CN113141790A - 一种智能除草机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能除草机器人，其除草机构的支架(402)底部设有多个径向滑槽，主电机(401)的轴与支架(402)顶部连接，副电机(403)设在支架(402)内部，凸轮(404)与副电机(403)的轴连接，凸轮(404)套装在导框(405)内部，导框(405)的两端设有导向杆，导向杆插装在支架(402)上的导向孔内，导框(405)侧部设有齿条，支架(402)内部中心处铰接有转盘(406)，转盘(406)的中心处固设有与导框(405)侧部齿条啮合的齿轮，转盘(406)上设有多个连杆(407)，连杆(407)的一端与转盘(406)铰接，另一端插装在支架(402)的径向滑槽内且其端部安装弹齿(408)。本发明的有益效果在于：自动且高效地去除株间杂草，除草效果好且不伤苗根。

Description

一种智能除草机器人

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，更为具体地，涉及一种智能除草机器人。

背景技术

农田杂草是一种分布面积广、生命力顽强的植物，它一直存在于人类农耕过程的始末，是自然界中适应性最强、最繁茂的植物之一。杂草会与农作物争夺水分、养分、光照和空间，又或者间接传播病虫害，这都会严重影响农作物的生长发育，降低农产品品质，减少作物产量，给农业生产带来极大损失，同时又增加了管理用工和生产成本。

目前，国内外主要的杂草防控技术是化学除草和机械除草。化学除草见效快，成本低，应用方便，但是长时间使用化学除草剂会造成了农业生态环境污染，残留在食物中的农药也会危害人体健康，而且不断使用化学除草剂也会导致杂草产生耐药性影响农田治理。随着人们食品安全意识的不断增强，化学除草剂的使用正在逐渐减少，而且人工除草的劳动强度大，成本高，工作效率低，所以机械除草作为一种绿色、高效、节约劳动力、可持续的杂草防除技术，以其独有的优势在杂草防治中起到重要的作用。目前常见的除草机械主要是以去除行间杂草为主，很少有高效且不伤苗根的去除株间杂草甚至是株行间同时去除的机型。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供了一种智能除草机器人，结构简单、操控方便，以秧苗为中心旋转除去株间的杂草，除草效果好且不伤苗根。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种智能除草机器人，包括底盘、控制装置和除草机构，所述底盘上插装有支撑臂，所述支撑臂可相对底盘上下滑动，所述除草机构包括主电机、支架、副电机、凸轮、导框、转盘、连杆和弹齿，所述支架底部沿圆周均布有多个径向滑槽，所述主电机设在支撑臂的端部，主电机的轴与支架的顶部中心相连接，所述副电机设在支架的内部，所述凸轮与副电机的轴连接，凸轮套装在导框的内部，导框的两端设有导向杆，所述导向杆插装在支架上的水平导向孔内，导框的侧部设有齿条，支架内部的中心处铰接有转盘，所述转盘的中心处固设有齿轮，所述齿轮与导框侧部的所述齿条啮合，转盘上沿圆周方向均布有多个连杆，所述连杆的一端铰接在转盘上，另一端插装在支架上的所述径向滑槽内且所述另一端端部安装有弹齿。

优选地，所述凸轮为等宽凸轮，所述导框为矩形框架，凸轮的轮廓上的任意两条平行线之间的距离等于导框的内框的宽度。

优选地，所述弹齿包括直线部和圆弧部，弹齿的直线部安装在连杆的端部，弹齿的圆弧部向支架外部弯曲。

优选地，所述连杆和支架的径向滑槽的数量不少于三个。

优选地，所述控制装置包括行走控制器和除草机构控制器，所述行走控制器和除草机构控制器均通过无线传输装置与遥控器连接，行走控制器包括转向和行走速度控制器，所述除草机构控制器包括主副电机转速控制器和支撑臂升降控制器。

优选地，所述支撑臂的端部设有水平滑槽，主电机插装在所述水平滑槽内，所述主电机可相对支撑臂左右滑动。

优选地，所述支架和转盘，上均设有多个减重孔槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过主电动机的带动支架旋转，副电机带动凸轮机构转动，从而使弹齿既随着支架以秧苗为中心旋转，又沿着支架的径向滑槽做着相对于支架的伸缩运动，同时利用具有向外弯曲的弹齿将株间杂草清除，清除杂草效果好且对秧苗根系伤害小。

