CN107926166A - 一种具有变轨避秧功能的机械除草机构 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种具有变轨避秧功能的机械除草机构，该装备包括支撑的铝质水平转台、具有变轨避秧功能模块、以及散状割尺机构所组成。通过电机提供动力，带动铝质水平转台，在此基础上，利用机器视觉进行田间苗草位姿的采集与分析，通过爪臂的多自由度运动实现变轨避秧功能，该机构有助于改善除草效果，提高株间除草率、减少伤苗率，以及保证土壤紧实度。
Description
技术领域：
本发明属于农业工程技术领域，是一种具有变轨避秧功能的机械除草机构。
背景技术：
利用余摆线轨迹机械除草机构，是利用其杆状弹齿水平旋转，转入苗间间隙损伤株间杂草，旋转的杆状弹齿末端插入土层，对土表进行扰动与梳理。随着除草机具沿垄行前进，杆状弹齿形成余摆运动轨迹，覆盖土层，实现区域杂草的清除。要求机械除草机构具有良好的切草性能，可划伤杂草茎叶。杆状弹齿跟随水平圆盘旋转，沿苗带垄行运动时，在地表形成余摆线轨迹覆盖杂草，通过扰动土层损伤杂草根系，实现区域杂草的有效清除。但是对于传统余摆线机械除草而言，在土表形成的余摆线轨迹形态参数固定，难以应对杂草种类多、区域性生长的特点；其次，靠近作物的杂草除净率低，但弹齿在转入株间间隙时距离作物太近，伤苗现象严重，并且传统弹齿运动形成平面轨迹，当运动到垄台时，弹齿端部会发生入土过深的情况，对土层扰动大，影响土壤紧实度，而经过深层划伤后的土壤紧实度下降，不利于植物根系与土壤进行物质与能量的交换；同时，由于杂草聚生形态不同，参数固定的弹齿机构形成固定齿迹形态，难以应对多变杂草区域的灭草需求，出现欠划伤、过划伤的情况。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，为了改善除草效果，提高株间除草率、减少伤苗率，以及保证土壤紧实度。提供一种简单可靠、具有变轨避秧功能的机械除草机构。通过电机提供动力，带动铝质水平转台，在此基础上，利用机器视觉进行田间苗草位姿的采集与分析，通过爪臂的多自由度运动实现变轨避秧功能。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种具有变轨避秧功能的机械除草机构，其特征在于，包括支撑作用的铝质水平转台(1)、具有变轨避秧功能模块(9)、以及伞状割尺机构(24)组成，其中，所述铝质水平转台(1)由轻质铝型材制成，用以支撑和整合各部分机构，直流伺服电机(7)连接在梯形丝杠(8)尾端，并固装在变轨避秧功能模块(9)末端的铝块水平机架台(11)处，丝杠滑块(16)两端铰接着第一阶连接杆(15)，在转动连接块(14)的一端铰接第一阶连接杆(15)，另一端铰接第二阶连接杆(13)。在铝块垂直机架台(17)两侧固装平面四杆机构止动杆(18)，固接在铝块垂直机架台(17)。平面四杆机构中间杆(19)与第二阶连接杆(13)铰接在连接板(20)上，连接板(20)外侧固装紧固板(21)，并且紧固板(21)与平面四杆机构中间杆(19)相连接，第二阶连接杆(13)可拉动平面四杆机构中间杆(19)、连接板(20)和紧固板(21)上下运动，用以实现竖直方向的运动，在连接板(20)内侧固接45°连接杆(12)，电磁推杆(10)置于45°连接杆(12)另一端。推杆连接轴(5)通过联轴器(6)固接在横向45°连接杆(3)，横向45°连接杆(3)另一端连接弹齿(2)，伞状割尺机构(24)位于弹齿(2)下方。利用圆柱形滑块(23)四面的顶丝(22)，用于固定圆柱形滑块(23)位置，用四个滑块连接杆(25)连接割尺(27)与圆柱形滑块(23)，圆柱形滑块(23)可在弹齿(2)的圆轴(29)上带动割尺(27)滑动，实现“伞状”收放，通过割尺连接杆(26)将割尺(27)与弹齿矩形块(28)连接在一起，弹齿矩形块(28)部分与圆轴(29)部分为以整体。
直流伺服电机(7)带动梯形丝杠(8)的丝杠滑块(16)运动，通过转动连接块(14)，将第二阶连接杆(13)与平面四杆机构中间杆(19)一起铰接在连接板(20)，在连接板(20)内侧固接45°连接杆(12)，电磁推杆(10)置于45°连接杆(12)另一端。
推杆连接轴(5)通过联轴器(6)固接在横向45°连接杆(3)，横向45°连接杆(3)与45°连接杆(12)所在平面垂直，横向45°连接杆(3)另一端连接弹齿(2)，伞状割尺机构(24)固定弹齿(2)下方。
利用圆柱形滑块(23)四面的顶丝(22)，用于固定圆柱形滑块(23)位置，用四个滑块连接杆(25)连接割尺(27)与圆柱形滑块(23)，圆柱形滑块(23)可在弹齿(2)的圆轴(29)上带动割尺(27)滑动，实现“伞状”收放，通过割尺连接杆(26)将割尺(27)与弹齿矩形块(28)连接在一起，弹齿矩形块(28)部分与圆轴(29)部分为以整体。
