CN109328658A - 自动巡航的除草装置 - Google Patents

Abstract

一种自动巡航的除草装置，包括：主机机架，主机机架具有安装支臂，安装支臂呈X型布局设置，在安装支臂上设置有除草部件，除草部件包括有行走轮，于行走轮的外侧面上设置有用于对植被进行切割的锄板。本发明设置有主机机架，在主机机架上设置了驱动电机，由驱动电机驱动除草部件，控制系统包括有控制板、电子调速器以及信号接收器，控制板通过电子调速器对驱动电机进行控制。本发明由于利用自动巡航的除草装置实现自动机械化除草，其解决了人工成本高的问题。本发明的使用减少了除草剂的使用，降低了对于土壤的污染以及毒副作用。本发明实现了机械化除草，并且，设备结构简单尺寸较小，可用于短行距作物除草。

Description

自动巡航的除草装置

技术领域

本发明涉及农耕设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种自动巡航的除草装置。

背景技术

除草机械，是一种园林规划常用的草坪整理、修剪设备。

在现有技术中，一种典型的除草机结构如下：包括有车架，车架底部设置车轮，在车架上设置机械割草装置以及手柄。操作人员手持手柄推动车架按照修剪路径移动，在车架移动过程中，机械割草装置运行将草坪切割整齐。

上述的除草机在除草作业时，必须依靠操作人员手持推动才能够移动，这样会造成除草作业劳动强度的增加，以及除草成本的上涨。如果直接使用除草剂，则会造成环境污染问题。

综上所述，如何解决传统除草机所存在的除草作业劳动强度较大的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动巡航的除草装置，能够对农田自动除草。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自动巡航的除草装置，该自动巡航的除草装置包括：

主机机架，所述主机机架具有安装支臂，于所述安装支臂上设置有驱动电机，所述安装支臂设置有四个，四个所述安装支臂于所述主机机架上呈X型布局设置；

除草部件，所述除草部件包括有行走轮，于所述行走轮的外侧面上设置有用于对植被进行切割的锄板，所述锄板的一端与所述行走轮固定连接，所述锄板的另一端开设有除草刀刃，所述行走轮通过轮轴可转动地安装于所述安装支臂上，所述行走轮与所述驱动电机动力连接并由所述驱动电机提供行走以及除草切割动力；

控制系统，所述控制系统包括有控制板、电子调速器以及信号接收器，所述电子调速器与所述控制板电连接，所述信号接收器与所述电子调速器信号连接；

电源系统，所述电源系统包括有供电电源，所述供电电源与所述电子调速器电气连接并通过所述电子调速器向所述驱动电机、所述控制板提供电能；

定位系统，所述定位系统包括有GPS信号接收模组，所述GPS信号接收模组与所述控制板信号连接。

优选地，所述电源系统还包括有太阳能供电组件，所述太阳能供电组件包括有太阳能电池板、光伏控制器以及安装支架；所述太阳能电池板与所述光伏控制器连接，所述光伏控制器与所述供电电源连接；所述安装支架设置于所述主机机架上，所述太阳能电池板设置于所述安装支架上。

优选地，所述信号接收器包括有蓝牙通信模组和\或网络通信模组。

优选地，于所述行走轮上设置有多个锄板、所述锄板环绕所述行走轮的外侧面等间隔设置。

优选地，于同一根轮轴上设置有两个所述行走轮并形成有一组行走轮组，每一个所述安装支臂上均设置有一组所述行走轮组，所述驱动电机同时与同一组中的两个所述行走轮动力连接。

优选地，于所述安装支臂的末端设置有齿轮箱，于所述齿轮箱内设置有涡轮以及与所述涡轮啮合的蜗杆，所述驱动电机的电机轴插入至所述齿轮箱内并与所述涡轮连接，所述轮轴穿过所述齿轮箱、所述蜗杆套设于所述轮轴上，所述行走轮设置于所述轮轴的两端，所述驱动电机通过所述齿轮箱驱动所述轮轴旋转并带动所述行走轮联动。

优选地，所述主机机架为轻型金属主机机架，所述主机机架为一体式结构。

优选地，与所述信号接收器连接有天线。

优选地，所述供电电源为12V蓄电池。

通过上述结构设计，在本发明提供的自动巡航的除草装置中，其设置有主机机架，在主机机架上设置了驱动电机，由驱动电机驱动除草部件，控制系统包括有控制板、电子调速器以及信号接收器，控制板通过电子调速器对驱动电机进行控制。本发明由于利用自动巡航的除草装置实现自动机械化除草，其解决了人工成本高的问题。并且，本发明的使用减少了除草剂的使用，降低了对于土壤的污染以及毒副作用。本发明实现了机械化除草，并且，设备结构简单尺寸较小，可用于短行距作物除草。

