一种用于玉米地除草机器人及其控制系统技术方案

本发明专利技术提出一种用于玉米地除草机器人及其控制系统，用以解决现有技术中大面积喷洒除草剂对环境和人员造成的伤害极大、机械除草精准化及自动化程度不高、且根部清除不净会造成杂草二次重生等技术问题。本发明专利技术包括除草机器人本体，所述除草机器人本体包括小车主体、轮动行走装置、机械臂组件和执行组件，小车主体的前部安装有视觉传感器，小车主体的内部分别设有控制装置和化学除草装置。本发明专利技术可在机械除草完毕后对杂草生长部位精准喷射除草剂，保障彻底清除杂草和杀菌除虫；同时可智能的应对复杂的作业环境，协调完成除草和运草工作，以保证高效、彻底的清理杂草，避免杂草重生，智能化程度高，实施效果好。

A weeding robot for corn field and its control system

【技术实现步骤摘要】
一种用于玉米地除草机器人及其控制系统
本专利技术涉及农业信息化
，具体涉及一种用于玉米地除草机器人及其控制系统。
技术介绍
在农业的发展中，对于从事农业的工作者来说，农田中的杂草是影响农业生产的首要敌人，它们对庄稼危害极大，因为杂草要与庄稼争夺养分、阳光、空气和水。杂草越多，农作物的产量会越小，随之而来的是经济效益会受到很大影响，因此，除杂草成为农业工作者在作业时的重中之重。目前，一般采用化学除草和机械除草两种方式，但大面积喷洒除草剂对环境和人员造成的伤害极大，而机械除草精准化、自动化程度不高，若根部清除不净会造成杂草二次重生，且两种方式智能化水平有待提高，因此绿色除草工具智能除草机器人应运而生。
技术实现思路
针对现有技术中大面积喷洒除草剂对环境和人员造成的伤害极大、机械除草精准化及自动化程度不高、且根部清除不净会造成杂草二次重生等技术问题，本专利技术提出一种用于玉米地除草机器人及其控制系统，采用“机械+化学”除草方式，在机械除草完毕后对杂草生长部位精准喷射除草剂，保障彻底清除杂草和杀菌除虫；同时采用“自动+手动”的工作模式互相配合，可应对复杂的作业环境，协调完成除草和运草工作，保证高效、彻底的清理杂草，避免杂草重生，又可重复利用杂草，智能化程度高，实施效果好。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于玉米地除草机器人，包括除草机器人本体，所述除草机器人本体包括小车主体、轮动行走装置、机械臂组件和执行组件，且轮动行走装置安装在小车主体的底部，机械臂组件设置在小车主体上，执行组件设置在机械臂组件上；所述小车主体的前部安装有视觉传感器，小车主体的内部分别设有控制装置和化学除草装置，所述轮动行走装置、机械臂组件、执行组件、视觉传感器和化学除草装置均与控制装置相连接。所述小车主体内设置有视觉传感器模组，视觉传感器模组的输入端连接视觉传感器、输出端连接控制装置。所述轮动行走装置包括行驶轮和用于驱动行驶轮的轮动电机，行驶轮安装在小车主体的底部，轮动电机安装在行驶轮上并与行驶轮连接，且轮动电机与控制装置相连接。所述机械臂组件包括旋转云台、基座和机械臂，旋转云台设置在小车主体上，基座设置在旋转云台上，机械臂设置在基座上，执行组件安装在机械臂的末端；所述旋转云台包括旋转电机Ⅰ和转盘，基座固定在转盘上，且转盘与旋转电机Ⅰ的输出端连接；所述基座上设置有基座舵机，且机械臂与基座舵机连接，所述旋转电机Ⅰ和基座舵机均与控制装置相连接。所述机械臂包括依次连接的肩座、大臂和小臂，且肩座的下部与基座上的基座舵机相连接；所述肩座的上部安装有肩座舵机，肩座舵机连接大臂的下部，大臂的上部安装有肘部舵机，肘部舵机连接小臂的下部，小臂的上部安装有旋转电机Ⅱ，旋转电机Ⅱ连接执行组件；所述肩座舵机、肘部舵机和旋转电机Ⅱ均与控制装置相连接。所述执行组件包括转台、锯齿圆形刀片、合金抓手和执行电机，转台垂直于小臂设置且与旋转电机Ⅱ的输出端连接，锯齿圆形刀片和合金抓手均安装在转台上；所述转台的内部设有空腔，执行电机安装在空腔内，且执行电机分别与合金抓手和控制装置相连接。所述转台为人字形结构，转台包括三个连接端部，且两个相邻的连接端部之间的夹角为120°；所述锯齿圆形刀片和合金抓手分别安装在转台的其中两个连接端部上。所述化学除草装置包括用于容纳除草剂的除草剂瓶和针型喷雾头，除草剂瓶设置在小车主体内，针型喷雾头安装在转台的一个连接端部上，且除草剂瓶和针型喷雾头通过管道相连通；所述管道上设置有电磁喷雾控制器，且电磁喷雾控制器与控制装置相连接。所述控制装置包括主控制板、从控制板Ⅰ、从控制板Ⅱ和从控制板Ⅲ，从控制板Ⅰ、从控制板Ⅱ和从控制板Ⅲ均与主控制板通过串口连接；所述视觉传感器模组与主控制板相连接，旋转电机Ⅰ、基座舵机、肩座舵机和肘部舵机均与从控制板Ⅰ相连接，旋转电机Ⅱ、执行电机和电磁喷雾控制器均与从控制板Ⅱ相连接，轮动电机与从控制板Ⅲ相连接。一种用于玉米地除草机器人的控制系统，包括除草机器人本体，还包括控制终端和WiFi中继器，除草机器人本体的小车主体上安装有WiFi路由器，且视觉传感器模组连接WiFi路由器；所述小车主体上的主控制板内置有WiFi模块，主控制板依次通过WiFi模块、WiFi路由器、WiFi中继器与控制终端进行无线通讯。本专利技术采用“机械+化学”除草方式，在机械除草完毕后对杂草生长部位精准喷射除草剂，保障彻底清除杂草和杀菌除虫；同时采用“自动+手动”的工作模式互相配合，可应对复杂的作业环境，协调完成除草和运草工作，以保证高效、彻底的清理杂草，避免杂草重生，又能够重复利用杂草，智能化程度高，实施效果好；本专利技术的控制终端与除草机器人本体之间能够远距离传输信号和通讯，无需现场操作遥控，简单方便，节约成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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为本专利技术的除草机器人本体的结构示意图；图2为本专利技术的执行组件的结构示意图；图3为本专利技术的控制系统的原理图。图中，1为除草机器人本体，11为小车主体，12为轮动行走装置，121为行驶轮，122为轮动电机，13为机械臂组件，131为旋转云台，1311为旋转电机Ⅰ，1312为转盘，132为基座，1321为基座舵机，133为机械臂，1331为肩座，1332为大臂，1333为小臂，1334为肩座舵机，1335为肘部舵机，1336为旋转电机Ⅱ，14为执行组件，141为转台，142为锯齿圆形刀片，143为合金抓手，144为执行电机，15为视觉传感器，151为视觉传感器模组，16为除草剂瓶，17为针型喷雾头，18为电磁喷雾控制器，19为集草箱，20为压力传感器，2为WiFi中继器，3为控制终端，4为WiFi路由器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1，如图1所示，本专利技术提供了一种用于玉米地除草机器人，包括除草机器人本体1，除草机器人本体1在工作时是放置在农田中并负责除草工作。所述除草机器人本体1包括小车主体11、轮动行走装置12、机械臂组件13和执行组件14，且轮动行走装置12安装在小车主体11的底部，用以驱动小车主体11前后左右运动，机械臂组件13设置在小车主体11上，执行组件14设置在机械臂组件13上并用于清除杂草，该机械臂组件13用以实现执行组件14在方向以及位置上的变动，从而能够将农田中不同位置的杂草都清除掉。所述小车主体11的内部分别设有控制装置和化学除草装置，轮动行走装置12、机械臂组件13、执行组件14和化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于玉米地除草机器人，包括除草机器人本体（1），其特征在于：所述除草机器人本体（1）包括小车主体（11）、轮动行走装置（12）、机械臂组件（13）和执行组件（14），且轮动行走装置（12）安装在小车主体（11）的底部，机械臂组件（13）设置在小车主体（11）上，执行组件（14）设置在机械臂组件（13）上；所述小车主体（11）的前部安装有视觉传感器（15），小车主体（11）的内部分别设有控制装置和化学除草装置，所述轮动行走装置（12）、机械臂组件（13）、执行组件（14）、视觉传感器（15）和化学除草装置均与控制装置相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于玉米地除草机器人，包括除草机器人本体（1），其特征在于：所述除草机器人本体（1）包括小车主体（11）、轮动行走装置（12）、机械臂组件（13）和执行组件（14），且轮动行走装置（12）安装在小车主体（11）的底部，机械臂组件（13）设置在小车主体（11）上，执行组件（14）设置在机械臂组件（13）上；所述小车主体（11）的前部安装有视觉传感器（15），小车主体（11）的内部分别设有控制装置和化学除草装置，所述轮动行走装置（12）、机械臂组件（13）、执行组件（14）、视觉传感器（15）和化学除草装置均与控制装置相连接。


