一种农田残模自动检测及回收系统的作业方法技术方案

本发明专利技术属于农业领域，公布了一种农田残模自动检测及回收系统的作业方法。本发明专利技术提供的农田残模自动检测及回收系统包括：控制装置、水分检测装置和残膜回收装置；残膜回收装置包括轮式机器人、用于对田地土壤进行抓取和放置的土壤抓取装置、用于筛除土壤的土壤分离装置、用于将筛除土壤后的残留物平铺处理的残膜平铺装置以及用于从残留物中抓取残膜的残膜分拣装置。本发明专利技术提供的作业方法将农田残模自动检测及回收整体操作分为残膜自动检测、残膜自动抓取、土壤自动分离、残膜平铺处理和残膜自动分拣五个步骤，方法简单，结构严谨，实现了残膜的检测和回收的全自动化操作，效果稳定可靠，适合推广使用。

An operation method of automatic detection and recovery system for farmland residual mold

【技术实现步骤摘要】
一种农田残模自动检测及回收系统的作业方法
本专利技术属于农业领域，尤其涉及一种农田残模自动检测及回收系统的作业方法。
技术介绍
随着农业的发展，地膜因其可以提高土壤温度，保持土壤水分，维持土壤结构和防治害虫侵害的优点，在农业生产中的作用越来越大；但随着地膜使用量的增大，残膜清理不及时，给农业环境造成破坏的同时也严重影响了农业生产效益；因此对于耕地中遗留的残膜需要进行回收，以往多采用人工捡拾回收和机械回收两种方法，而土壤内的残膜大多为小片状，因此无论是采用人工捡拾回收还是机械回收，都有着人工成本大和回收效率低的弊端。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种农田残模自动检测及回收系统的作业方法，可高效实现全自动化的农田残模自动检测及回收。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种农田残模自动检测及回收系统的作业方法，所述农田残模自动检测及回收系统包括控制装置、水分检测装置和残膜回收装置；其中，所述残膜回收装置包括：轮式机器人，所述轮式机器人包括由底板、左侧板和平行于所述左侧板的右侧板围成的框体，所述框体中间位置设置有隔板，所述隔板垂直于所述左侧板安装在所述左侧板内侧且距离所述底板预设距离，所述隔板将所述框体分为前端区域和后端区域，所述前端区域分为远离所述隔板的无底板区域和靠近所述隔板的有底板区域，所述轮式机器人还包括用于带动所述框体沿Y轴方向行进的转轮；土壤分离装置，所述土壤分离装置设置于所述有底板区域上方，所述土壤分离装置包括垂直于所述左侧板安装的第一可伸缩旋转机构、与所述第一可伸缩旋转机构的伸缩端相连的下筛选筒、固定设置在所述右侧板内侧壁上的回收箱，所述回收箱至少包括顶面和沿Y轴方向的一对侧面，所述回收箱的顶面有圆形通孔，回收箱下方放置用于回收土壤的容器，所述土壤分离装置还包括与所述下筛选筒结构配合的上筛选筒、垂直于所述右侧板且设置于所述回收箱上方的固定板、垂直于所述固定板设置的第二可伸缩旋转机构，所述第二可伸缩旋转机构通过所述圆形通孔穿设于所述回收箱的顶板且伸缩段与所述上筛选筒活动连接，所述上筛选筒的筒体遍布用于实现土壤筛选的小孔，所述第一可伸缩旋转机构、下筛选筒和上筛选筒同轴设置；所述土壤分离装置还包括烘干板，所述烘干板设置于所述隔板靠近所述下筛选筒一侧对应位置；土壤抓取装置，所述土壤抓取装置包括垂直于所述左侧板可移动地设置于所述无底板区域的上方位置的第一移动杆、可移动地设置在所述第一移动杆上的第一升降机械手和用于驱动所述第一移动杆沿Y轴方向往复运动的第一移动杆驱动机构，所述第一升降机械手用于通过升降抓取所述残膜存在点的土壤并将所抓取的土壤放置于所述下筛选筒中；残膜平铺装置，所述残膜平铺装置包括传送带和设置在所述传送带位于所述前端区域部分外围的遮挡板，所述传送带安装于所述底板上，用于实现所述下筛选筒中倾倒出的残留物从前端区域经过所述隔板平铺处理后到达所述后端区域；残膜分拣装置，所述残膜分拣装置设置在所述后端区域，所述残膜分拣装置包括垂直于所述左侧板可移动地设置于所述后端区域的上方位置的第二移动杆、滑动设置在所述第二移动杆上的第二升降机械手、用于驱动所述第二移动杆沿Y轴方向往复运动的第二移动杆驱动机构和图像处理装置，所述图像处理装置固定设置在所述隔板位于所述后端区域一侧，用于通过图像拍摄获取所述传送带上的残膜位置并发送给所述控制装置，所述第二升降机械手用于抓取位于所述后端区域的所述传送带上的残膜并放置于位于所述后端区域的残膜回收桶中；所述作业方法包括以下步骤：S1.