CN115299195A - 一种圆锥钉刷式全方位智能除草机 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种圆锥钉刷式全方位智能除草机，更好地解决了现有传统机械式除草机去除株间与行间杂草困难，精准、方便对行等问题，主要由机架、摄像头、滑道、圆锥钉刷式对行除草单元和地轮组成。通过摄像头识别田间杂草和秧苗，并计算出机器实际行进速度和位移，控制系统根据计算结果控制株间圆锥钉刷转动速度，当识别到无秧苗区域时，控制系统控制圆锥钉刷进行株间除草工作，而识别到秧苗时，控制系统控制圆锥钉刷通过避苗区域进行安全避苗。株间圆锥钉刷进行株间除草，行间圆锥钉刷与行间除草铲随着机器前进进行行间除草，以此实现株间和行间的除草作业。本发明在融合计算机视觉技术，进行全方位智能化株间行间机械除草作业，节省了人力，提高了除草效率，作业效果好。

Description

一种圆锥钉刷式全方位智能除草机
技术领域：
本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种圆锥钉刷式全方位智能除草机。
背景技术：
农田杂草分布面积广、生命力顽强，并且与农作物争夺水分、光照、养分和空间，导致作物减产，影响作物的品质。同时，杂草还为田间的害虫和病菌提供宿主，从而诱发病虫害威胁农作物的生长，所以，农田除草势在必行。
目前，有机农业中杂草防除方式主要是人工除草和机械除草。机械除草是一种绿色环保的杂草防除技术，是有机农业中杂草防除的理想方式。同时，机械除草也一直是农业生产中使用最为普遍的非化学除草方式之一。目前，行间机械除草技术已经比较成熟，但对于生长在株间区域的杂草，由于其距离植株更近，与作物的竞争更为激烈，其危害也更大，也更难防除。
发明内容：
针对目前田间机械除草装备所存在的不足，本发明旨在提供一种圆锥钉刷式全方位智能除草机，能有效的在各种农作物中进行田间杂草清除工作。
为了实现上述的目的，本发明所提出的设计方案为：一种圆锥钉刷式全方位智能除草机，其特征在于：包括机架(1)，安装在机架(1)两端的摄像头(2)和滑道(3)，安装在滑道(3)上的多组圆锥钉刷对行除草单元(4)，位于除草机尾部的地轮(5)。
所述机架(1)连接端部为三点悬挂形式，方便挂接于拖拉机后，且所设计机架(1)均分为三个均匀区域，方便安装圆锥钉刷对行除草单元(4)。
所述的圆锥钉刷对行除草单元(4)由执行部件(26)，动力装置(27)和仿形机构(28)组成。
所述执行部件(26)由执行支架(6)、圆锥钉刷盘(7)、带座轴承前端盖(8)、执行外壳(9)、前带座轴承(30)、后带座轴承(31)、轴端挡圈(32)、输出轴(33)、和轴端螺栓(34)组成。其中输出轴(33)端部通过联轴器(23)连接在减速器(24)上，通过其内部的圆锥滚子轴承，安装在前带座轴承(30)和后带座轴承(31)内圈上。执行支架(6)通过螺栓连接紧固于圆锥钉刷盘(7)，而圆锥钉刷盘(7)被设计4个区域，分别为2个除草区和2个避苗区，且除草区与避苗区夹角为60°，除草区的圆锥钉刷夹角为15°，1个除草区与1个避免区为一组，2组区域呈180°分布。
所述滑道(3)，由滑道连接片与螺栓连接紧固在机架(1)上，滑道连接片有数个连接孔，可根据需要调节滑道(3)高度，以此来调节圆锥钉刷对行除草单元(4)的高度。而且，滑道(3)的设计使前带座轴承(30)与后带座轴承(31)在滑道(3)左右滑动，并使圆锥钉刷对行除草单元(4)在机架(1)中左右方位进行调节，以此来实现更准确的对行需求。
所述动力装置(27)由减速器(24)和伺服电机(25)组成，减速器(24)固接在伺服电机(25)上。