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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明一实施例中自动巡航的除草装置的结构俯视示意图；

图2为本发明一实施例中安装有太阳能电池板的自动巡航的除草装置的结构俯视示意图；

图3为图2的A向(侧视)视图；

图4为图2的B向(主视)视图；

图5为本发明一实施例中控制系统的结构方框图。

附图标记说明：

安装支臂1、驱动电机2、行走轮3、锄板4、控制板5、电子调速器6、信号接收器7、供电电源8、太阳能电池板9、安装支架10、天线11。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1至图5，其中，图1为本发明一实施例中自动巡航的除草装置的结构俯视示意图；图2为本发明一实施例中安装有太阳能电池板的自动巡航的除草装置的结构俯视示意图；图3为图2的A向(侧视)视图；图4为图2的B向(主视)视图；图5为本发明一实施例中控制系统的结构方框图。

本发明提供了一种自动巡航的除草装置，用于实现机械化自动除草。

在本发明中，该自动巡航的除草装置包括如下组件：

1、主机机架

主机机架为本发明的主体结构，其用于本发明中其他组件的安装，因此，主机机架应当具有较高的结构强度。在本发明中，主机机架优选采用轻质金属材料制成，例如铝型材或者不锈钢管(由不锈钢管焊接构成)。

主机机架具有一个安装平台，用于对本发明中电子元件以及电源系统进行安装。安装平台优选采用矩形板式结构，在安装平台上设置有安装支臂1，安装支臂1用于安装行走轮3，同时在行走轮3的作用下将安装平台支撑起来。

具体地，安装平台采用矩形结构的铝制板材，安装支臂1采用空心铝制管材，安装支臂1可以通过法兰结构对接到安装平台上。在本发明的另一个实施方式中，安装平台还可以采用不锈钢板材作为安装平台，安装支臂1采用不锈钢管，在本实施例中，安装支臂1可以通过法兰对接的方式安装到安装平台上，也可以采用焊接方式固定设置安装平台上。

具体地，安装支臂1设置有四个，四个安装支臂1于主机机架上呈X型布局设置。

安装支臂1用于驱动电机2的固定安装，驱动电机2安装在安装支臂1远离安装平台的一端，在安装支臂1的端部一体成型有套管结构，驱动电机2套设到套管中实现固定安装。

2、除草部件

除草部件为本发明实现除草功能的部件。具体地，除草部件包括有行走轮3，于行走轮3的外侧面上设置有用于对植被进行切割的锄板4，锄板4的一端与行走轮3固定连接，锄板4的另一端开设有除草刀刃。行走轮3为圆形结构，于行走轮3上设置有多个锄板4、锄板4环绕行走轮3的外侧面等间隔设置。

行走轮3采用可转动的安装方式设置到安装支臂1上，具体地，行走轮3通过轮轴可转动地安装于安装支臂1上，行走轮3与驱动电机2动力连接并由驱动电机2提供行走以及除草切割动力。

行走轮3兼具除草以及行走功能，即在行走过程中实现除草。为了提高本发明行走的稳定性，在本发明中：在同一根轮轴上设置有两个行走轮3并形成有一组行走轮组，每一个安装支臂1上均设置有一组行走轮组，驱动电机2同时与同一组中的两个行走轮3动力连接。

具体地，于安装支臂1的末端设置有齿轮箱，齿轮箱设置在安装支臂1的末端并位于安装支臂1的下侧，齿轮箱的箱体通过螺栓固定设置到安装支臂1上从而实现其在安装支臂1上的固定。于齿轮箱内设置有涡轮以及与涡轮啮合的蜗杆，驱动电机2的电机轴插入至齿轮箱内并与涡轮键连接，轮轴穿过齿轮箱、蜗杆套设于轮轴上并与轮轴键连接，行走轮3设置于轮轴的两端并与轮轴键连接，驱动电机2通过齿轮箱驱动轮轴旋转并带动行走轮3联动。本发明设置有齿轮箱，驱动电机2通过齿轮箱驱动行走轮3旋转，齿轮箱通过更换内部涡轮以及蜗杆之间的传动比，实现对行走轮3转速以及转矩的调节。

