CN116762795A - 一种农用除草装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农用除草装置，包括：导轨组件：用于设置在农田，包括多个交叉垂直设置的纵向导轨和横向导轨，纵向导轨和横向导轨均设有车轮槽，纵向导轨和横向导轨在交叉位置处设有转台，转台的转动部分上表面与纵向导轨和横向导轨的上表面平齐且设置有车轮槽；除草执行机构：包括车体，车体设有车轮，车轮与车轮槽配合，车体设有回转平台，回转平台安装有控制箱，控制箱的一侧通过第一升降部件连接有割草机构，另一侧通过第一升降部件连接有机械抓手，本发明的装置保证了在坑洼不平或障碍物较多的环境下除草的顺利进行，并可进行全天候作业。

Description

一种农用除草装置

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种农用除草装置。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

杂草，一般来说是非栽培的植物或者对作物和人类有害的植物，因此需要对杂草进行清理。

人工拔除杂草是最绿色、最环保的除草方式，但人工除草耗费人工多、成本大，在人工越来越贵的当前和未来，人工除草变得越来越不现实。目前，应用除草剂是普遍的除草方式，除草剂除草方便、经济，但对环境、人们身体健康造成了较大的影响。首先，喷洒除草剂对蜜蜂的行为影响最为严重，植物生态系统破坏较重；其次，植物对除草剂的利用较低，70％以上的除草剂随着浇水渗入地下水源，对饮用水造成较大危害；再者，过量施用除草剂也会造成农产品农残超标。

随着人们环保意识、健康意识的增强，急需农田系统中的物理除草装置。目前市场上也出现了割草、杂草清理装置，包括一个车体，车体通过车轮沿地面行驶，利用除草执行机构对杂草进行清除，降低了人工成本，发明人发现，已有的除草装置不能实现夜间除草或不能适应农田、农业设施中坑洼不平的环境(垄沟、土垄)，车体在坑洼不平的环境中行驶时，除草装置的车体会产生倾斜，甚至翻车，同时除草执行机构也会产生倾斜，不能顺利拔除杂草；车体遇到障碍物时，往往也会不能顺利地持续作业。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种农用除草装置，避免了除草执行机构由于机身倾斜或翻车而不能顺利拔出杂草、遇障碍物不能连续作业和不能夜间除草的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的实施例提供了一种农用除草装置，包括：

导轨组件：用于设置在农田，包括多个交叉垂直设置的纵向导轨和横向导轨，纵向导轨和横向导轨均设有车轮槽，纵向导轨和横向导轨在交叉位置处设有转台，转台的转动部分上表面与纵向导轨和横向导轨的上表面平齐且设置有车轮槽；

除草执行机构：包括车体，车体设有车轮，车轮与车轮槽配合，车体设有回转平台，回转平台安装有控制箱，控制箱的一侧通过第一升降部件连接有割草机构，另一侧通过第一升降部件连接有机械抓手。

可选的，机械抓手的一侧设置有杂草回收箱。

可选的，导轨组件的四个角处设置有调平机构，用于调节导轨组件至水平状态。

可选的，所述调平机构采用调节螺杆，调节螺杆与底座螺纹连接，调节螺杆的顶部设有支撑板，支撑板用于对导轨组件进行支撑。

可选的，所述纵向导轨和/或横向导轨的中心部位设置有水平仪以检测导轨组件是否达到水平。

可选的，所述转台的转动部分上表面设置有光敏传感器以检测车体是否行进至转台。

可选的，所述控制箱顶部设置有摄像头，摄像头与控制系统连接，机械抓手与控制系统连接，摄像头能够将采集的图像实时传输给控制系统，控制系统能够根据采集的图像分析出杂草位置并控制机械抓手规划设定运动轨迹，对杂草进行拔除。