所述仿形机构(28)由弹簧(10)、平行四杆机构(11)、调节杆(12)、滑道固定板(13)、中间连接平杆(14)、联动板(15)、仿形轮(16)、仿形板(17)、L形柱(18)、圆锥钉刷连接件(19)、圆锥钉刷(20)、圆锥钉刷支撑体(21)和除草铲(22)组成。其中，弹簧(10)的上端和下端分别挂接在平行四杆机构(11)上端和下端的对应圆孔上。滑道固定板(13)通过螺栓连接紧固于滑道(3)，中间连接平杆通过螺栓与滑道固定板(13)和仿形板(17)连接。调节杆(12)与联动板(15)连接于中间连接平杆(14)、仿形板(17)上，并能进行一定程度的来回移动，以适应田间地面不平的路况。平行四杆机构(11)与L形柱(18)均通过螺栓连接紧固在仿形板(17)上。仿形板(17)下端连接着仿形轮(16)。L形柱(18)可以通过仿形板(17)数个定位孔进行螺栓连接，根据需要调节L形柱(18)的离地高度，并且下端连接着行间除草装置(29)，由圆锥钉刷连接件(19)、圆锥钉刷(20)、圆锥钉刷支撑体(21)和除草铲(22)组成。
所述地轮(5)由机架连接片与地轮支撑架组成。机架连接片由螺栓连接紧固于机架(1)上，机架连接片下端连接着地轮支撑架，地轮支撑架支撑着地轮行进。
在一些实施方式中，其中：该除草机在作业时，地面仿形机构在弹簧(10)的拉力下，仿形轮被紧紧压在地上，随着地面的起伏变化，仿形轮(16)会带着除草装置上下摆动。其有益效果是：保持合适的入土深度，从而保护除草执行部件以及保证除草效果。
在一些实施方式中，其中：该除草机在作业时，株间圆形钉刷执行部件通过视觉系统与控制系统调节转动速度。其有益效果是：更好的拖拉机的前进速度相协调，不会伤苗，从而提高除草效果。
在一些实施方式中，其中：该除草机在作业时，行间圆形钉刷执行部件在行进过程中不仅能对单株杂草进行破坏，由于所设计的行间圆形钉刷宽幅较宽，也能对行间的一些小杂草群落起到破坏作用。
一种圆形钉刷式全方位智能除草机，其特征在于：通过摄像头(2)识别田间杂草和秧苗，并计算出机器实际行进速度和位移，控制系统根据计算结果控制株间圆锥钉刷(7)转动速度，当识别到无秧苗区域时，进行株间除草工作，而识别到秧苗时，控制系统控制圆锥钉刷通过避苗区域进行安全避苗。株间圆锥钉刷(7)进行株间除草，行间圆锥钉刷(20)与除草铲(22)随着机器前进进行行间除草，以此实现株间和行间的除草作业。
发明与现有技术比较，有如下优点：
1、本发明有效解决了传统机械式除草机械无法去除株间杂草。通过控制除草执行部件的转动速度能有效的解决除草和安全避苗问题，保护作物。
2、本发明设计了多组圆形钉刷对行除草单元，使用者能更方便调整圆锥钉刷对行除草单元的各个部件和机构，并根据工况实时调整圆锥钉刷对行除草单元在两相邻苗带的位置，提高除草作业效率和精准度。
3、本发明设计了行间圆锥钉刷与行间除草铲相配合进行除草，圆锥钉刷宽幅较宽，用来破坏行间小群落杂草，除草铲进行单株或多株有效除草。
4、本发明可以实现圆锥钉刷对行除草单元的上、下、左、右方位的位置调整，根据实际作业行距进行调整，使圆锥钉刷对行除草单元能更精准的满足对行需求，提高了机具在不同种植区域、不同耕种模式(平作、垄作)、不同种类作物田间除草方面的实用性和适用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为圆锥钉刷除草执行部件的结构示意图
图3为圆锥钉刷除草执行部件的主视图
图4为仿形机构单元的结构示意图
图5为圆锥钉刷对行除草单元的结构的左视图
图6为圆锥钉刷对行除草单元的结构示意图
图中，1、机架；2、摄像头；3、滑道；4、圆锥钉刷对行除草单元；5、地轮；6、执行支架；7、圆锥钉刷盘；8、带座轴承前端盖；9、执行外壳；10、弹簧；11、平行四杆机构；12、调节杆；13、滑道固定板；14、中间连接平杆；15、联动板；16、仿形轮；17、仿形板；18、L形柱；19、圆锥钉刷连接件；20、圆锥钉刷；21、圆锥钉刷支撑体；22、除草铲；23、联轴器；24、减速器；25、步进电机；26、执行部件；27、动力装置；28、仿形机构；29、行间除草装置；30、前带座轴承；31、后带座轴承；32、轴端挡圈；33、输出轴；34、轴端螺栓；
具体实施方式：
以下结合实施实例及附图1-5对本发明进行详细的描述
本发明所述的是一种圆锥钉刷式全方位智能除草机，该除草机主要由机架(1)、摄像头(2)、滑道(3)、圆锥钉刷对行除草单元(4)、和地轮(5)组成。