3、控制系统

控制系统为本发明实现自动化运行的核心，本发明中控制系统的构成与现有技术中四轴无人机的控制系统构成相近似。

具体地，控制系统包括有控制板5、电子调速器6以及信号接收器7。控制板5(采用KK、FF、玉兔等厂家出品的四轴无人机用飞行控制板)具有信号分析以及逻辑控制功能。电子调速器6又叫做电调，电调的作用就是将控制板5的控制信号转变为电流的大小，以控制驱动电机2的转速。对于本领域技术人员而言，驱动电机2工作时所需电流较大，通常每个电机正常工作时，平均有3A左右的电流，控制板5无法承受这样大的电流(另外，控制板5也不具备无刷电机的驱动功能)，因此设置电调，通过电调实现大电流的精准控制。另外，对于无刷电机而言，控制板5也无法直接驱动无刷电机的运行，此时也需要设置电调来对无刷电机进行控制。

在本发明的一个实施方式中，控制板5的主要参数如下：控制板5采用STM32F373CCT6型号的主控芯片；采用MPU-6500四轴陀螺仪进行姿态检测；仿真调试采用e-link32仿真器；设置USB接口作为固件升级通信接口，人机交互方式为红、绿、蓝单色LED颜色变换交通信息。

另外，本发明对于装置的遥控方式为：遥控器遥控、手机APP(支持体感)对四头电机或六头电机进行控制。对于装置的能源供应，本发明采用锂电池+太阳能供电两种方式，其中，对于锂电池而言，电池参数为：电池参数：10Ah、12V、20h，最大续航60分钟，电池采用一拖二、1A充电，既可以利用充电器进行充电，又可以接受太阳能电池板产生的光伏电。本发明所使用的电机，电机参数如下：采用定制版电机，12V、500+-转、3线正反转马达。本发明主要是使用橡胶棒进行减震。

在本发明中，还设置有其他辅助配件，例如：(1)气压计，来实现该装置精确坐标定位、高度测量，实现功能如：定点加时、自动规划路线；(2)GPS，来实现设备定位。(3)超声波，实现超声波探障、自动避开障碍物或者田埂停车左右位移，该装置与物体障碍之间距离测量。

电子调速器6与控制板5电连接，信号接收器7与电子调速器6信号连接。电调具有正负极线、电机连接线以及BEC线，正负极线需要并联(红色连一起、黑色连一起)，然后接到电源系统的正负极上；电机连接线则用于与驱动电机2上的金属触点连接；BEC线用于输出5v的电压，BEC先于控制板5连接并能够对其供电，同时BEC线还具有接收控制板5控制信号的功能。

在本发明中，信号接收器7包括有蓝牙通信模组和\或网络通信模组。信号接收器7包括有蓝牙通信模组，能够由外置遥控器采用蓝牙通信的方式向本发明发出控制信号。信号接收器7包括有网络通信模组，其能够与移动网络、互联网或者局域网(WIFI)进行连接，通过移动网络、互联网或者局域网与智能外设(手机、平板或者电脑)进行通信连接。

在本发明中，与信号接收器7连接有天线11，通过天线11增强了信号接收器7的信号接收能力，从而避免田间作业时由于信号较弱信号接收器7无法接收控制信号的问题出现。

4、电源系统

电源系统为本发明的能源系统，可以向本发明的电子元件进行供电。

电源系统包括有供电电源8，供电电源8与电子调速器6电气连接并通过电子调速器6向驱动电机2、控制板5提供电能。

其中，供电电源8为12V蓄电池。

在本发明中，电源系统还包括有太阳能供电组件，太阳能供电组件包括有太阳能电池板9、光伏控制器以及安装支架10；太阳能电池板9与光伏控制器连接，光伏控制器与供电电源8连接；安装支架10设置于主机机架上，太阳能电池板9设置于安装支架10上。太阳能电池板9用于将光能转换成电能，电能输出后经过光伏控制器进行输出并储存在供电电源8中备用。安装支架10为高度调节杆体结构，太阳能电池板9的底面与安装支架10的顶端铰接，通过安装支架10可以对太阳能电池板9相对于主机机架的设置高度以及设置倾角进行调节。

5、定位系统

定位系统为本发明的定位设备，设置有定位系统能够对本发明的所处位置进行定位。具体地，定位系统包括有GPS信号接收模组，GPS信号接收模组与控制板5信号连接。设置有定位系统，在对本发明输出行走路径后，本发明能够获取GPS信号进行自我定位，从而实现沿既定输出行走路径进行行进。