残膜自动检测：水分检测装置按预设轨迹检测撒过水的田地中土壤的水分含量，然后将田地中残膜存在点的位置信息发送给所述控制装置，所述残膜存在点为土壤水分含量超过预设阈值的点；S2.残膜自动抓取：所述控制装置根据所接受的位置信息控制轮式机器人行进，当所述轮式机器人行进至所述无底板区域内含有残膜存在点时，所述控制装置控制轮式机器人停止行进；然后控制第一移动杆和第一升降机械手分别移动特定距离，带动第一升降机械手从所述下筛选筒上方位置移动至残膜存在点，同时记录第一移动杆和第一升降机械手的移动距离，之后所述控制装置控制第一升降机械手的电动推杆伸出预设距离，带动第一升降机械手的机械手沿Z轴方向下降到地面位置指定深度，控制所述第一升降机械手的机械手抓取残膜存在点处的土壤；接着，控制所述第一升降机械手的电动推杆收缩复位，然后，根据所记录的第一移动杆和第一升降机械手的移动距离控制所述第一移动杆和所述第一升降机械手移动，使所述第一升降机械手回到初始位置，所述控制装置控制所述第一升降机械手的机械手松开，将所抓取的土壤投放至下筛选筒内；S3.土壤自动分离：当重复步骤S2预设次数后，所述控制装置控制所述烘干板加热预设时间，将所述下筛选筒内的土壤烘干；随后，控制所述第一可伸缩旋转机构将所述下筛选筒送至所述回收箱内与所述上筛选筒配合锁牢形成筒体，控制所述第二可伸缩旋转机构脱离所述上筛选筒；所述控制装置控制第一可伸缩旋转机构带动所述筒体旋转预设圈数，使下筛选筒中的土壤透过上筛选筒筒体表面的小孔分离并落至回收箱下所放容器内；然后控制所述第二可伸缩旋转机构的伸缩端与所述上筛选筒外侧壁卡合将所述上筛选筒固定在回收箱内部，控制所述第一可伸缩旋转机构将所述下筛选筒复位；S4.残膜平铺处理：所述控制装置控制第一可伸缩旋转机构带动所述下筛选筒旋转180度，使下筛选筒中残留物倾倒至下方的传送带上，然后控制传送带开始运转将残留物经过隔板平铺处理后运送至后端区域；S5.残膜自动分拣：所述图像处理装置对位于所述后端区域的残留物进行图像采集处理，将亮度高于均值处的物体作为残膜并将坐标信息发送给所述控制装置，所述控制装置根据残膜的坐标信息控制所述第二移动杆和所述第二升降机械手分别移动特定距离，使第二升降机械手从所述残膜回收桶上方位置精准定位至残膜存在点，同时记录第二移动杆和第二升降机械手的移动距离，之后所述控制装置控制第二升降机械手的电动推杆伸出预设距离，带动其机械手下降到传送带位置，所述控制装置控制第二升降机械手的机械手抓取传送带上的残膜；接着，控制装置控制第二升降机械手的第二电动推杆收缩复位，然后，根据所记录的第二移动杆和第二升降机械手的移动距离控制第二移动杆和第二升降机械手反向运动对应距离，使第二升降机械手回到初始位置，控制装置控制第二升降机械手的机械手松开，将所抓取的残膜投放至残膜回收桶中。优选的，所述水分检测装置包括近红外检测水分仪和四轴飞行器，所述近红外检测水分仪安装在所述四轴飞行器的下方。优选的，所述右侧板上嵌入设置有与上筛选筒同轴的圆柱状空心凸台，所述上筛选筒和所述下筛选筒两端的端面均设置有与所述圆柱状空心凸台同轴的半圆柱凸台，所述半圆柱凸台的半径略小于所述圆柱状空心凸台的内半径，所述第一可伸缩旋转机构的伸缩端与所述下筛选筒远离所述右侧板一端的半圆柱凸台固定连接，所述下筛选筒远离所述右侧板一端的半圆柱凸台上方设置有与所述圆柱状空心凸台内半径相同的套环，用于所述上筛选筒通过其左端的半圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农田残模自动检测及回收系统的作业方法，其特征在于，所述农田残模自动检测及回收系统包括控制装置、水分检测装置和残膜回收装置；/n其中，所述残膜回收装置包括：/n轮式机器人，所述轮式机器人包括由底板、左侧板和平行于所述左侧板的右侧板围成的框体，所述框体中间位置设置有隔板，所述隔板垂直于所述左侧板安装在所述左侧板内侧且距离所述底板预设距离，所述隔板将所述框体分为前端区域和后