可选的，所述割草机构包括与升降部件连接的水平伸缩件，水平伸缩件的伸缩方向与车体的行进方向垂直，水平伸缩件的伸缩部与支座连接，支座的外端部设有与其垂直的定刀片，定刀片的一侧设有动刀片，动刀片与安装在支座的直线移动机构连接，直线移动机构能够带动动刀片朝向定刀片运动以同定刀片配合将杂草割断。

可选的，所述水平伸缩件的伸缩部端部设有舵机，舵机与支座连接以实现带动支座在水平面内摆动。

可选的，所述车体的两侧设置有照明装置。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的农用除草装置，由于设置了导轨组件，车体的车轮与横向导轨、纵向导轨以及转台的车轮槽配合，因此车体能够在导轨组件上行走，由于导轨组件的表面为平面可弥补农田土地路面不平的问题，因此车体不会因为农田地面坑洼不平而产生倾斜甚至翻车，机械抓手和割草机构也不会产生倾斜；也不会因为遇到障碍物而停止作业，保证了除草工作的顺利、持续进行。

2.本发明的农用除草装置，设置有割草机构和机械抓手，割草机构具有能够相互靠近和远离的动刀片和定刀片，适用于作物行间或大片杂草的同时割除，机械抓手适用于作物株间单株杂草的拔除，割草机构和机械抓手配合使用，既提高了除草工作效率，还能够保证除草的准确性。

附图说明

构成本发明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。

图1是本发明实施例1导轨组件俯视图；

图2是本发明实施例1调平机构示意图；

图3是本发明实施例1除草执行机构与导轨组件配合侧视图；

图4是本发明实施例1除草执行机构与导轨组件配合主视图；

图5是本发明实施例1机械抓手结构示意图；

图6是本发明实施例1割草机构结构示意图；

其中，1.横向导轨，2.纵向导轨，3.转台，4.车轮槽，5.调平机构，5-1.调节螺杆，5-2.底座，5-3.支撑板，6.气泡式水平仪，7.车体，8.车轮，9.回转机构，10.控制箱，11.机械抓手，11-1.基座，11-2.机械臂，11-3.夹持机构，12.割草机构，12-1.水平电动伸缩杆，12-2.舵机，12-3.支座，12-4.定刀片，12-5.直线移动机构，12-6.动刀片，13.第一电动升降杆，14.杂草回收箱，15.第二电动升降杆，16.摄像头，17.照明灯，18.太阳能板。

具体实施方式

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，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。

实施例1

本实施例提供了一种农用除草装置，包括导轨组件和除草执行机构，导轨组件用于布置在农田或农业设施内；除草执行机构包括车体，车体上设置有割草机构或机械抓手，车体的车轮与导轨组件配合，使得车体能够沿导轨组件行走，利用割草机构或机械抓手将农田内的杂草进行清除。

如图1所示，所述导轨组件包括多个垂直交叉设置的横向导轨1和纵向导轨2，横向导轨1和纵向导轨2的上表面相平齐，横向导轨1用于垂直于作物行向设置，本实施例中，设置有两个横向导轨1，两个横向导轨1平行设置，两个横向导轨1之间设置有多个与其垂直的纵向导轨2，横向导轨1和纵向导轨2共同组成一个整体为矩形的导轨组件。横向导轨1的长度在30m左右；纵向导轨2的长度为6-8m，纵向导轨可根据实际应用场景进行调整，如农田长宽度和农业设施(温室、大棚)跨度。

本实施例中，所述纵向导轨2通过螺栓与横向导轨1可拆卸连接，方便对导轨组件进行运输和组装。

所述纵向导轨2和横向导轨1的交叉位置处设置有转台3，本实施例中，所述转台3设置在横向导轨1内，转台3采用现有设备即可，其具体结构在此不进行详细叙述，转台3嵌入纵向导轨1内部，且转台3的转动部分与横向导轨1和纵向导轨2的上表面相平齐。