(2)利用凸轮机构的平稳特性使弹齿匀速伸缩，尽可能减少对土壤的扰动；利用支撑臂相对于底盘的上下移动及主电机相对于支撑臂的左右移动，调整整个除草机构相对秧苗的位置，使除草机构以秧苗为中心旋转，减少对秧苗根系的伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的除草机构的结构示意图。

图3为本发明的除草机构中部的剖面图。

图中标记：1-底盘，2-控制装置，3-支撑臂，4-除草机构，401-主电机，402-支架，403-副电机，404-凸轮，405-导框，406-转盘，407-连杆，408-弹齿。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一种智能除草机器人，包括底盘1、控制装置2、支撑臂3和除草机构4，底盘1上设有竖直滑道，支撑臂3与所述竖直滑道插装配合，所述支撑臂3可相对底盘1上下滑动，从而实现安装在支撑臂3端部的除草机构4跟随支撑臂3升降，交替为相邻两株秧苗除草，支撑臂3的端部还设有水平滑槽，除草机构4的主电机401插装在所述水平滑槽内，使得主电机401可相对支撑臂3左右滑动，从而整个除草机构4可相对支撑臂3左右滑动，利用支撑臂3相对于底盘1的上下移动及主电机401相对于支撑臂3的左右移动，调整整个除草机构4相对秧苗的位置，使除草机构4以秧苗为中心旋转，减少对秧苗根系的伤害。除草机器人的整机通过控制装置2控制，控制装置2包括行走控制器和除草机构控制器，所述行走控制器和除草机构控制器均通过无线传输装置与遥控器连接，行走控制器包括转向和行走速度控制器，可以通过遥控器控制除草机器人的转向、速度、启停。除草机构控制器包括主副电机转速控制器和支撑臂升降控制器，可以通过遥控器控制除草机构4的转动速度、弹齿8伸缩速度、除草机构4在支撑臂3的水平滑槽上左右滑移以及支撑臂3相对于底盘1的高度。

如图2和图3所示，除草机构4除了包括主电机401，还包括支架402、副电机403、凸轮404、导框405、转盘406、连杆407和弹齿408，支架402底部沿圆周均布有多个径向滑槽，为了降低整机的重量，支架402和转盘406上还设有多个减重孔槽。主电机401设在支撑臂3的端部，主电机401的轴与支架402的顶部中心相连接，副电机403设在支架402的内部，凸轮404与副电机403的轴连接，凸轮404套装在导框405的内部，凸轮404为等宽凸轮，导框405为矩形框架，凸轮404的轮廓上的任意两条平行线之间的距离等于导框405的内框的宽度，导框405的两端设有导向杆，导向杆插装在支架402上的水平导向孔内。导框405的侧部设有齿条，支架402内部的中心处铰接有转盘406，所述转盘406的中心处固设有齿轮，所述齿轮与导框405侧部的所述齿条啮合，转盘406上沿圆周方向均布有多个连杆407，所述连杆407的一端铰接在转盘406上，另一端插装在支架402上的所述径向滑槽内且所述另一端端部安装有弹齿408，为保证除草效果和工作效率连杆407和支架402的径向滑槽的数量不少于三个。由于秧苗的根系会向外生长，为了避免除草过程中伤到秧苗的根系，弹齿408的结构包括直线部和圆弧部，弹齿408的直线部安装在连杆407的端部，弹齿408的圆弧部向支架402外部弯曲。由于在除草过程中弹齿408跟随主电机做旋转运动，同时又在凸轮404、导框405、转盘406和连杆407等组件的带动下做径向收缩、扩张运动，为了降低弹齿408对土壤平整度的破坏，在弹齿408的直线部的外表面设有螺旋带，所述螺旋带的旋向与主电机401的转动方向有关，若主电机401为逆时针旋转，处于竖直状态下的弹齿408其表面固设的螺旋带的螺旋线右端高于左端；若主电机401为顺时针旋转，则螺旋带的螺旋线左端高于右端，尽量将弹齿408迎面接触的土壤向下导向，减少土壤拱起，一定程度上保持土壤平整度。

