向驱动电机26、丝杠联轴器27、右丝杠座28、左直线轴承29、右直线轴承30和丝杠螺母31组成，其中丝杠12中部与丝杠螺母31螺纹连接，丝杠12左端与左丝杠座13活动连接，丝杠12右端与右丝杠座28活动连接，丝杠12右端经丝杠联轴器27与横向驱动电机26的输出轴连接。
左丝杠座13固接于横向移动系统固定板11左上部，右丝杠座28固接于横向移动系统固定板11右上部。
左除草部件旋转电机17、左转轴联轴器18、左转轴19和左除草刀盘20自上而下顺序排列，其中左转轴19下端与左除草刀盘20固接，左转轴19上端经左转轴联轴器18与左除草部件旋转电机17的输出轴连接。
右除草部件旋转电机24、右转轴联轴器23、右转轴22和右除草刀盘21自上而下顺序排列，其中右转轴22下端与右除草刀盘21固接，右转轴22上端经右转轴联轴器23与右除草部件旋转电机24的输出轴连接。
光杆15中部与左直线轴承29和右直线轴承30滑动连接，光杆15左端与左光杆座14通过顶丝固定，光杆15右端与右光杆座25通过顶丝固定，左光杆座14固接于横向移动系统固定板11左下部，右光杆座25固接于横向移动系统固定板11右下部。
旋转电机固定板16上部与丝杠螺母31固接，旋转电机固定板16下部与左直线轴承29和右直线轴承30固接，旋转电机固定板16左部与左除草部件旋转电机17底座固接，旋转电机固定板16右部与右除草部件旋转电机24底座固接。
丝杠12和光杆15均与横向移动系统固定板11上下边平行。
左除草刀盘20和右除草刀盘21具有完全相同的结构，均为椭圆形刀盘，半长轴为b(100mm≤b≤150mm)，半短轴为a(50mm≤a≤100mm)。在静止状态时左除草刀盘20和右除草刀盘21为点接触，且两者的长轴位于一条直线上。可根据不同的作物的大小选择不同尺寸的刀盘。
如图2所示，所述的行间除草装置Ⅲ由左除草铲K和右除草铲J组成，左除草铲K和右除草铲J结构相同，方向相反，其中如图6所示，所述的左除草铲K由铲柄头Ⅰ32、铲柄Ⅰ33、铲柄尾Ⅰ34、铲尖Ⅰ35组成，铲柄Ⅰ33上端连接铲柄头Ⅰ32，铲柄头Ⅰ32上设有上孔Ⅰe；铲柄Ⅰ33下端连接铲柄尾Ⅰ34,铲柄尾Ⅰ34上设有下孔Ⅰf；铲柄头Ⅰ32与铲柄尾Ⅰ34成直角，铲尖Ⅰ35固接于铲柄尾Ⅰ34。
如图7所示，所述的右除草铲J由铲尖Ⅱ36、铲柄尾Ⅱ37、铲柄Ⅱ38和铲柄头Ⅱ39组成，铲柄Ⅱ38上端连接铲柄头Ⅱ39，铲柄头Ⅱ39上设有上孔Ⅱh；铲柄Ⅱ38下端连接铲柄尾Ⅱ37,铲柄尾Ⅱ37上设有下孔Ⅱg；铲柄头Ⅱ39与铲柄尾Ⅱ37成直角，铲尖Ⅱ36固接于铲柄尾Ⅱ37；
如图8和图9所示，所述的左除草铲K和右除草铲J由实心圆钢加工而成，其中心线形状如下所述，其中：铲柄头Ⅰ32和铲柄头Ⅱ39为垂直直线段AB；铲柄尾Ⅰ34和铲柄尾Ⅱ37为水平直线段FG；铲柄Ⅰ33和铲柄Ⅱ38由螺旋曲线段BC、直线过度段CD、圆弧过度段DE、仿生曲线段EF组成，且顺序连接，螺旋曲线段BC的方程为：
其中：其中：x为前进方向的反方向，y为竖直向上，z为垂直xy面向左，r为螺旋曲线的半径，2πk为螺距。
直线过渡段CD的长度为10-15cm；圆弧过度段DE为直径25-40cm的圆弧，且弧度为45°-60°。仿生曲线段EF的方程为：y＝0.445x+0.009x2+0.0253x3-0.001x4(0cm≤x≤12cm)。
螺旋曲线段BC的B点与铲柄头Ⅰ32和铲柄头Ⅱ39中垂直直线段AB的B点重合，仿生曲线段EF的F点与铲柄尾Ⅰ34和铲柄尾Ⅱ37中水平直线段FG的F点重合。
株间除草装置Ⅱ的工作原理及设计方法：
参阅图10，图像数据处理系统2接收摄像头1传来的图像，通过数据处理识别出作物的中心，并以该中心为圆心自动形成直径为d’的一个保护圆(由于不同作物的根茎分布直径不同，故不同作物的保护圆直径d’是不同的)，确保该圆范围内不被除草部件清理。同时，根据作物的位置信息，规划左除草刀盘20和右除草刀盘21中心点的移动路径，控制横向驱动电机26、左除草部件旋转电机17和右除草部件旋转电机24的旋转角速度和旋转时间。从而实现对株间范围进行除草，同时避让作物，减少伤苗。
