CN209201536U - 一种用于平作玉米地的智能除草机 - Google Patents

Abstract

一种用于平作玉米地的智能除草机，包括机架、防护围栏、驱动轮、从动轮、控制器、太阳能电池板、切割装置、压力传感器、超声波测距传感器、摄像头、GPS定位器和无线发射接收器，太阳能电池板固定于机架的顶部，机架和太阳能电池板之间固定有控制器，压力传感器固定于叶片拨开杆上，叶片拨开杆的外缘上固定有压力传感器，全景摄像头固定于机架下方，切割装置固定于机架的下方中央，全景摄像头、压力传感器、驱动轮和切割装置分别与控制器连接。该除草机结构简单、造价较低，便于快速拆卸并完成故障修复；同时该除草机的机架结构可防止电子元件浸没于水位线以下、通过性更好；该除草机的续航能力得到充分提升。

Description

一种用于平作玉米地的智能除草机

技术领域

本实用新型涉及农业智能设备领域，具体涉及一种用于平作玉米地的智能除草机。

背景技术

我国是一个传统的农业生产大国，农业、农民和农村的问题一直是我国发展的重点问题。传统的农业种植方式多依靠人力方式完成作物的种植、除草到收获等一系列操作。在整个种植过程中，进行杂草控制是作物增产增收的重要途径。而目前杂草的控制主要依靠喷洒农药等化学除草的方式来实现，其除草效率高、作物增产效果显著。但是，由此产生的农药残留和污染却成为了影响农业可持续发展的重大问题之一。

相比于化学除草，人工除草则不会产生农药残留的问题，但是传统的人工除草已经难以适应现代化农业发展的要求。因此，随着科技进步,人们越来越重视绿色农业的发展,除草的方法也逐渐被绿色的除草技术代替，如机械除草。为了进一步够提高机械除草的效率，申请号为201510812766.4的实用新型专利公布了一种带风扇的除草机、申请号为201410663077.7的实用新型专利公布了智能割草机系统及智能割草机、申请号为201620472366.3的实用新型专利公布了一种智能割草机等提供了智能割草机，实现割草智能化。然而上述的智能割草机在实际使用的过程中具有以下缺点：1、单刀头设计，不能调节水平刈割宽度；2、应用的传感器识别过程复杂，配合这些传感器的芯片缺乏，杂草及其种类的识别效率低；3、农机农艺的配合度差，实际应用潜力受限。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，设计了一种用于平作玉米地的智能除草机，该除草机结构简单、造价较低，便于快速拆卸并完成故障修复；该除草机安全防护性能较好，防止出现意外伤人事故；同时该除草机的机架结构可防止电子元件浸没于水位线以下，且通过性更好；该除草机的续航能力得到充分提升。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于平作玉米地的智能除草机，其特征在于：包括机架、防护围栏、驱动轮、从动轮、控制器、太阳能电池板、切割装置、压力传感器、超声波测距传感器、摄像头、GPS定位器和无线发射接收器，防护围栏固定于机架的前后两侧，驱动轮固定于机架的右侧，从动轮固定于机架的左侧，太阳能电池板固定于机架的顶部，机架的左端部固定有叶片拨开杆，机架和太阳能电池板之间固定有控制器，叶片拨开杆的外缘固定有压力传感器，超声波测距传感器固定于机架纵梁的左侧，摄像头固定于机架下方，切割装置固定于机架的下方中央，无线发射接收器、GPS定位器、摄像头、压力传感器、超声波测距传感器、驱动轮和切割装置均与控制器连接。

进一步的，所述的机架由纵梁、横梁和竖杆组成，竖杆与纵梁的左端部固定连接，竖杆的底部固定有从动轮，叶片拨开杆由两根呈牛角状的拨杆固定连接组成，叶片拨开杆的两端分别固定与两侧的纵梁上，纵梁上固定有横梁，左侧的横梁下方固定连接有伸缩杆，伸缩杆的底部固定有摄像头，两根横梁之间固定有承托板，控制器固定于承托板上，纵梁上固定有连接套筒，连接套筒的上方固定有支撑柱，太阳能电池板固定于支撑柱上，连接套筒的下方固定有防护围栏，防护围栏上固定有防护板，横梁的下方固定有切割装置，纵梁的右端部固定连接有驱动横梁，驱动横梁的下方固定有驱动杆，驱动杆通过驱动电机与传动轴连接，传动轴的两侧固定有驱动轮；

所述的切割装置包括伸缩杆，伸缩杆上固定有伸缩悬臂杆，伸缩杆与中部的横梁固定连接，伸缩杆和伸缩悬臂杆的底部固定有转动电机，转动电机底部固定有刀盘，刀盘上固定有刀片；

