CN110214534B - 草坪自感应自动数控除草装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种草坪自感应自动数控除草装置，在草坪四周以口形分布安装配合柱和动力柱，配合柱和动力柱外侧安装有热成像摄像机和全景摄像机，配合柱和动力柱之间通过螺纹杆和固定杆相连接，在螺纹杆和固定杆外侧安装滑块，滑块之间安装X轴螺纹杆，X轴螺纹杆外侧安装X轴滑动块，本发明有益的效果是：本发明，结构简单操作简便,固定杆和螺纹杆和伸缩杆均采用键连接或螺纹连接，便于携带和拆卸安装，能够根据草坪的大小进行自适应，割草机能够沿着XYZ三轴任意移动，而且割草机能够任意角度的调节方向以便于更好地适应复杂地形。

Description

草坪自感应自动数控除草装置及使用方法

技术领域

本发明涉及农业耕种技术领域，尤其涉及一种草坪自感应自动数控除草装置及使用方法。

背景技术

目前，现有的对草坪除草的方式大部分还依靠人工手持割草机进行除草操作，另一部分则是通过远程控制割草车进行除草，不论哪种方式都需要直接或者间接来进行人工操作，离开了人力设备就无法使用，非常的不方便，而且利用割草车进行除草有极大地缺陷，遇到凸起或者凹陷的地面轻则损害割草设施，重则导致割草车翻车损坏，故割草车对草坪平整度要求极高，不适用于复杂的草坪环境。

发明内容

本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种草坪自感应自动数控除草装置，在草坪四周以口形分布安装配合柱和动力柱，配合柱和动力柱外侧安装有热成像摄像机和全景摄像机，配合柱和动力柱之间通过螺纹杆和固定杆相连接，在螺纹杆和固定杆外侧安装滑块，滑块之间安装X轴螺纹杆，X轴螺纹杆外侧安装X轴滑动块，在X轴滑动块下方安装能够上下移动的且万向转动的割草机，在滑动块上方安装电机，电机外侧安装有芯片，电机内部的螺纹杆能够控制割草机的上下移动，需要割草时摄像机会对草坪进行扫描拍摄计算出轮廓和刀路，芯片控制割草机沿着刀路方向进行割草，遇到不同地形能够万向割草机进行适应，割草完毕后能够回到起始点，全程无需人工参与，能够自动进行除草，甚至能够将草坪修剪成特定的形状。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种草坪自感应自动数控除草装置，包括动力柱，所述动力柱内部设有电机一，所述动力柱外侧固定安装有全景热成像摄像机，所述动力柱前方设有配合柱一，所述配合柱一与动力柱处于一条直线上，所述配合柱一外侧设有全景普通摄像机，所述动力柱与配合柱一之间设有能够通过键连接进行增长或缩短的螺纹杆，所述螺纹杆一端穿过动力柱与电机一固定连接，所述螺纹杆另一端与配合柱一活动连接，所述配合柱一右方设有配合柱二，所述配合柱二与配合柱一处于一条直线上，所述配合柱二外侧设有全景热成像摄像机，所述配合柱一与配合柱二之间固定连接有能够通过键连接进行增长或缩短的固定杆一， 所述配合柱二下方设有配合柱三，所述配合柱三与配合柱二处于一条直线上，所述配合柱三外侧设有全景普通摄像头，所述配合柱二与配合柱三之间固定连接有能够通过键连接进行增长或缩短的固定杆二，所述配合柱三与动力柱处于一条直线上，所述配合柱三与动力柱之间固定安装有能够通过键连接进行增长或缩短的固定杆三，所述动力柱和配合柱一和配合柱二和配合柱三呈口形分布，所述动力柱和配合柱一和配合柱二和配合柱三顶部固定安装有激光水平测距仪，所述激光水平测距仪外侧设有激光发射器和激光接收器，所述激光发射器和激光接收器呈直角分布，所述动力柱和配合柱一和配合柱二和配合柱三底部固定安装有能够通过螺纹连接进行增长或缩短的伸缩柱，所述伸缩柱底部连接有电子伸缩液压缸，所述电子伸缩液压缸底部设有阵列分布的固定钉，所述螺纹杆外侧设有与螺纹杆滑动连接的滑动块一，所述固定杆二外侧设有与固定杆二滑动连接的滑动块二，所述滑动块二左侧固定安装有电机二，所述滑动块一与电机二之间设X轴螺纹杆，所述X轴螺纹杆一端与滑动块一活动连接，所述X轴螺纹杆另一端与电机二固定连接，所述X轴螺纹杆外侧滑动连接有X轴滑动块，所述X轴滑动块顶部固定安装有电机三，所述电机三外侧固定安装有控制芯片，所述电机三内部设有能够上下移动且能通过内螺纹进行增长或缩短的的Z轴螺纹杆，所述Z轴螺纹杆顶端穿过电机三顶部到达电机三上方，所述Z轴螺纹杆底端穿过电机三底部到达电机三下方，所述Z轴螺纹杆底部固定安装有固定板，所述固定板底部中心固定安装有支撑柱一，所述固定板下方设有割草机，所述割草机顶部中心固定安装有支撑柱二，所述支撑柱一与支撑柱二之间活动连接有万向节，所述万向节左右两方设有与弹簧，所述弹簧上下两端与固定板底部和割草机顶部固定连接，所述割草机两端设有延伸部，所述延伸部底部设有电子压力计，所述电子压力计底部安装有压力针，综上所述，上述设施能够计算出草坪的最高点到地面的真实距离，能够控制割草的高度，能够适应不同地形的草坪，能够计算出割草机所需要割草最少的走刀路径，全程无需人工参与，能够进行自动计算然后除草，非常的方便高效。