参阅图11，为保证株间除草率最高，要求左除草刀盘20和右除草刀盘21在旋转过程中始终与保护圆相切，则所述图像数据处理系统2对株间除草装置Ⅱ的控制需满足下列公式：
其中：l为除草刀盘长轴到保护圆中心的距离，v为机具作业速度，t为刀盘绕过保护圆的时间，π为圆周率，w为除草刀盘的旋转角速度，a为除草刀盘的短半轴，b为除草刀盘的长半轴，d’为作物保护圆直径。

Claims (5)

1.一种株间行间机械除草装置，其特征在于：由主架(Ⅰ)、株间除草装置(Ⅱ)、行间除草装置(Ⅲ)、摄像头(1)和图像数据处理系统(2)组成，其中:摄像头(1)固接于主架(Ⅰ)中前横梁(3)的下平面正中间；图像数据处理系统(2)固接于主架(Ⅰ)中中间横梁(4)的上平面正中间；株间除草装置(Ⅱ)中的横向移动系统固定板(11)固接于主架(Ⅰ)中中间横梁(4)的后平面；行间除草装置(Ⅲ)中左除草铲(K)的铲柄头Ⅰ(32)固接于主架(Ⅰ)中后横梁(8)的后平面的左部，行间除草装置(Ⅲ)中右除草铲(J)的铲柄头Ⅱ(39)固接于主架(Ⅰ)中后横梁(8)的后平面的右部。
2.按权利要求1所述的株间行间机械除草装置，其特征在于：所述的主架(Ⅰ)由前横梁(3)、中间横梁(4)、左纵梁(5)、左限深轮(6)、速度传感器(7)、后横梁(8)、右纵梁(9)和右限深轮(10)组成，其中：前横梁(3)、中间横梁(4)和后横梁(8)依次排列，前横梁(3)、中间横梁(4)和后横梁(8)两侧固接左纵梁(5)和右纵梁(9)，形成“日”字形；左限深轮(6)连接于左纵梁(5)的左侧，速度传感器(7)固接于左限深轮(6)；右限深轮(10)连接于右纵梁(9)的右侧。
3.按权利要求1所述的株间行间机械除草装置，其特征在于：所述的株间除草装置(Ⅱ)由横向移动系统固定板(11)、丝杠(12)、左丝杠座(13)、左光杆座(14)、光杆(15)、旋转电机固定板(16)、左除草部件旋转电机(17)、左转轴联轴器(18)、左转轴(19)、左除草刀盘(20)、右除草刀盘(21)、右转轴(22)、右转轴联轴器(23)、右除草部件旋转电机(24)、右光杆座(25)、横向驱动电机(26)、丝杠联轴器(27)、右丝杠座(28)、左直线轴承(29)、右直线轴承(30)和丝杠螺母(31)组成，丝杠(12)中部与丝杠螺母(31)螺纹连接，丝杠(12)左端与左丝杠座(13)活动连接，丝杠(12)近右端与右丝杠座(28)活动连接，丝杠(12)右端经丝杠联轴器(27)与横向驱动电机(26)的输出轴连接；左丝杠座(13)固接于横向移动系统固定板(11)左上部，右丝杠座(28)固接于横向移动系统固定板(11)右上部；左除草部件旋转电机(17)、左转轴联轴器(18)、左转轴(19)和左除草刀盘(20)自上而下顺序排列，其中左转轴(19)下端与左除草刀盘(20)固接，左转轴(19)上端经左转轴联轴器(18)与左除草部件旋转电机(17)的输出轴连接；右除草部件旋转电机(24)、右转轴联轴器(23)、右转轴(22)和右除草刀盘(21)自上而下顺序排列，其中右转轴(22)下端与右除草刀盘(21)固接，右转轴(22)上端经右转轴联轴器(23)与右除草部件旋转电机(24)的输出轴连接；光杆(15)中部与左直线轴承(29)和右直线轴承(30)滑动连接，光杆(15)左端与左光杆座(14)固接，光杆(15)右端与右光杆座(25)固接，左光杆座(14)固接于横向移动系统固定板(11)左下部，右光杆座(25)固接于横向移动系统固定板(11)右下部；旋转电机固定板(16)上部与丝杠螺母(31)固接，旋转电机固定板(16)下部与左直线轴承(29)和右直线轴承(30)固接，旋转电机固定板(16)左部与左除草部件旋转电机(17)底座固接，旋转电机固定板(16)右部与右除草部件旋转电机(24)底座固接；丝杠(12)和光杆(15)均与横向移动系统固定板(11)上下边平行。