端区域，所述前端区域分为远离所述隔板的无底板区域和靠近所述隔板的有底板区域，所述轮式机器人还包括用于带动所述框体沿Y轴方向行进的转轮；/n土壤分离装置，所述土壤分离装置设置于所述有底板区域上方，所述土壤分离装置包括垂直于所述左侧板安装的第一可伸缩旋转机构、与所述第一可伸缩旋转机构的伸缩端相连的下筛选筒、固定设置在所述右侧板内侧壁上的回收箱，所述回收箱至少包括顶面和沿Y轴方向的一对侧面，所述回收箱的顶面有圆形通孔，回收箱下方放置用于回收土壤的容器，所述土壤分离装置还包括与所述下筛选筒结构配合的上筛选筒、垂直于所述右侧板且设置于所述回收箱上方的固定板、垂直于所述固定板设置的第二可伸缩旋转机构，所述第二可伸缩旋转机构通过所述圆形通孔穿设于所述回收箱的顶板且伸缩段与所述上筛选筒活动连接，所述上筛选筒的筒体遍布用于实现土壤筛选的小孔，所述第一可伸缩旋转机构、下筛选筒和上筛选筒同轴设置；所述土壤分离装置还包括烘干板，所述烘干板设置于所述隔板靠近所述下筛选筒一侧对应位置；/n土壤抓取装置，所述土壤抓取装置包括垂直于所述左侧板可移动地设置于所述无底板区域的上方位置的第一移动杆、可移动地设置在所述第一移动杆上的第一升降机械手和用于驱动所述第一移动杆沿Y轴方向往复运动的第一移动杆驱动机构，所述第一升降机械手用于通过升降抓取所述残膜存在点的土壤并将所抓取的土壤放置于所述下筛选筒中；/n残膜平铺装置，所述残膜平铺装置包括传送带和设置在所述传送带位于所述前端区域部分外围的遮挡板，所述传送带安装于所述底板上，用于实现所述下筛选筒中倾倒出的残留物从前端区域经过所述隔板平铺处理后到达所述后端区域；/n残膜分拣装置，所述残膜分拣装置设置在所述后端区域，所述残膜分拣装置包括垂直于所述左侧板可移动地设置于所述后端区域的上方位置的第二移动杆、滑动设置在所述第二移动杆上的第二升降机械手、用于驱动所述第二移动杆沿Y轴方向往复运动的第二移动杆驱动机构和图像处理装置，所述图像处理装置固定设置在所述隔板位于所述后端区域一侧，用于通过图像拍摄获取所述传送带上的残膜位置并发送给所述控制装置，所述第二升降机械手用于抓取位于所述后端区域的所述传送带上的残膜并放置于位于所述后端区域的残膜回收桶中；/n所述作业方法包括以下步骤：/nS1.残膜自动检测：水分检测装置按预设轨迹检测撒过水的田地中土壤的水分含量，然后将田地中残膜存在点的位置信息发送给所述控制装置，所述残膜存在点为土壤水分含量超过预设阈值的点；/nS2.残膜自动抓取：所述控制装置根据所接受的位置信息控制轮式机器人行进，当所述轮式机器人行进至所述无底板区域内含有残膜存在点时，所述控制装置控制轮式机器人停止行进；然后控制第一移动杆和第一升降机械手分别移动特定距离，带动第一升降机械手从所述下筛选筒上方位置移动至残膜存在点，同时记录第一移动杆和第一升降机械手的移动距离，之后所述控制装置控制第一升降机械手的电动推杆伸出预设距离，带动第一升降机械手的机械手沿Z轴方向下降到地面位置指定深度，控制所述第一升降机械手的机械手抓取残膜存在点处的土壤；接着，控制所述第一升降机械手的电动推杆收缩复位，然后，根据所记录的第一移动杆和第一升降机械手的移动距离控制所述第一移动杆和所述第一升降机械手移动，使所述第一升降机械手回到初始位置，所述控制装置控制所述第一升降机械手的机械手松开，将所抓取的土壤投放至下筛选筒内；/nS3.土壤自动分离：当重复步骤S2预设次数后，所述控制装置控制所述烘干板加热预设时间，将所述下筛选筒内的土壤烘干；随后，控制所述第一可伸缩旋转机构将所述下筛选筒送至所述回收箱内与所述上筛选筒配合锁牢形成筒体，控制所述第二可伸缩旋转机构脱离所述上筛选筒；所述控制装置控制第一可伸缩旋转机构带动所述筒体旋转预设圈数，使下筛选筒中的土壤透过上筛选筒筒体表面的小孔分离并落至回收箱下所放容器内；然后控制所述第二可伸缩旋转机构的伸缩端与所述上筛选筒外侧壁卡合将所述上筛选筒固定在回收箱内部，控制所述第一可伸缩旋转机构将所述下筛选筒复位；/nS4.残膜平铺处理：所述控制装置控制第一可伸缩旋转机构带动所述下筛选筒旋转180度，使下筛选筒中残留物倾倒至下方的传送带上，然后控制传送带开始运转将残留物经过隔板平铺处理后运送至后端区域；/nS5.残膜自动分拣：所述图像处理装置对位于所述后端区域的残留物...