一种草坪自感应自动数控除草装置的使用方法，其步骤如下：

1、前期准备：选择需要除草的草坪，在草坪四周通过电子伸缩液压缸底部的固定钉插入地表将电子伸缩液压缸固定安装，并调节伸缩柱选择合适高度后在伸缩柱顶部固定安装动力柱和配合柱一和配合柱二和配合柱三，利用激光水平测距仪来调节电子伸缩液压缸的高度使得动力柱和配合柱一和配合柱二和配合柱三处于大致平行位置，在动力柱和配合柱一和配合柱二和配合柱三之间安装上合适长度的螺纹杆和固定杆一和固定杆二和固定杆三，并在螺纹杆外侧安装滑动块一，在固定杆二外侧安装滑动块二，在滑动块二左侧安装电机二，选择合适长度的X轴螺纹杆安装在滑动块二和电机二之间，并在X轴螺纹杆外侧安装X轴滑动块，在X轴滑动块上方安装电机三，选择合适长度的Z轴螺纹杆安装在电机三内部，在电机三底部安装固定板；

2、计算：启动全景热成像摄像机和全景普通摄像机对草坪进行拍摄，全景普通摄像机能拍摄出草坪杂草的轮廓和高度，全景热成像摄像机能拍摄出地表的轮廓和高度，全景热成像摄像机和全景普通摄像机将数据发送给控制芯片进行处理，控制芯片控制电子压力计下降接触地表轮廓最高点进行对正操作，如果电子压力计底部的压力针侦测到压力突然呈现指数式增长超过一秒则返回信号给控制芯片，控制芯片停止对电子压力计的下降并记录下此时Z轴下降坐标的位置差，并与全景热成像机拍摄出的地表轮廓和高度进行归零和数据处理操作，将计算后的地表坐标定为零点，将全景普通摄像机拍摄处的杂草轮廓的最高点定位切削点，并计算出除草走刀路径；

3、除草：控制芯片控制压力针缩回电子压力计，并将控制割草机底部设为切削起始面，控制芯片控制割草机按照先前设计好的走刀路线切割杂草，在切削时遇到地形障碍，控制芯片控制万向节调整割草机的角度来适应地形，弹簧则起到适应支撑的作用，待到割草完毕时控制芯片控制割草机回到割草前的原点。

本发明有益的效果是：本发明，结构简单操作简便,固定杆和螺纹杆和伸缩杆均采用键连接或螺纹连接，便于携带和拆卸安装，能够根据草坪的大小进行自适应，割草机能够沿着XYZ三轴任意移动，而且割草机能够任意角度的调节方向以便于更好地适应复杂地形，通过摄像机和控制芯片的配合以及电子压力计的矫正，能计算出地表和草最高点的差以及地表轮廓和草的轮廓，通过数据能够再次计算出割草机的走刀路线，能够快速高效自动化的进行除草，并且还能够控制割草的高度，还能够将草坪修剪成需要的形状，全程无需人工参与非常的自动和快捷。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明中A向剖视图；