车体进行转台3后，转台3能够带动车体转动90°，从而实现车体在纵向导轨和横向导轨行走的切换。

所述转台3的转动部分设置有光敏传感器，当车体行走至转台后，光敏传感器接收到的光信号发生变化，从而给导轨控制系统发送信号，导轨控制系统与转台连接，控制转台转动90°。

所述横向导轨1、纵向导轨2以及转台3的转动部分上表面均设置有车轮槽4，车轮槽4与车体的车轮相匹配，车轮能够嵌入车轮槽4中，从而实现车体沿纵向导轨、横向导轨以及转台转动部分的行走。

所述导轨组件的四个角处底面均设置有调平机构5，即两个横向导轨的两个端部均设有调平机构，调平机构用于将导轨组件调节至水平状态。

如图2所示，所述调平机构包括调节螺杆5-1，调节螺杆5-1底端与底座5-2螺纹连接，底座5-2用于固定在地面上，转动调节螺杆5-1，调节螺杆5-1能够沿自身轴线做竖向运动，调节螺杆5-1的顶端设有支撑板5-3，支撑板5-3对导轨组件进行支撑。

通过调节调节螺杆5-1伸出底座的长度，能够实现对导轨组件进行调平，使得横向导轨、纵向导轨处于水平状态。

为了对导轨组件是否处于水平状态进行检验，所述纵向导轨2和/或横向导轨1安装有水平仪，本实施例中，由于横向导轨长度较长，因此，只在横向导轨的中部位置设置水平仪，优选的，所述水平仪采用气泡式水平仪6。

本实施例中，由于设置了导轨组件，车体的车轮与纵向导轨2、横向导轨1以及转台3的车轮槽4配合，因此车体能够在导轨组件上行走，由于导轨组件的表面为平面且能够通过调平机构5调平，因此车体不会因为农田地面坑洼不平而产生倾斜，机械抓手和割草机构也不会产生倾斜、甚至翻车等现象；也避免拔草装置遇到障碍物停止作业的情况发生，保证了除草工作的顺利性和连续性。

如图3-图4所示，所述除草执行机构包括车体7，车体7采用现有的行走车结构即可，其底部设有车轮8，车轮8与动力机构连接，车轮8嵌入车轮槽中，动力机构能够带动车轮8转动，进而实现车体7沿导轨组件行走。

上述技术采用现有技术即可，在此不进行进一步的详细叙述。

所述车体7的上表面设置有回转机构9，回转机构9可实现除草装置根据杂草位置调整自身方向，回转机构9采用现有的回转平台即可，回转机构9与车体控制系统连接，由车体控制系统控制其工作。

所述回转平台的回转部分上表面固定有控制箱10，控制箱10内安装有除草控制系统，除草控制系统与割草机构和机械抓手连接，能够控制割草机构和机械抓手的工作。

所述机械抓手11设置在控制箱10的一侧，割草机构12设置在控制箱10的另一侧，机械抓手11及割草机构12均为可拆卸组件。

所述机械抓手11与控制箱一侧的第一升降部件通过螺栓可拆卸连接，如图5所示，机械抓手包括基座11-1，基座11-1与机械臂11-2的首端连接，机械臂11-2的末端连接有夹持机构11-3，机械臂11-2和夹持机构11-3采用现有设备即可，其具体结构在此不进行详细叙述。夹持机构11-3的夹持部用于夹持杂草的表面，设置有防滑层，以增大夹持机构与杂草之间的摩擦力，以防杂草拔断，更好地将杂草连根拔除，提高杂草的清除效果。

所述第一升降部件采用第一电动升降杆13，第一电动升降杆13的固定部分与回转平台的回转部分固定，其升降部分与机械抓手11的基座11-1连接，基座还通过滑块与控制箱设置的竖向导轨滑动连接以对机械抓手的升降进行导向。