本发明与现有技术比较，有如下优点和有益效果：
一种具有变轨避秧功能的机械除草机构是一种基于视觉机械除草机构，其是以图像处理为基础，将机器视觉与智能改变余摆线轨迹功能集于一体，完成针对性较强的机械除草工作，很大程度上提高了除草效率、有效的降低伤苗率。
附图说明：
图1为本发明的整体图
图2为本发明的弹齿臂右视图
图3为本发明的变轨避秧模块左视图
图4为本发明的变轨避秧模块右视图
图5为本发明的变轨避秧模块底部图
图6为弹齿的伞状割尺机构整体图
图1中，1、铝质水平转台。
图2中，2、弹齿；3、横向45°连接杆；4、弹齿臂；5、推杆连接轴；6、联轴器；
图3中，7、直流伺服电机；8、梯形丝杠；9、变轨避秧功能模块；10、电磁推杆；11、铝块水平机架台。
图4中，12、45°连接杆；13、第二阶连接杆；14、转动连接块；15、第一阶连接杆；16、丝杠滑块；17、铝块垂直机架台；18、平面四杆机构止动杆；19、平面四杆机构中间杆；20、连接板。
图5中，19、平面四杆机构中间杆；21、紧固板。
图6中，22、顶丝；23、圆柱形滑块；24、伞状割尺机构；25、滑块连接杆；26、割尺连接杆；27、割尺；28、弹齿矩形块；29、圆轴。
具体实施方式：
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种具有变轨避秧功能的机械除草机构，其特征在于，包括支撑作用的铝质水平转台(1)、具有变轨避秧功能模块(9)、以及伞状割尺机构(24)组成，其中，所述铝质水平转台(1)由轻质铝型材制成，用以支撑和整合各部分机构，直流伺服电机(7)连接在梯形丝杠(8)尾端，并固装在变轨避秧功能模块(9)末端的铝块水平机架台(11)处，丝杠滑块(16)两端铰接着第一阶连接杆(15)，在转动连接块(14)的一端铰接第一阶连接杆(15)，另一端铰接第二阶连接杆(13)。在铝块垂直机架台(17)两侧固装平面四杆机构止动杆(18)，固接在铝块垂直机架台(17)。平面四杆机构中间杆(19)与第二阶连接杆(13)铰接在连接板(20)上，连接板(20)外侧固装紧固板(21)，并且紧固板(21)与平面四杆机构中间杆(19)相连接，第二阶连接杆(13)可拉动平面四杆机构中间杆(19)、连接板(20)和紧固板(21)上下运动，用以实现竖直方向的运动，在连接板(20)内侧固接45°连接杆(12)，电磁推杆(10)置于45°连接杆(12)另一端。推杆连接轴(5)通过联轴器(6)固接在横向45°连接杆(3)，横向45°连接杆(3)另一端连接弹齿(2)，伞状割尺机构(24)位于弹齿(2)下方。利用圆柱形滑块(23)四面的顶丝(22)，用于固定圆柱形滑块(23)位置，用四个滑块连接杆(25)连接割尺(27)与圆柱形滑块(23)，圆柱形滑块(23)可在弹齿(2)的圆轴(29)上带动割尺(27)滑动，实现“伞状”收放，通过割尺连接杆(26)将割尺(27)与弹齿矩形块(28)连接在一起，弹齿矩形块(28)部分与圆轴(29)部分为以整体。
直流伺服电机(7)带动梯形丝杠(8)的丝杠滑块(16)运动，通过转动连接块(14)，将第二阶连接杆(13)与平面四杆机构中间杆(19)一起铰接在连接板(20)，在连接板(20)内侧固接45°连接杆(12)，电磁推杆(10)置于45°连接杆(12)另一端。
推杆连接轴(5)通过联轴器(6)固接在横向45°连接杆(3)，横向45°连接杆(3)与45°连接杆(12)所在平面垂直，横向45°连接杆(3)另一端连接弹齿(2)，伞状割尺机构(24)固定弹齿(2)下方。
利用圆柱形滑块(23)四面的顶丝(22)，用于固定圆柱形滑块(23)位置，用四个滑块连接杆(25)连接割尺(27)与圆柱形滑块(23)，圆柱形滑块(23)可在弹齿(2)的圆轴(29)上带动割尺(27)滑动，实现“伞状”收放，通过割尺连接杆(26)将割尺(27)与弹齿矩形块(28)连接在一起，弹齿矩形块(28)部分与圆轴(29)部分为以整体。
在使用时，铝质水平转台(1)做旋转运动，带动三个弹齿臂(4)一起转动，弹齿(2)末端会插入土层，通过视觉识别到秧苗位置时，控制弹齿臂(4)做出相应动作，控制电磁推杆(10)做出伸出动作，由于电磁推杆(10)可以快速响应，可是实现紧急避苗。当每根弹齿臂(4)转到垄台处时，控制直流伺服电机(7)转动，带动梯形丝杠(8)的丝杠滑块(16)向直流伺服电机(7)方向运动，带动第一阶连接杆(15)、转动连接块(14)、第二阶连接杆(13)做出相应运动，第二阶连接杆(14)拉动连接板(20)与平面四杆机构中间杆(19)，45°连接杆(12)带动电磁推杆(10)及弹齿(2)向上方运动，控制直流伺服电机(7)转速，即可控制弹齿(2)末端沿着具有高度的垄台运动，实现运动轨迹的变化。
Claims (4)