2.根据权利要求1所述的用于玉米地除草机器人，其特征在于：所述小车主体（11）内设置有视觉传感器模组（151），视觉传感器模组（151）的输入端连接视觉传感器（15）、输出端连接控制装置。


3.根据权利要求2所述的用于玉米地除草机器人，其特征在于：所述轮动行走装置（12）包括行驶轮（121）和用于驱动行驶轮（121）的轮动电机（122），行驶轮（121）安装在小车主体（11）的底部，轮动电机（122）安装在行驶轮（121）上并与行驶轮（121）连接，且轮动电机（122）与控制装置相连接。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于玉米地除草机器人，其特征在于：所述机械臂组件（13）包括旋转云台（131）、基座（132）和机械臂（133），旋转云台（131）设置在小车主体（11）上，基座（132）设置在旋转云台（131）上，机械臂（133）设置在基座（132）上，执行组件（14）安装在机械臂（133）的末端；所述旋转云台（131）包括旋转电机Ⅰ（1311）和转盘（1312），基座（132）固定在转盘（1312）上，且转盘（1312）与旋转电机Ⅰ（1311）的输出端连接；所述基座（132）上设置有基座舵机（1321），且机械臂（133）与基座舵机（1321）连接，所述旋转电机Ⅰ（1311）和基座舵机（1321）均与控制装置相连接。


5.根据权利要求4所述的用于玉米地除草机器人，其特征在于：所述机械臂（133）包括依次连接的肩座（1331）、大臂（1332）和小臂（1333），且肩座（1331）的下部与基座（132）上的基座舵机（1321）相连接；所述肩座（1331）的上部安装有肩座舵机（1334），肩座舵机（1334）连接大臂（1332）的下部，大臂（1332）的上部安装有肘部舵机（1335），肘部舵机（1335）连接小臂（1333）的下部，小臂（1333）的上部安装有旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁智华，张萌，娄泰山，贺振东，赵素娜，毋媛媛，钱晓亮，刁春迎，罗雅雯，李江波，宋树黎，段丹丹，张保华，张东彦，赵红梅，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41