本发明专利技术公开一种横摆式株间除草装置,包括车体，该车体包括主架（2）及限深轮（3），还包括设于主架上的横摆除草结构、除草部件、行间除草结构、视觉与控制系统，该横摆除草结构通过横摆运动使除草部件进入株间区域进行除草，行间除草结构通过一双翼铲铲入土来进行除草，视觉与控制系统对作物进行识别，确定植株保护区域和株间除草区域，并控制横摆除草结构与行间除草结构在株间除草区域进行除草。本发明专利技术可降低株间除草装置对牵引拖拉机跟踪作物行精度的要求，减少了株间除草装置对除草机器人或牵引拖拉机高精度跟踪作物行的依赖，并可根据行距来选择行间除草双翼铲的宽度来适应不同行距栽培作物的行间区域除草。?
Transverse pendulum inter plant weeding device
The invention discloses a horizontal line between the tilting weeding device, which comprises a vehicle body which comprises a main frame (2) and a depth limiting wheel (3), also including yaw weeding structure, weeding parts, weeding between structure, visual and control system is arranged on the main frame, the yaw yaw motion structure by weeding the herbicidal components into strains of regional weeds, weeding between structure to weed through a wing shovel buried, vision and control system to identify the crops, plant protection and plant area to determine weed control area, and yaw control structure and structure in weeding weeding between strains of weeding weeding area. The invention can reduce the strain on the tractor traction weeding device between crop rows tracking precision, reduce the strain of weed control device for weeding robot or tractor traction rely on high precision tracking of crop rows, and can choose according to the row spacing to weeding between dual wing shovel width to accommodate not weeding of crops from the peer interline region. ?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业机器人领域，特别涉及一种横摆式株间除草装置。
技术介绍
目前农业生产中的杂草控制主要依靠除草剂，除草剂虽然控制草害效果好，但是 会带来诸如生物灭绝、杂草群落变迁、杂草抗药性增强且抗药谱扩大、环境污染及农药残留 等问题。为了克服化学除草所带来的危害和摆脱除草繁重体力劳动，更好地生产绿色食品， 近年来，机械除草方式开始受到越来越多的重视。对作物行间的杂草控制，国内外均已有相 关产品。而株间杂草控制也有一些报道，如指形除草装置(Leinonen et al. , 2004)、刷状 除草装置(Kouwenhoven，1997)，这些除草机具都难以有效控制株间区域的杂草。奥斯纳布 吕克大学(Osnabrueck Univesity)与Amazone Werke联合开发了八爪摆线锄株间除草装 置，但其对围绕作物周围18mm宽的区域内的杂草无法控制，如果稍有调整不当将会对作物 造成损伤，并且其受土壤影响较大，因为不能避免较大土块损伤作物(Dedousis，2007)；英 国开发了缺口圆盘锄(Tillett et al., 2008)、丹麦开发了转齿除草装置(Gri印entrog， 2006)、旋转式圆盘耙齿除草装置(Lempens et al. , 1996)和八爪式株间除草装置(张朋 举.等，2010)。以上除草机具虽都有一些实验报道，但都对牵引拖拉机跟踪作物行行走的 精度要求高，一般需安装于具有导航功能的农业机械上或智能机器人上，价格较昂贵。而且 至今仍无成熟的株间除草机具。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种可适用于各种农用拖拉机牵引的 横摆式株间除草装置，可降低株间除草装置对牵引拖拉机跟踪作物行精度的要求，减少了 株间除草装置对除草机器人或牵引拖拉机高精度跟踪作物行的依赖，通过更换不同尺寸的 除草部件来满足不同株距和不同作物生长时期除草的要求，并可根据行距来选择行间除草 双翼铲的宽度来适应不同行距栽培作物的行间区域除草。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为一种横摆式株间除草装置，包括车体， 该车体包括主架及限深轮，其中，还包括设于主架上的横摆除草结构、除草部件、行间除草 结构、视觉与控制系统，该横摆除草结构通过横摆运动使除草部件进入株间区域进行除草， 行间除草结构通过一双翼铲铲入土来进行除草，视觉与控制系统对作物进行识别，确定植 株保护区域和株间除草区域，并控制横摆除草结构与行间除草结构在株间除草区域进行除 草。