所述的控制器包括蓄电池、稳压器和单片机，太阳能电池板与蓄电池连接，蓄电池通过稳压器与单片机连接，单片机分别与驱动电机、转动电机、压力传感器和摄像头连接。

进一步的，所述的机架和防护围栏采用PVC管制成。

进一步的，所述的蓄电池为锂离子动力电池。

进一步的，所述的智能除草机应用于作物种植田的玉米行间除草作业。

进一步的，所述的作物种植田被纵向种植带和横向种植带分割为连续蛇形的除草轨道。

本实用新型的有益效果是：该除草机采用双刀头设计，双刀头可调节杂草的水平刈割宽度；该除草机利用传感器和相机及控制芯片的配合，可区分玉米与杂草；配合田间玉米青苗的空间布局方式，可实现最大化的智能操作，减少人力的使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是智能除草机的整体结构示意图；

图2是智能除草机的机架与各部件的连接结构示意图；

图3是所述的控制器与机架的连接结构示意图；

图4是所述的控制器的内部结构示意图；

图5是智能除草机在田间作物行间的除草轨迹图，该图包含田间作物的种植规划布局。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-机架，2-防护围栏，3-驱动轮，4-控制器，5-太阳能电池板，6-切割装置，7-压力传感器，8-摄像头，9-承托板；10-作物种植田，11-连接套筒，12-支撑柱，13-叶片拨开杆，14-超声波测距传感器，31-从动轮，41-蓄电池，42-单片机，43-稳压器，44-GPS定位器，45-无线发射接收器，61-伸缩杆，62-转动电机，63-刀盘，64-伸缩悬臂杆，91-弧形卡板；101-横梁，102-驱动横梁，103-竖杆，104-驱动杆，105-传动轴，106-防护板，1010-纵向种植带，1020-横向种植带。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-5所示，一种用于平作玉米地的智能除草机，包括机架1、防护围栏2、驱动轮3、从动轮31、控制器4、太阳能电池板5、切割装置6、压力传感器7、超声波测距传感器14,、摄像头8、GPS定位器44和无线发射接收器45，机架1由纵梁、横梁101和竖杆103组成，竖杆103与纵梁的左端部固定连接，纵梁的左端部固定有叶片拨开杆13，机架1和太阳能电池板5之间固定有控制器4，叶片拨开杆13的外缘固定有压力传感器7，超声波测距传感器14固定于机架纵梁的左侧，竖杆103的底部固定有从动轮31，纵梁上固定有横梁102，左侧的横梁11下方固定连接有伸缩杆，伸缩杆的底部固定有摄像头8，两根横梁101之间固定有承托板9，承托板9通过弧形卡板91固定于横梁101上，控制器4固定于承托板9上，纵梁上固定有连接套筒11，连接套筒11的上方固定有支撑柱12，太阳能电池板5固定于支撑柱12上，连接套筒11的下方固定有防护围栏2，防护围栏2上固定有防护板106，横梁101的下方固定有切割装置6，纵梁的右端部固定连接有驱动横梁102，驱动横梁102的下方固定有驱动杆104，驱动杆104通过驱动电机与传动轴105连接，传动轴105的两侧固定有驱动轮3；切割装置6包括伸缩杆61，伸缩杆61上固定有伸缩悬臂杆64，伸缩杆与中部的横梁101固定连接，伸缩杆61和伸缩悬臂杆64的底部固定有转动电机62，转动电机底部固定有刀盘63，刀盘63上固定有刀片；控制器4包括蓄电池41、稳压器43和单片机42，太阳能电池板5与蓄电池41连接，蓄电池41通过稳压器43与单片机42连接，单片机42分别与驱动电机、转动电机62、压力传感器7、摄像头8、GPS定位器44和无线发射接收器45连接。