图4为本发明中割草机的局部放大图；

图5为本发明中动力柱的局部剖视图；

图6为本发明中激光水平测距仪的局部放大图；

图7为本发明的割草机的俯视图。

附图标记说明：配合柱一1、激光水平测距仪2、激光发射器3、激光接收器4、全景普通摄像机5、电机一6、全景热成像摄像机7、动力柱8、固定杆一9、配合柱二10、螺纹杆11、滑动块一12、X轴螺纹杆13、Z轴螺纹杆14、电机三15、控制芯片16、电机二17、滑动块二18、固定杆二19、配合柱三20、固定杆三21、X轴滑动块22、延伸部23、电子压力计24、压力针25、割草机26、万向节27、弹簧28、固定板29、伸缩柱30、电子伸缩液压缸31、固定钉32、支撑柱一33、支撑柱二34。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照附图1、2、3、4、5、6、7：本实施例中这种草坪自感应自动数控除草装置，包括动力柱8，其特征是：所述动力柱8内部设有电机一6，所述动力柱8外侧固定安装有全景热成像摄像机7，所述动力柱8前方设有配合柱一1，所述配合柱一1与动力柱8处于一条直线上，所述配合柱一1外侧设有全景普通摄像机5，所述动力柱8与配合柱一1之间设有能够通过键连接进行增长或缩短的螺纹杆11，所述螺纹杆11一端穿过动力柱8与电机一6固定连接，所述螺纹杆11另一端与配合柱一1活动连接，所述配合柱一1右方设有配合柱二10，所述配合柱二10与配合柱一1处于一条直线上，所述配合柱二10外侧设有全景热成像摄像机7，所述配合柱一1与配合柱二10之间固定连接有能够通过键连接进行增长或缩短的固定杆一9， 所述配合柱二10下方设有配合柱三20，所述配合柱三20与配合柱二10处于一条直线上，所述配合柱三20外侧设有全景普通摄像头5，所述配合柱二10与配合柱三20之间固定连接有能够通过键连接进行增长或缩短的固定杆二19，所述配合柱三20与动力柱8处于一条直线上，所述配合柱三20与动力柱8之间固定安装有能够通过键连接进行增长或缩短的固定杆三21，所述动力柱8和配合柱一1和配合柱二10和配合柱三20呈口形分布，所述动力柱8和配合柱一1和配合柱二10和配合柱三20顶部固定安装有激光水平测距仪2，所述激光水平测距仪2外侧设有激光发射器3和激光接收器4，所述激光发射器3和激光接收器4呈直角分布，所述动力柱8和配合柱一1和配合柱二10和配合柱三20底部固定安装有能够通过螺纹连接进行增长或缩短的伸缩柱30，所述伸缩柱30底部连接有电子伸缩液压缸31，所述电子伸缩液压缸31底部设有阵列分布的固定钉32，所述螺纹杆11外侧设有与螺纹杆11滑动连接的滑动块一12，所述固定杆二19外侧设有与固定杆二19滑动连接的滑动块二18，所述滑动块二18左侧固定安装有电机二17，所述滑动块一12与电机二17之间设X轴螺纹杆13，所述X轴螺纹杆13一端与滑动块一12活动连接，所述X轴螺纹杆13另一端与电机二17固定连接，所述X轴螺纹杆13外侧滑动连接有X轴滑动块22，所述X轴滑动块22顶部固定安装有电机三15，所述电机三15外侧固定安装有控制芯片16，所述电机三15内部设有能够上下移动且能通过内螺纹进行增长或缩短的的Z轴螺纹杆14，所述Z轴螺纹杆14顶端穿过电机三15顶部到达电机三15上方，所述Z轴螺纹杆14底端穿过电机三15底部到达电机三15下方，所述Z轴螺纹杆14底部固定安装有固定板29，所述固定板29底部中心固定安装有支撑柱一33，所述固定板29下方设有割草机26，所述割草机26顶部中心固定安装有支撑柱二34，所述支撑柱一与支撑柱二34之间活动连接有万向节27，所述万向节27左右两方设有与弹簧28，所述弹簧28上下两端与固定板29底部和割草机26顶部固定连接，所述割草机26两端设有延伸部23，所述延伸部23底部设有电子压力计24，所述电子压力计24底部安装有压力针25。