除草机器人工作时，操作人员通过远程遥控器，操控除草机器人行走至田间，并通过遥控器设置行走速度、行走启停间隔时间、除草机构的工作速度、支撑臂的升降高度等参数，控制装置2通过无线传输装置接收到遥控器发来的工作信号后控制除草机器人按照设定参数开始除草作业。按照设定的参数，除草机器人行走至除草机构4置于秧苗的正上方时，除草机器人停止行走，支撑臂3带动除草机构4下降，与此同时除草机构4的主电机401和副电机403开始工作，在主电机401的带动下支架402开始旋转，安装在支架402上的弹齿408开始以秧苗为中心旋转除草；同时弹齿408通过副电机403带动凸轮404、导框405、转盘406和连杆407等组件工作，实现弹齿408相对于秧苗交替做收缩和扩张运动。通常情况下，弹齿408做一次收缩和扩张运动后副电机403便停止工作，支撑臂3带动除草机构4上升，如果杂草相多较多，弹齿408可在副电机403的带动下交替做多次收缩和扩张运动。在主电机401和副电机403带动下弹齿408以秧苗为中心既做旋转运动又做收缩、扩张运动，除去秧苗周边的杂草后，支撑臂3带动除草机构4上升，主电机401和副电机403停止工作(弹齿408此时处于扩张动作的最远截止处)，除草机器人行走至下一株秧苗(除草机构4置于秧苗的正上方)并停止，随即支撑臂3下降且主电机401和副电机403开始工作完成前述环节的除草动作，除草机器人在控制装置2的控制下直至完成整个田块的除草作业。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能除草机器人，包括底盘(1)、控制装置(2)和除草机构(4)，其特征在于：所述底盘(1)上插装有支撑臂(3)，所述支撑臂(3)可相对底盘(1)上下滑动，所述除草机构(4)包括主电机(401)、支架(402)、副电机(403)、凸轮(404)、导框(405)、转盘(406)、连杆(407)和弹齿(408)，所述支架(402)底部沿圆周均布有多个径向滑槽，所述主电机(401)设在支撑臂(3)的端部，主电机(401)的轴与支架(402)的顶部中心相连接，所述副电机(403)设在支架(402)的内部，所述凸轮(404)与副电机(403)的轴连接，凸轮(404)套装在导框(405)的内部，导框(405)的两端设有导向杆，所述导向杆插装在支架(402)上的水平导向孔内，导框(405)的侧部设有齿条，支架(402)内部的中心处铰接有转盘(406)，所述转盘(406)的中心处固设有齿轮，所述齿轮与导框(405)侧部的所述齿条啮合，转盘(406)上沿圆周方向均布有多个连杆(407)，所述连杆(407)的一端铰接在转盘(406)上，另一端插装在支架(402)上的所述径向滑槽内且所述另一端端部安装有弹齿(408)。

2.根据权利要求1所述的一种智能除草机器人，其特征在于：所述凸轮(404)为等宽凸轮，所述导框(405)为矩形框架，凸轮(404)的轮廓上的任意两条平行线之间的距离等于导框(405)的内框的宽度。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能除草机器人，其特征在于：所述弹齿(408)包括直线部和圆弧部，弹齿(408)的直线部安装在连杆(407)的端部，弹齿(408)的圆弧部向支架(402)外部弯曲。

4.根据权利要求3所述的一种智能除草机器人，其特征在于：所述连杆(407)和支架(402)的径向滑槽的数量不少于三个。

5.根据权利要求4所述的一种智能除草机器人，其特征在于：所述控制装置(2)包括行走控制器和除草机构控制器，所述行走控制器和除草机构控制器均通过无线传输装置与遥控器连接，行走控制器包括转向和行走速度控制器，所述除草机构控制器包括主副电机转速控制器和支撑臂升降控制器。

6.根据权利要求4所述的一种智能除草机器人，其特征在于：所述支撑臂(3)的端部设有水平滑槽，主电机(401)插装在所述水平滑槽内，所述主电机(401)可相对支撑臂(3)左右滑动。

7.根据权利要求4所述的一种智能除草机器人，其特征在于：所述支架(402)和转盘(406)，上均设有多个减重孔槽。

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