【技术特征摘要】
1.一种农田残模自动检测及回收系统的作业方法，其特征在于，所述农田残模自动检测及回收系统包括控制装置、水分检测装置和残膜回收装置；
其中，所述残膜回收装置包括：
轮式机器人，所述轮式机器人包括由底板、左侧板和平行于所述左侧板的右侧板围成的框体，所述框体中间位置设置有隔板，所述隔板垂直于所述左侧板安装在所述左侧板内侧且距离所述底板预设距离，所述隔板将所述框体分为前端区域和后端区域，所述前端区域分为远离所述隔板的无底板区域和靠近所述隔板的有底板区域，所述轮式机器人还包括用于带动所述框体沿Y轴方向行进的转轮；
土壤分离装置，所述土壤分离装置设置于所述有底板区域上方，所述土壤分离装置包括垂直于所述左侧板安装的第一可伸缩旋转机构、与所述第一可伸缩旋转机构的伸缩端相连的下筛选筒、固定设置在所述右侧板内侧壁上的回收箱，所述回收箱至少包括顶面和沿Y轴方向的一对侧面，所述回收箱的顶面有圆形通孔，回收箱下方放置用于回收土壤的容器，所述土壤分离装置还包括与所述下筛选筒结构配合的上筛选筒、垂直于所述右侧板且设置于所述回收箱上方的固定板、垂直于所述固定板设置的第二可伸缩旋转机构，所述第二可伸缩旋转机构通过所述圆形通孔穿设于所述回收箱的顶板且伸缩段与所述上筛选筒活动连接，所述上筛选筒的筒体遍布用于实现土壤筛选的小孔，所述第一可伸缩旋转机构、下筛选筒和上筛选筒同轴设置；所述土壤分离装置还包括烘干板，所述烘干板设置于所述隔板靠近所述下筛选筒一侧对应位置；
土壤抓取装置，所述土壤抓取装置包括垂直于所述左侧板可移动地设置于所述无底板区域的上方位置的第一移动杆、可移动地设置在所述第一移动杆上的第一升降机械手和用于驱动所述第一移动杆沿Y轴方向往复运动的第一移动杆驱动机构，所述第一升降机械手用于通过升降抓取所述残膜存在点的土壤并将所抓取的土壤放置于所述下筛选筒中；
残膜平铺装置，所述残膜平铺装置包括传送带和设置在所述传送带位于所述前端区域部分外围的遮挡板，所述传送带安装于所述底板上，用于实现所述下筛选筒中倾倒出的残留物从前端区域经过所述隔板平铺处理后到达所述后端区域；
残膜分拣装置，所述残膜分拣装置设置在所述后端区域，所述残膜分拣装置包括垂直于所述左侧板可移动地设置于所述后端区域的上方位置的第二移动杆、滑动设置在所述第二移动杆上的第二升降机械手、用于驱动所述第二移动杆沿Y轴方向往复运动的第二移动杆驱动机构和图像处理装置，所述图像处理装置固定设置在所述隔板位于所述后端区域一侧，用于通过图像拍摄获取所述传送带上的残膜位置并发送给所述控制装置，所述第二升降机械手用于抓取位于所述后端区域的所述传送带上的残膜并放置于位于所述后端区域的残膜回收桶中；
所述作业方法包括以下步骤：
S1.残膜自动检测：水分检测装置按预设轨迹检测撒过水的田地中土壤的水分含量，然后将田地中残膜存在点的位置信息发送给所述控制装置，所述残膜存在点为土壤水分含量超过预设阈值的点；
S2.残膜自动抓取：所述控制装置根据所接受的位置信息控制轮式机器人行进，当所述轮式机器人行进至所述无底板区域内含有残膜存在点时，所述控制装置控制轮式机器人停止行进；然后控制第一移动杆和第一升降机械手分别移动特定距离，带动第一升降机械手从所述下筛选筒上方位置移动至残膜存在点，同时记录第一移动杆和第一升降机械手的移动距离，之后所述控制装置控制第一升降机械手的电动推杆伸出预设距离，带动第一升降机械手的机械手沿Z轴方向下降到地面位置指定深度，控制所述第一升降机械手的机械手抓取残膜存在点处的土壤；接着，控制所述第一升降机械手的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：华亮，张泽光，由佳翰，黄弈晟，陆平，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32