本发明提供了一种新型的自动巡航的除草装置，该自动巡航的除草装置包括有安装支臂1，安装支臂1交叉设置并形成X型布局设置。在安装支臂1的端部设置驱动电机2，通过驱动电机2安装行走轮3，在行走轮3上设置锄板4。在本发明中，控制系统设置有控制板5，控制板5采用无人机控制芯片，由控制板5实现对多个驱动电机2的控制。电源系统为本发明的能源核心，其包括有太阳能供电组件，太阳能供电组件包括有太阳能电池板9、光伏控制器以及安装支架10，这样能够在光照充足的条件下极大程度地延长本发明的巡航能力。

本发明安装运行后，按照无人机飞行巡航轨迹定位本发明装置，规划地块面积和行距，让本发明按照预定规划路线在地里走动除草。本发明借用四轴无人机芯片植入四轮带锄板的装置，构成一种新型的除草装置。因此，本发明克服了人工除草的高成本，由于不使用除草剂，可以恢复土壤的原有活性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种作物除草的半自动化装置，该装置芯片组驱动X形主架下四个带锄板4的轮子实现前后左右转动，该装置用太阳能板供电作为驱动电源，支持手机APP的无人机遥控器编辑地块面积和行数，编辑该机械作业宽度实现除草，这样该装置不会误操作伤害了作物。

本发明的有益效果为：由于利用自动巡航的除草装置实现自动机械化除草，其解决了人工成本高的问题。并且，本发明的使用减少了除草剂的使用，降低了对于土壤的污染以及毒副作用。本发明实现了机械化除草，并且，设备结构简单尺寸较小，可用于短行距(作物行距为30公分时)作物除草。本发明便于携带，太阳能电池板9可以在现场安装，实现公母接口专用，编辑完轮作地图和轨迹后就实现无人监管检测。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动巡航的除草装置，其特征在于，包括：

主机机架，所述主机机架具有安装支臂(1)，于所述安装支臂上设置有驱动电机(2)，所述安装支臂设置有四个，四个所述安装支臂于所述主机机架上呈X型布局设置；

除草部件，所述除草部件包括有行走轮(3)，于所述行走轮的外侧面上设置有用于对植被进行切割的锄板(4)，所述锄板的一端与所述行走轮固定连接，所述锄板的另一端开设有除草刀刃，所述行走轮通过轮轴可转动地安装于所述安装支臂上，所述行走轮与所述驱动电机动力连接并由所述驱动电机提供行走以及除草切割动力；

控制系统，所述控制系统包括有控制板(5)、电子调速器(6)以及信号接收器(7)，所述电子调速器与所述控制板电连接，所述信号接收器与所述电子调速器信号连接；

电源系统，所述电源系统包括有供电电源(8)，所述供电电源与所述电子调速器电气连接并通过所述电子调速器向所述驱动电机、所述控制板提供电能；

定位系统，所述定位系统包括有GPS信号接收模组，所述GPS信号接收模组与所述控制板信号连接。

2.根据权利要求1所述的除草装置，其特征在于，

所述电源系统还包括有太阳能供电组件，所述太阳能供电组件包括有太阳能电池板(9)、光伏控制器以及安装支架(10)；

所述太阳能电池板与所述光伏控制器连接，所述光伏控制器与所述供电电源连接；

所述安装支架设置于所述主机机架上，所述太阳能电池板设置于所述安装支架上。

3.根据权利要求1所述的除草装置，其特征在于，

所述信号接收器包括有蓝牙通信模组和\或网络通信模组。

4.根据权利要求1所述的自动巡航除草装置，其特征在于，

于所述行走轮上设置有多个锄板、所述锄板环绕所述行走轮的外侧面等间隔设置。

5.根据权利要求1所述的除草装置，其特征在于，

于同一根轮轴上设置有两个所述行走轮并形成有一组行走轮组，每一个所述安装支臂上均设置有一组所述行走轮组，所述驱动电机同时与同一组中的两个所述行走轮动力连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的除草装置，其特征在于，

于所述安装支臂的末端设置有齿轮箱，于所述齿轮箱内设置有涡轮以及与所述涡轮啮合的蜗杆，所述驱动电机的电机轴插入至所述齿轮箱内并与所述涡轮连接，所述轮轴穿过所述齿轮箱、所述蜗杆套设于所述轮轴上，所述行走轮设置于所述轮轴的两端，所述驱动电机通过所述齿轮箱驱动所述轮轴旋转并带动所述行走轮联动。

7.根据权利要求1所述的除草装置，其特征在于，

所述主机机架为轻型金属主机机架，所述主机机架为一体式结构。

8.根据权利要求1所述的除草装置，其特征在于，

与所述信号接收器连接有天线(11)。

9.根据权利要求1所述的除草装置，其特征在于，

所述供电电源为12V蓄电池。