所述机架(1)连接端部为三点悬挂形式，方便挂接于拖拉机后，且所设计机架(1)均分为三个均匀区域，方便安装圆锥钉刷对行除草单元(4)。
所述的圆锥钉刷对行除草单元(4)由执行部件(26)，动力装置(27)和仿形机构(28)组成。
所述执行部件(26)由执行支架(6)，圆锥钉刷盘(7)，带座轴承前端盖(8)，执行外壳(9)，前带座轴承(30)、后带座轴承(31)、轴端挡圈(32)，输出轴(33)、和轴端螺栓(34)组成。其中输出轴(32)端部通过联轴器(23)连接在减速器(24)上，通过其内部的圆锥滚子轴承，安装在前带座轴承(29)和后带座轴承(30)内圈上。执行支架(6)通过螺栓连接紧固于圆锥钉刷盘(7)，而圆锥钉刷盘(7)被设计4个区域，分别为2个除草区和2个避苗区，且除草区与避苗区夹角为60°，除草区的圆锥钉刷夹角为15°，1个除草区与1个避免区为一组，2组区域呈180°分布。
所述滑道(3)，由滑道连接片与螺栓连接紧固在机架(1)上，滑道连接片有数个连接孔，可根据需要调节滑道(3)高度，以此来调节圆锥钉刷对行除草单元(4)的高度。而且，滑道(3)的设计使前带座轴承(29)与后带座轴承(30)在滑道(3)左右滑动，并使圆锥钉刷对行除草单元(4)在机架(1)中左右方位进行调节，以此来实现更准确的对行需求。
所述动力装置(27)由减速器(24)和伺服电机(25)组成，减速器(24)固接在伺服电机(25)上。
所述仿形机构(28)由弹簧(10)、平行四杆机构(11)、调节杆(12)、滑道固定板(13)、中间连接平杆(14)、联动板(15)、仿形轮(16)、仿形板(17)、L形柱(18)、圆锥钉刷连接件(19)、圆锥钉刷(20)、圆锥钉刷支撑体(21)和除草铲(22)组成。其中，弹簧(10)的上端和下端分别挂接在平行四杆机构(11)上端和下端的对应圆孔上。滑道固定板(13)通过螺栓连接紧固于滑道(3)，中间连接平杆通过螺栓与滑道固定板(13)和仿形板(17)连接。调节杆(12)与联动板(15)连接于中间连接平杆(14)、仿形板(17)上，并能进行一定程度的来回移动，以适应田间地面不平的路况。平行四杆机构(11)与L形柱(18)均通过螺栓连接紧固在仿形板(17)上。仿形板(17)下端连接着仿形轮(16)。L形柱(18)可以通过仿形板(17)数个定位孔进行螺栓连接，根据需要调节L形柱(18)的离地高度，并且下端连接着行间除草装置(29)，由圆锥钉刷连接件(19)、圆锥钉刷(20)、圆锥钉刷支撑体(21)和除草铲(22)组成。
所述地轮(5)由机架连接片与地轮支撑架组成。机架连接片由螺栓连接紧固于机架(1)上，机架连接片下端连接着地轮支撑架，地轮支撑架支撑着地轮行进。
在使用时，首先将该除草机挂载到拖拉机的三点悬挂装置上，连接好对应的控制系统和视觉系统后即可进行除草作业。通过摄像头(2)识别田间杂草和秧苗，并计算出机器实际行进速度和位移，控制系统根据计算结果控制株间圆锥钉刷(7)转动速度，当识别到无秧苗区域时，进行株间除草工作，而识别到秧苗时，控制系统控制圆锥钉刷通过避苗区域进行安全避苗。株间圆锥钉刷(7)进行株间除草，行间圆锥钉刷(20)与和除草铲(22)随着机器前进进行行间除草，以此实现株间和行间的除草作业。圆锥钉刷对行除草单元在仿形轮(16)的带动下随着地面的起伏上下摆动，从而保证合适的入土深度，保证除草效果，并且滑道(3)的设计使圆锥钉刷对行除草单元的上、下、左、右方位的位置是可调整，可根据实际作业行距进行调整，使圆锥钉刷对行除草单元能更精准的满足对行需求。

Claims (5)