4.按权利要求1所述的株间行间机械除草装置，其特征在于：所述的行间除草装置(Ⅲ)由左除草铲(K)和右除草铲(J)组成，左除草铲(K)和右除草铲(J)结构相同，方向相反，其中左除草铲(K)由铲柄头Ⅰ(32)、铲柄Ⅰ(33)、铲柄尾Ⅰ(34)、铲尖Ⅰ(35)组成，铲柄Ⅰ(33)上端连接铲柄头Ⅰ(32)，铲柄头Ⅰ(32)上设有上孔Ⅰ(e)；铲柄Ⅰ(33)下端连接铲柄尾Ⅰ(34),铲柄尾Ⅰ(34)上设有下孔Ⅰ(f)；铲柄头Ⅰ(32)与铲柄尾Ⅰ(34)成直角，铲尖Ⅰ(35)固接于铲柄尾Ⅰ(34)；右除草铲(J)由铲尖Ⅱ(36)、铲柄尾Ⅱ(37)、铲柄Ⅱ(38)和铲柄头Ⅱ(39)组成，铲柄Ⅱ(38)上端连接铲柄头Ⅱ(39)，铲柄头Ⅱ(39)上设有上孔Ⅱ(h)；铲柄Ⅱ(38)下端连接铲柄尾Ⅱ(37),铲柄尾Ⅱ(37)上设有下孔Ⅱ(g)；铲柄头Ⅱ(39)与铲柄尾Ⅱ(37)成直角，铲尖Ⅱ(36)固接于铲柄尾Ⅱ(37)；左除草铲(K)和右除草铲(J)的中心线形状如下所述，其中：铲柄头Ⅰ(32)和铲柄头Ⅱ(39)为垂直直线段AB；铲柄尾Ⅰ(34)和铲柄尾Ⅱ(37)为水平直线段FG；铲柄Ⅰ(33)和铲柄Ⅱ(38)由螺旋曲线段BC、直线过度段CD、圆弧过度段DE、仿生曲线段EF组成，且顺序连接，螺旋曲线段BC的方程为：
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msup> <mi>x</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>=</mo> <msup> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>z</mi> <mo>=</mo> <mn>2</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mi>k</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>arctan</mi> <mfrac> <mi>y</mi> <mi>x</mi> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
其中：x为前进方向的反方向，y为竖直向上，z为垂直xy面向左，r为螺旋曲线的半径，2πk为螺距；直线过渡段CD的长度为10-15cm；圆弧过度段DE为直径25-40cm的圆弧，且弧度为45°-60°；仿生曲线段EF的方程为：y＝0.445x+0.009x2+0.025x3-0.001x4(0cm≤x≤12cm)；
螺旋曲线段BC的B点与铲柄头Ⅰ(32)和铲柄头Ⅱ(39)中垂直直线段AB的B点重合，仿生曲线段EF的F点与铲柄尾Ⅰ(34)和铲柄尾Ⅱ(37)中水平直线段FG的F点重合。
5.按权利要求1所述的株间行间机械除草装置，其特征在于：所述图像数据处理系统(2)对株间除草装置(Ⅱ)的控制需满足下列公式：
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>2</mn> <mi>l</mi> <mo>=</mo> <mi>v</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>=</mo> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>b</mi> <mo>=</mo> <mi>a</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <msup> <mi>d</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
其中：l为除草刀盘长轴到保护圆中心的距离，v为机具作业速度，t为刀盘绕过保护圆的时间，π为圆周率，ω为除草刀盘的旋转角速度，a为除草刀盘的短半轴，b为除草刀盘的长半轴，d’为作物保护圆直径。
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