第一电动升降杆13、机械臂11-2和夹持机构11-3均与割草控制系统连接，由割草控制系统控制其工作。

通过第一电动升降杆13，能够调节机械抓手11的高度；通过第二电动升降杆15，能够调节割草机构12的高度，满足不同高度杂草的去除需求。

所述机械抓手11的一侧设置有杂草回收箱14，杂草回收箱14固定在回转平台的转动部分上或者固定在控制箱10侧部，机械抓手11抓取的杂草能够放入杂草回收箱，优选的，所述杂草回收箱14采用粉碎箱，能够将杂草进行粉碎，所述粉碎箱采用现有设备即可，例如专利CN107580864B中公开的粉碎箱，其具体结构在此不进行详细叙述。

所述割草机构与控制箱另一侧的第二升降部件连接，第二升降部件采用第二电动升降杆15，第二电动升降杆15能够带动割草机构12的升降，进而满足不同高度的草的切割或拔除需求，也可满足因通过调平机构进行导轨升降对杂草的切割或拔除的需求。

如图6所示，所述割草机构包括水平伸缩件，水平伸缩件采用水平电动伸缩杆12-1，水平电动伸缩杆12-1与第二电动升降杆15的升降部连接，且通过滑块与控制箱10设置的竖向导轨滑动连接。

水平电动伸缩杆12-1的伸缩部端部设置有舵机12-2，舵机的轴线竖向设置，舵机12-2的输出轴与支座12-3内端部连接，能够带动支座12-3在水平面内摆动，支座12-3的外端部设有定刀片12-4，定刀片12-4与支座12-3垂直设置。

所述支座12-3上安装有直线移动机构12-5，直线移动机构12-5的输出运动方向与支座的长度方向平行，直线移动机构12-5与动刀片12-6连接，能够带动动刀片12-6朝向或远离定刀片12-4运动，直线移动机构12-5带动动刀片12-6朝向定刀片12-4运动，能够使得动刀片12-6和定刀片12-4共同对杂草进行割除。

本实施例中，所述直线移动机构12-5采用丝杠传动机构或气缸或液压缸等，本领域技术人员根据实际需要进行设置。

所述舵机12-2能够带动支座12-3摆动，从而调节定刀片12-4和动刀片12-6的角度，满足不同切割角度需求。

所述控制箱的顶部设置有摄像头16，摄像头16采用360°全景摄像头，摄像头16与控制箱内的除草控制系统连接，能够将采集的图像传递给除草控制系统，除草控制系统，除草控制系统通过鉴别作物的形态特征，进一步明确作物形态，并确定作物形态、作物方位等信号，作物的形态特征包括子叶形状、作物高度、叶片形状、叶片颜色、花的形状和颜色或果实的形状与颜色等。除草装置在作业过程中采用“逆向判定法”，即通过3个及以上的植物形态特征判断与设定作物不同，即判定为杂草。除草控制系统根据图像进行作物株间、行间的测距，然后带动机械抓手或割草机构深入作物株间或行间进行杂草清除。上述方法采用现有的方法即可，在此不进行详细叙述。

所述车体的两侧设置有照明装置，照明装置采用照明灯17即可，在夜间能够提供照明，使得夜间也可进行作业，克服了传统装置只能白天进行作业的缺陷，减少白天拔草对其他作业的干扰，提高工作效率。光照范围为除草装置最大作业直径，优选的光照范围直径为180cm。

所述控制箱的顶部设置有太阳能板18，太阳能板18与控制箱内的电源连接，电源用于对相关设备进行供电，太阳能板能够将太阳能转化为电能在电源中进行存储，本实施例中，所述电源采用设置在电池箱内的多个可充电锂电池，电池箱由金属或塑料材质制成，电池箱设置有充电口，能够对锂电池进行充电。