参照附图1、2、3、4、5、6、7：这种草坪自感应自动数控除草装置的使用方法，其步骤如下：

1、前期准备：选择需要除草的草坪，在草坪四周通过电子伸缩液压缸31底部的固定钉32插入地表将电子伸缩液压缸31固定安装，并调节伸缩柱30选择合适高度后在伸缩柱30顶部固定安装动力柱8和配合柱一1和配合柱二10和配合柱三20，利用激光水平测距仪2来调节电子伸缩液压缸31的高度使得动力柱8和配合柱一1和配合柱二10和配合柱三20处于大致平行位置，在动力柱8和配合柱一1和配合柱二10和配合柱三20之间安装上合适长度的螺纹杆11和固定杆一9和固定杆二19和固定杆三21，并在螺纹杆11外侧安装滑动块一12，在固定杆二19外侧安装滑动块二18，在滑动块二18左侧安装电机二17，选择合适长度的X轴螺纹杆13安装在滑动块二18和电机二17之间，并在X轴螺纹杆13外侧安装X轴滑动块22，在X轴滑动块22上方安装电机三15，选择合适长度的Z轴螺纹杆14安装在电机三15内部，在电机三15底部安装固定板29；

2、计算：启动全景热成像摄像机7和全景普通摄像机5对草坪进行拍摄，全景普通摄像机5能拍摄出草坪杂草的轮廓和高度，全景热成像摄像机7能拍摄出地表的轮廓和高度，全景热成像摄像机7和全景普通摄像机5将数据发送给控制芯片16进行处理，控制芯片16控制电子压力计24下降接触地表轮廓最高点进行对正操作，如果电子压力计24底部的压力针25侦测到压力突然呈现指数式增长超过一秒则返回信号给控制芯片16，控制芯片16停止对电子压力计24的下降并记录下此时Z轴下降坐标的位置差，并与全景热成像机7拍摄出的地表轮廓和高度进行归零和数据处理操作，将计算后的地表坐标定为零点，将全景普通摄像机5拍摄处的杂草轮廓的最高点定位切削点，并计算出除草走刀路径；

3、除草：控制芯片16控制压力针25缩回电子压力计24，并将控制割草机26底部设为切削起始面，控制芯片16控制割草机26按照先前设计好的走刀路线切割杂草，在切削时遇到地形障碍，控制芯片16控制万向节27调整割草机26的角度来适应地形，弹簧28则起到适应支撑的作用，待到割草完毕时控制芯片16控制割草机26回到割草前的原点。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，能够作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (2)

1.一种草坪自感应自动数控除草装置，包括动力柱（8），其特征是：所述动力柱（8）内部设有电机一（6），所述动力柱（8）外侧固定安装有全景热成像摄像机（7），所述动力柱（8）前方设有配合柱一（1），所述配合柱一（1）与动力柱（8）处于一条直线上，所述配合柱一（1）外侧设有全景普通摄像机（5），所述动力柱（8）与配合柱一（1）之间设有能够通过键连接进行增长或缩短的螺纹杆（11），所述螺纹杆（11）一端穿过动力柱（8）与电机一（6）固定连接，所述螺纹杆（11）另一端与配合柱一（1）活动连接，所述配合柱一（1）右方设有配合柱二（10），所述配合柱二（10）与配合柱一（1）处于一条直线上，所述配合柱二（10）外侧设有全景热成像摄像机（7），所述配合柱一（1）与配合柱二（10）之间固定连接有能够通过键连接进行增长或缩短的固定杆一（9）， 所述配合柱二（10）下方设有配合柱三（20），所述配合柱三（20）与配合柱二（10）处于一条直线上，所述配合柱三（20）外侧设有全景普通摄像头（5），所述配合柱二（10）与配合柱三（20）之间固定连接有能够通过键连接进行增长或缩短的固定杆二（19），所述配合柱三（20）与动力柱（8）处于一条直线上，所述配合柱三（20）与动力柱（8）之间固定安装有能够通过键连接进行增长或缩短的固定杆三（21），所述动力柱（8）和配合柱一（1）和配合柱二（10）和配合柱三（20）呈口形分布，所述动力柱（8）和配合柱一（1）和配合柱二（10）和配合柱三（20）顶部固定安装有激光水平测距仪（2），所述激光水平测距仪（2）外侧设有激光发射器（3）和激光接收器（4），所述激光发射器（3）和激光接收器（4）呈直角分布，所述动力柱（8）和配合柱一（1）和配合柱二（10）和配合柱三（20）底部固定安装有能够通过螺纹连接进行增长或缩短的伸缩柱（30），所述伸缩柱（30）底部连接有电子伸缩液压缸（31），所述电子伸缩液压缸（31）底部设有阵列分布的固定钉（32），所述螺纹杆（11）外侧设有与螺纹杆（11）滑动连接的滑动块一（12），所述固定杆二（19）外侧设有与固定杆二（19）滑动连接的滑动块二（18），所述滑动块二（18）左侧固定安装有电机二（17），所述滑动块一（12）与电机二（17）之间设X轴螺纹杆（13），所述X轴螺纹杆（13）一端与滑动块一（12）活动连接，所述X轴螺纹杆（13）另一端与电机二（17）固定连接，所述X轴螺纹杆（13）外侧滑动连接有X轴滑动块（22），所述X轴滑动块（22）顶部固定安装有电机三（15），所述电机三（15）外侧固定安装有控制芯片（16），所述电机三（15）内部设有能够上下移动且能通过内螺纹进行增长或缩短的的Z轴螺纹杆（14），所述Z轴螺纹杆（14）顶端穿过电机三（15）顶部到达电机三（15）上方，所述Z轴螺纹杆（14）底端穿过电机三（15）底部到达电机三（15）下方，所述Z轴螺纹杆（14）底部固定安装有固定板（29），所述固定板（29）底部中心固定安装有支撑柱一（33），所述固定板（29）下方设有割草机（26），所述割草机（26）顶部中心固定安装有支撑柱二（34），所述支撑柱一与支撑柱二（34）之间活动连接有万向节（27），所述万向节（27）左右两方设有与弹簧（28），所述弹簧（28）上下两端与固定板（29）底部和割草机（26）顶部固定连接，所述割草机（26）两端设有延伸部（23），所述延伸部（23）底部设有电子压力计（24），所述电子压力计（24）底部安装有压力针（25）。