1.一种具有变轨避秧功能的机械除草机构，其特征在于，包括支撑作用的铝质水平转台(1)、具有变轨避秧功能模块(9)、以及伞状割尺机构(24)组成，其中，所述铝质水平转台(1)由轻质铝型材制成，用以支撑和整合各部分机构，直流伺服电机(7)连接在梯形丝杠(8)尾端，并固装在变轨避秧功能模块(9)末端的铝块水平机架台(11)处，丝杠滑块(16)两端铰接着第一阶连接杆(15)，在转动连接块(14)的一端铰接第一阶连接杆(15)，另一端铰接第二阶连接杆(13)。在铝块垂直机架台(17)两侧固装平面四杆机构止动杆(18)，固接在铝块垂直机架台(17)。平面四杆机构中间杆(19)与第二阶连接杆(13)铰接在连接板(20)上，连接板(20)外侧固装紧固板(21)，并且紧固板(21)与平面四杆机构中间杆(19)相连接，第二阶连接杆(13)可拉动平面四杆机构中间杆(19)、连接板(20)和紧固板(21)上下运动，用以实现竖直方向的运动，在连接板(20)内侧固接45°连接杆(12)，电磁推杆(10)置于45°连接杆(12)另一端。推杆连接轴(5)通过联轴器(6)固接在横向45°连接杆(3)，横向45°连接杆(3)另一端连接弹齿(2)，伞状割尺机构(24)位于弹齿(2)下方。利用圆柱形滑块(23)四面的顶丝(22)，用于固定圆柱形滑块(23)位置，用四个滑块连接杆(25)连接割尺(27)与圆柱形滑块(23)，圆柱形滑块(23)可在弹齿(2)的圆轴(29)上带动割尺(27)滑动，实现“伞状”收放，通过割尺连接杆(26)将割尺(27)与弹齿矩形块(28)连接在一起，弹齿矩形块(28)部分与圆轴(29)部分为以整体。
2.根据权利要求1所述一种具有变轨避秧功能的机械除草机构，其特征在于，直流伺服电机(7)带动梯形丝杠(8)的丝杠滑块(16)运动，通过转动连接块(14)，将第二阶连接杆(13)与平面四杆机构中间杆(19)一起铰接在连接板(20)，在连接板(20)内侧固接45°连接杆(12)，电磁推杆(10)置于45°连接杆(12)另一端。
3.根据权利要求1所述一种具有变轨避秧功能的机械除草机构，其特征在于，推杆连接轴(5)通过联轴器(6)固接在横向45°连接杆(3)，横向45°连接杆(3)与45°连接杆(12)所在平面垂直，横向45°连接杆(3)另一端连接弹齿(2)，伞状割尺机构(24)固定弹齿(2)下方。
4.根据权利要求1所述一种具有变轨避秧功能的机械除草机构，其特征在于，利用圆柱形滑块(23)四面的顶丝(22)，用于固定圆柱形滑块(23)位置，用四个滑块连接杆(25)连接割尺(27)与圆柱形滑块(23)，圆柱形滑块(23)可在弹齿(2)的圆轴(29)上带动割尺(27)滑动，实现“伞状”收放，通过割尺连接杆(26)将割尺(27)与弹齿矩形块(28)连接在一起，弹齿矩形块(28)部分与圆轴(29)部分为以整体。
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| CN201711186825.7A CN107926166A (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 一种具有变轨避秧功能的机械除草机构 |
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| CN107926166A true CN107926166A (zh) | 2018-04-20 |
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| CN201711186825.7A Pending CN107926166A (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 一种具有变轨避秧功能的机械除草机构 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN107926166A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111955069A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-11-20 | 山东大学 | 一种仿形株间除草机构、除草装置及方法 |
-
2017
- 2017-11-24 CN CN201711186825.7A patent/CN107926166A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111955069A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-11-20 | 山东大学 | 一种仿形株间除草机构、除草装置及方法 |
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