该限深轮上还设有测速结构，用于实时测量车体的运行速度和位移。该行间除草结构包括左双翼铲和右双翼铲；通过调节双翼铲与主架的相对高度来 调节双翼铲入土作业深度。该横摆除草结构包括横摆机构支架、左横摆导轴轴座、右横摆导轴轴座、上横摆导 轴、下横摆导轴、带座直线滚动轴承、带传感器的横摆电机及直线导轨；上横摆导轴和下横摆导轴通过左横摆导轴轴座和右横摆导轴轴座固定于横摆机构支 架上，上横摆导轴和下横摆导轴组成的平面平行于横摆机构支架平面，带座直线滚动轴承 由两个直线滚动轴承组成，同时套在上横摆导轴和下横摆导轴上；带传感器的横摆电机通 过直线导轨驱动带座直线滚动轴承在上、下横摆导轴上来回摆动，直线导轨固定于横摆机 构支架上，带座直线滚动轴承在导轴上摆动行程由带传感器的横摆电机上的传感器检测而 得，除草部件固定于带座直线滚动轴承的座上。该除草部件包括除草部件支架、除草部件旋转电机、万向节、转轴及除草刀具；除草部件支架固定于带座直线滚动轴承的座上，安装在除草部件支架上的除草部件旋 转电机通过万向节和转轴驱动除草刀具旋转。该除草刀具由圆盘、连接口、紧固螺栓和除草爪齿组成，除草爪齿均勻分布于圆盘 上，圆盘与连接口紧密相连，连接口接于转轴上，利用坚固螺栓将圆盘固定于转轴上。视觉与控制系统包括摄像机和图像处理与控制系统，摄像机垂直向下安装，图像 处理与控制系统用于接收及识别处理摄像机拍摄的图片，将图片中的作物生成作物行和作 物保护圆，并通过带传感器的横摆电机上的传感器检测横向运动的行程，实现对带传感器 的横摆电机的伺服控制。一种横摆式株间除草装置的控制方法，其中，首先，图像处理与控制系统识别出图 片中的作物，并计算出每颗作物的中心，以作物最远边界为半径、作物中心为圆心计算得到 每颗作物的保护圆参数，利用最小二乘法根据每颗作物的中心坐标拟合出作物行直线；其次，图像处理与控制系统根据作物中心坐标、保护圆参数和作物行直线参数作为横 摆除草结构控制的跟踪路径，在株间区域时带传感器的横摆电机控制除草刀具以作物行直 线作为作业路径进行跟踪，而在作物附近则以保护圆的左半部分或右半部分为作业路径进 行跟踪，从而实现株间区域除草作业和避让作物。本专利技术的有益效果是，通过对旋转除草刀具的横摆运动，实现株间区域杂草控制； 由于采用横摆方式，可降低株间除草装置对牵引拖拉机跟踪作物行的精度要求，有效减少 了系统成本；通过不同大小尺寸除草部件的更换，实现对作物不同生长时期株间区域和不 同株距栽培作物的株间区域的杂草的控制，通过行距来选择行间除草双翼铲的宽度以满足 不同行距栽培作物的行间区域除草的要求。附图说明图1为横摆式株间除草装置右视图； 图2为横摆式株间除草装置主视图3为横摆式株间除草装置俯视图； 图4为除草刀具的侧视图； 图5为除草刀具的仰视图； 图6为横摆式株间除草装置作业示意图。图中，1.摄像机，2.主架，3.限深轮，4.测速结构，5.横摆机构支架，6.下横摆导 轴，7.带传感器的横摆电机，8.除草部件支架，9.除草部件旋转电机，10.万向节，11.转 轴，12.除草刀具，13.左双翼铲，14.左横摆导轴轴座，15.直线导轨，16.上横摆导轴， 17.右横摆导轴轴座，18.右双翼铲，19.图像处理与控制系统，20.带座直线滚动轴承，21.圆盘，22.连接口，23.紧固螺栓，24.除草爪齿，25.作物，26.作物行径，27.作物保护圆。具体实施例方式以下结合实施例及附图对本专利技术进行详细的描述。如图1至图6所示，本专利技术公开了一种横摆式株间除草装置，包括车体，该车体包 括主架2及限深轮3，其中，还包括设于主架上的横摆除草结构、除草部件、行间除草结构、 视觉与控制系统，该横摆除草结构通过横摆运动使除草部件进入株间区域进行除草，行间 除草结构通过一双翼铲铲入土来进行除草，视觉与控制系统对作物进行识别，确定植株保 护区域和株间除草区域，并控制横摆除草结构与行间除草结构在株间除草区域进行除草。 主架2为横摆株间除草装置提供了安装平台，通过多个主架2并联实现多行同时进行株间 除草，并为横摆株间除草装置与牵引拖拉机三点悬挂提供接口。限深轮3用于调节除草部 件入土深度。该限深轮3上还设有测速结构4，用于实时测量车体的运行速度和位移。测速结构 4为测速编码盘，其安装于车轮轴上，实时测量横摆株间除草装置进行速度和位移。该行间除草结构包括左双翼铲13和右双翼铲18 ；通过调节双翼铲与主架2的相 对高度来调节双翼铲入土作业深度。左双翼铲13和右双翼铲18为传统的双翼铲，双翼铲 的宽度可根据作物行距进行选择。该横摆除草结构包括横摆机构支架5、左横摆导轴轴座14、右横摆导轴轴座17、上 横摆导轴16、下横摆导轴6、带座直线滚动轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种横摆式株间除草装置， 包括车体，该车体包括主架（２）及限深轮（３），其特征在于，还包括设于主架上的横摆除草结构、除草部件、行间除草结构、视觉与控制系统，该横摆除草结构通过横摆运动使除草部件进入株间区域进行除草，行间除草结构通过一双翼铲铲入土来进行除草，视觉与控制系统对作物进行识别，确定植株保护区域和株间除草区域，并控制横摆除草结构与行间除草结构在株间除草区域进行除草。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗锡文，胡炼，周志艳，臧英，张智刚，赵祚喜，曾山，张国忠，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：81
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