2.一种如权利要求1所述的草坪自感应自动数控除草装置的使用方法，其步骤如下：

1、前期准备:选择需要除草的草坪，在草坪四周通过电子伸缩液压缸（31）底部的固定钉（32）插入地表将电子伸缩液压缸（31）固定安装，并调节伸缩柱（30）选择合适高度后在伸缩柱（30）顶部固定安装动力柱（8）和配合柱一（1）和配合柱二（10）和配合柱三（20），利用激光水平测距仪（2）来调节电子伸缩液压缸（31）的高度使得动力柱（8）和配合柱一（1）和配合柱二（10）和配合柱三（20）处于大致平行位置，在动力柱（8）和配合柱一（1）和配合柱二（10）和配合柱三（20）之间安装上合适长度的螺纹杆（11）和固定杆一（9）和固定杆二（19）和固定杆三（21），并在螺纹杆（11）外侧安装滑动块一（12），在固定杆二（19）外侧安装滑动块二（18），在滑动块二（18）左侧安装电机二（17），选择合适长度的X轴螺纹杆（13）安装在滑动块二（18）和电机二（17）之间，并在X轴螺纹杆（13）外侧安装X轴滑动块（22），在X轴滑动块（22）上方安装电机三（15），选择合适长度的Z轴螺纹杆（14）安装在电机三（15）内部，在电机三（15）底部安装固定板（29）；

2、计算：启动全景热成像摄像机（7）和全景普通摄像机（5）对草坪进行拍摄，全景普通摄像机（5）能拍摄出草坪杂草的轮廓和高度，全景热成像摄像机（7）能拍摄出地表的轮廓和高度，全景热成像摄像机（7）和全景普通摄像机（5）将数据发送给控制芯片（16）进行处理，控制芯片（16）控制电子压力计（24）下降接触地表轮廓最高点进行对正操作，如果电子压力计（24）底部的压力针（25）侦测到压力突然呈现指数式增长超过一秒则返回信号给控制芯片（16），控制芯片（16）停止对电子压力计（24）的下降并记录下此时Z轴下降坐标的位置差，并与全景热成像机（7）拍摄出的地表轮廓和高度进行归零和数据处理操作，将计算后的地表坐标定为零点，将全景普通摄像机（5）拍摄处的杂草轮廓的最高点定位切削点，并计算出除草走刀路径；

3、除草：控制芯片（16）控制压力针（25）缩回电子压力计（24），并将控制割草机（26）底部设为切削起始面，控制芯片（16）控制割草机（26）按照先前设计好的走刀路线切割杂草，在切削时遇到地形障碍，控制芯片（16）控制万向节（27）调整割草机（26）的角度来适应地形，弹簧（28）则起到适应支撑的作用，待到割草完毕时控制芯片（16）控制割草机（26）回到割草前的原点。

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