1.本发明所述的一种圆锥钉刷式全方位智能除草机，其特征在于：包括机架(1)，安装在机架(1)两端的摄像头(2)与滑道(3)，安装在滑道(3)上的多组圆锥钉刷对行除草单元(4)，位于除草机尾部的地轮(5)。机架(1)连接端部为三点悬挂形式，方便挂接于拖拉机后，且所设计机架(1)均分为三个均匀区域，方便安装圆锥钉刷对行除草单元(4)。圆锥钉刷对行除草单元(4)由执行部件(26)，动力装置(27)和仿形机构(28)组成。执行部件(26)由执行支架(6)，圆锥钉刷盘(7)，带座轴承前端盖(8)，执行外壳(9)，前带座轴承(30)、后带座轴承(31)、轴端挡圈(32)，输出轴(33)、和轴端螺栓(34)组成。其中输出轴(32)端部通过联轴器(23)连接在减速器(24)上，通过其内部的圆锥滚子轴承，安装在前带座轴承(29)和后带座轴承(30)内圈上。执行支架(6)通过螺栓连接紧固于圆锥钉刷盘(7)，而圆锥钉刷盘(7)被设计4个区域，分别为2个除草区和2个避苗区，且除草区与避苗区夹角为60°，除草区的圆锥钉刷夹角为15°，1个除草区与1个避免区为一组，2组区域呈180°分布。滑道(3)，由滑道连接片与螺栓连接紧固在机架(1)上，滑道连接片有数个连接孔，可根据需要调节滑道(3)高度，以此来调节圆锥钉刷对行除草单元(4)的高度。而且，滑道(3)的设计使前带座轴承(29)与后带座轴承(30)在滑道(3)左右滑动，并使圆锥钉刷对行除草单元(4)在机架(1)中左右方位进行调节，以此来实现更准确的对行需求。动力装置(27)由减速器(24)和伺服电机(25)组成，减速器(24)固接在伺服电机(25)上。仿形机构(28)由弹簧(10)、平行四杆机构(11)、调节杆(12)、滑道固定板(13)、中间连接平杆(14)、联动板(15)、仿形轮(16)、仿形板(17)、L形柱(18)、圆锥钉刷连接件(19)、圆锥钉刷(20)、圆锥钉刷支撑体(21)和除草铲(22)组成。其中，弹簧(10)的上端和下端分别挂接在平行四杆机构(11)上端和下端的对应圆孔上。滑道固定板(13)通过螺栓连接紧固于滑道(3)，中间连接平杆通过螺栓与滑道固定板(13)和仿形板(17)连接。调节杆(12)与联动板(15)连接于中间连接平杆(14)、仿形板(17)上，并能进行一定程度的来回移动，以适应田间地面不平的路况。平行四杆机构(11)与L形柱(18)均通过螺栓连接紧固在仿形板(17)上。仿形板(17)下端连接着仿形轮(16)。L形柱(18)可以通过仿形板(17)数个定位孔进行螺栓连接，根据需要调节L形柱(18)的离地高度，并且下端连接着行间除草装置(29)，由圆锥钉刷连接件(19)、圆锥钉刷(20)、圆锥钉刷支撑体(21)和除草铲(22)组成。地轮(5)由机架连接片与地轮支撑架组成。机架连接片由螺栓连接紧固于机架(1)上，机架连接片下端连接着地轮支撑架，地轮支撑架支撑着地轮(5)行进。
2.根据权利要求1所述的一种圆锥钉刷式全方位智能除草机，其特征在于：圆锥钉刷盘(7)分为4个区域，分别为2个除草区和2个避苗区，且除草区与避苗区夹角为60°，除草区的圆锥钉刷夹角为15°，1个除草区与1个避免区为一组，2组区域呈180°分布。
3.根据权利要求1所述的一种圆锥钉刷式全方位智能除草机，其特征在于：滑道(3)的设计使前带座轴承(30)与后带座轴承(31)在滑道(3)左右滑动，滑道(3)在滑道连接片上也可上、下调节。滑道(3)使圆锥钉刷对行除草单元的上、下、左、右方位的位置是可调节，可根据实际作业行距进行调整，使圆锥钉刷对行除草单元能更精准的满足对行需求。
4.根据权利要求1所述的一种圆锥钉刷式全方位智能除草机，其特征在于：仿形机构(28)中的中间连接平杆(14)通过螺栓与滑道固定板(13)和仿形板(17)连接。调节杆(12)与联动板(15)连接于中间连接平杆(14)、仿形板(17)上，并能进行一定程度的来回移动，以适应田间地面不平的路况。且圆锥钉刷对行除草单元(4)在仿形轮(16)的带动下随着地面的起伏上下摆动，从而保证合适的入土深度，保证除草效果。
5.根据权利要求1所述的一种圆锥钉刷式全方位智能除草机，其特征在于：仿形机构(28)后的连接柱为L形柱(18)，呈L形，L形柱(18)可以通过仿形板(17)数个定位孔进行螺栓连接，并且下端连接着行间除草装置，根据需要调节行间除草装置的离地高度，保证除草效果。
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