本实施例的农用除草装置的工作原理为：

车体沿纵向导轨行走，摄像头对农田图像进行采集，当识别到杂草时，除草控制系统控制机械抓手工作，机械抓手将杂草拔出然后放入杂草回收箱内，当车体沿纵向导轨行进至其末端与横向导轨的交叉位置时，进入交叉位置的转台，光敏传感器检测到与车体进入，发送信号给导轨控制系统，导轨控制系统控制转台转动90°，车体随之转动90°，然后车体沿横向导轨行驶至下一个与横向导轨交叉的纵向导轨对应位置处，采用相同的方法转动90°，车体沿纵向导轨行驶，对下一行农田内的杂草进行拔除，依次进行。

如果农田内存在大规模的杂草或作物行间存在较多杂草，可通过回转机构带动割草机构朝向农作物的对应行，然后水平伸缩件工作，将动刀片和定刀片运动至目标位置，直线移动机构带动动刀片运动，动刀片朝向定刀片运动，将杂草割断，提高除草效率，同时方便后续工作的进行。采用割草机构进行杂草清除时，对杂草进行就地割除，不放入杂草回收箱内。

本实施例的除草装置，设置有割草机构和机械抓手，割草机构具有能够相互靠近和远离的动刀片和定刀片，适用于大片杂草或作物行间的同时割草，机械抓手适用于作物株间单株杂草的去除，割草机构和机械抓手配合使用，既提高了除草工作效率，还能够保证除草的准确性。

本除草装置一般在作物封垄前使用；作物封垄后的杂草由于处于生长弱势地位，不需要再使用本装置。

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

Claims (10)

1.一种农用除草装置，其特征在于，包括：

导轨组件：用于设置在农田，包括多个交叉垂直设置的纵向导轨和横向导轨，纵向导轨和横向导轨均设有车轮槽，纵向导轨和横向导轨在交叉位置处设有转台，转台的转动部分上表面与纵向导轨和横向导轨的上表面平齐且设置有车轮槽；

除草执行机构：包括车体，车体设有车轮，车轮与车轮槽配合，车体设有回转平台，回转平台安装有控制箱，控制箱的一侧通过第一升降部件连接有割草机构，另一侧通过第一升降部件连接有机械抓手。

2.如权利要求1所述的一种农用除草装置，其特征在于，机械抓手的一侧设置有杂草回收箱。

3.如权利要求1所述的一种农用除草装置，其特征在于，导轨组件的四个角处设置有调平机构，用于调节导轨组件至水平状态。

4.如权利要求1所述的一种农用除草装置，其特征在于，所述调平机构采用调节螺杆，调节螺杆与底座螺纹连接，调节螺杆的顶部设有支撑板，支撑板用于对导轨组件进行支撑。

5.如权利要求1所述的一种农用除草装置，其特征在于，所述纵向导轨和/或横向导轨的中心部位设置有水平仪以检测导轨组件是否达到水平。

6.如权利要求1所述的一种农用除草装置，其特征在于，所述转台的转动部分上表面设置有光敏传感器以检测车体是否行进至转台。

7.如权利要求1所述的一种农用除草装置，其特征在于，所述控制箱顶部设置有摄像头，摄像头与控制系统连接，机械抓手与控制系统连接，摄像头能够将采集的图像实时传输给控制系统，控制系统能够根据采集的图像分析出杂草位置并控制机械抓手规划设定运动轨迹，对杂草进行拔除。

8.如权利要求1所述的一种农用除草装置，其特征在于，所述割草机构包括与升降部件连接的水平伸缩件，水平伸缩件的伸缩方向与车体的行进方向垂直，水平伸缩件的伸缩部与支座连接，支座的外端部设有与其垂直的定刀片，定刀片的一侧设有动刀片，动刀片与安装在支座的直线移动机构连接，直线移动机构能够带动动刀片朝向定刀片运动以同定刀片配合将杂草割断。

9.如权利要求8所述的一种农用除草装置，其特征在于，所述水平伸缩件的伸缩部端部设有舵机，舵机与支座连接以实现带动支座在水平面内摆动。

10.如权利要求1所述的一种农用除草装置，其特征在于，所述车体的两侧设置有照明装置。