其中的，机架1和防护围栏2采用PVC管制成，防护板106采用PVC板制成。

本实施例中的单片机42采用东芝公司生产的TMPV7602XBG型处理器，该处理器能在光线较差或者是当目标对象与背景亮度差极小的情况下准确识别图像，在本实施例中单片机的目标对象设定为玉米，当该除草机在作物行间行走时，叶片拨开杆13将玉米行间的叶片向两侧拨开，防止叶片被割除；摄像头8将采集的图像实时传输至单片机42中，单片机42将传输的图像与目标对象(玉米)进行比对分析，当传输的对象与目标不吻合时，单片机42驱动转动电机62并带动伸缩杆61和伸缩悬臂杆64上的刀盘63转动，刀盘63上的刀片完成对杂草的剪切，伸缩悬臂杆64上大刀盘和伸缩杆底部固定刀盘63并排设置，可根据玉米行距调节杂草剪出作业半径；机架1的顶部设有太阳能电池板5，太阳能电池板5不仅可向蓄电池41提供电力供应以提供该除草机的续航能力，还可为机架1以及密封封装的控制器4遮阳以及遮雨，防止控制器4在阳光以及雨水的干扰下而发生故障；压力传感器7设置于叶片拨开杆13的外缘，机架在玉米行间行走时，叶片拨开杆13触碰并挤压到玉米植株时，位于叶片拨开杆外缘的压力传感器7受到挤压，压力传感器7将挤压变形转换为电信号并将该信息传输至单片机42，当挤压形变大于设定的阈值时，单片机42向驱动电机发出转向指令，驱动电机带动传动轴105发生角度转动从而使驱动轮3完成转向调节动作，而设置于机架1左侧的超声波测距传感器14可将障碍物的距离值传输至控制器4中，以指导该除草机的转向，直至除草机沿作物种植田规划好的除草轨道行进并完成除草作业；该机架1采用PVC管制成，除草作业人员可自行选配部件完成组装，同时机架1的悬挂较高，摄像头8和切割装置6通过伸缩杆61固定于机架1上，GPS定位器44将该除草机的位置信息传输至单片机42中，单片机42将除草机的位置信息通过无线发射接收器45无线发送至于除草机无线连接的移动设备中，防止除草机被障碍物阻挡或者蓄电池没电时操作者难以发现的问题；该除草机极大地降低了智能除草作业的成本，适合在广大农业从业者中推广应用。

通过GPS仪显示的位置可判断该除草机是否完成作业，当该除草机完成作业后，通过移动设备向该除草机发送停止命令，无线发射接收器45接收无线信号后将其传输至单片机42中，单片机42输出高电平切断蓄电池41对驱动轮的电源供应。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种用于平作玉米地的智能除草机，其特征在于：包括机架、防护围栏、驱动轮、从动轮、控制器、太阳能电池板、切割装置、压力传感器、超声波测距传感器、摄像头、GPS定位器和无线发射接收器，防护围栏固定于机架的前后两侧，驱动轮固定于机架的右侧，从动轮固定于机架的左侧，太阳能电池板固定于机架的顶部，机架的左端部固定有叶片拨开杆，机架和太阳能电池板之间固定有控制器，叶片拨开杆的外缘固定有压力传感器，超声波测距传感器固定于机架纵梁的左侧，摄像头固定于机架下方，切割装置固定于机架的下方中央，无线发射接收器、GPS定位器、摄像头、压力传感器、超声波测距传感器、驱动轮和切割装置均与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于平作玉米地的智能除草机，其特征在于：所述的机架由纵梁、横梁和竖杆组成，竖杆与纵梁的左端部固定连接，竖杆的底部固定有从动轮，叶片拨开杆由两根呈牛角状的拨杆固定连接组成，叶片拨开杆的两端分别固定于两侧的纵梁上，纵梁上固定有横梁，左侧的横梁下方固定连接有伸缩杆，伸缩杆的底部固定有摄像头，两根横梁之间固定有承托板，控制器固定于承托板上，纵梁上固定有连接套筒，连接套筒的上方固定有支撑柱，太阳能电池板固定于支撑柱上，连接套筒的下方固定有防护围栏，防护围栏上固定有防护板，横梁的下方固定有切割装置，纵梁的右端部固定连接有驱动横梁，驱动横梁的下方固定有驱动杆，驱动杆通过驱动电机与传动轴连接，传动轴的两侧固定有驱动轮；

所述的切割装置包括伸缩杆，伸缩杆上固定有伸缩悬臂杆，伸缩杆与中部的横梁固定连接，伸缩杆和伸缩悬臂杆的底部固定有转动电机，转动电机底部固定有刀盘，刀盘上固定有刀片；

所述的控制器包括蓄电池、稳压器和单片机，太阳能电池板与蓄电池连接，蓄电池通过稳压器与单片机连接，单片机分别与驱动电机、转动电机、压力传感器和摄像头连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于平作玉米地的智能除草机，其特征在于：所述的机架和防护围栏采用PVC管制成。

4.根据权利要求2所述的一种用于平作玉米地的智能除草机，其特征在于：所述的蓄电池为锂离子动力电池。

5.根据权利要求2所述的一种用于平作玉米地的智能除草机，其特征在于：所述的智能除草机应用于作物种植田的玉米行间除草作业。

6.根据权利要求5所述的一种用于平作玉米地的智能除草机，其特征在于：所述的作物种植田被纵向种植带和横向种植带分割为连续蛇形的除草轨道。