一种摆动型智能苗间锄草机具单元制造技术

本发明专利技术涉及一种精细作业农业装备，尤其是涉及一种摆动型智能苗间锄草机具单元。所述摆动型智能苗间锄草机具单元包括机器视觉伺服控制系统、摆动型苗间锄草系统及地面仿形机构。本发明专利技术的摆动型智能苗间锄草机具单元大大降低伤苗率，实现了机械化清除苗间杂草又不伤害到作物苗体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种精细作业农业装备，尤其是涉及一种摆动型智能苗间锄草机具单J Li ο
技术介绍
全球杂草种类繁多，目前在1400多种杂草中，列入名录的农田杂草就有700余种之多，是一大类影响农作物产量和品质、制约农业生产发展、影响农民增收致富的严重生物灾害。据2002年统计，我国农田草害发生面积11.33亿亩。其中，菜田草害中杂草发生密度最大可达3000株/m2以上,一般为500株/m2左右,少者亦达50-100株/m2。玉米、大豆等点播作物以及花菜、甘蓝、生菜等稀植蔬菜，由于裸地面积比例高，杂草发生密度大、危害更为严重。目前常用的除草方式为化学除草和人工除草。我国农田化学除草面积已超7800万公顷，除草剂用量已占农药使用总量的30%-40%，且比例仍在逐年增长，但施药技术严重落后，除草剂利用率不足40%。在由于长期喷洒化学除草剂而带来的农田杂草种群更替、除草剂药害频发、杂草抗药性增强、食物中残留积聚及的环境污染等问题中，我国仅除草剂药害每年就达3000万亩，严重药害超过500万亩，当茬及后茬作物严重受害，农民直接收益减少近40%。而农田人工锄草年均用工约50亿-60亿个劳动日，相当于1400万-1600万人常年从事锄草工作，占农田总用工量的1/3-1/2。机械锄草较人工锄草及喷洒除草剂的方式，具有高效率、无污染、无连带危害且成本低等优点，作为精细农业保 护性耕作的关键技术之一，因其不可替代的优势，在不久的将来必将成为取代除草剂、发展绿色耕种、精细耕作的可持续农业生产的重要技术手段。摆动型智能苗间锄草机具单元针对点播作物及稀植类蔬菜，利用基于机器视觉的苗体识别与定位技术，通过视觉伺服控制系统控制摆动型锄刀往复摆动，使锄刀工作部在苗间区域锄草的同时，能够遇苗避让，实现有效机械锄草的同时可极大程度的降低伤苗率，为提高农业生产效率、减少农业污染、促进农民增收、推动农业经济又好又快发展提供了有力的技术支撑和装备保障。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种大大降低伤苗率、能够实现机械化清除苗间杂草又不伤害到作物苗体的摆动型智能苗间锄草机具单元。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案:一种摆动型智能苗间锄草机具单元，其包括机器视觉伺服控制系统、摆动型苗间锄草系统及地面仿形机构，其中，所述机器视觉伺服控制系统包括用于采集田间苗草图像的彩色摄像机1、带有图像处理软件的锄草机具单元核心处理器3和伺服控制器4 ;所述核心处理器3发送指令至伺服控制器4 ；所述摆动型苗间锄草系统包括摆动马达5，该摆动马达5的输出轴连接齿轮传动系统6，所述齿轮传动系统6包括并排且相互啮合的偶数个齿轮；其中，所述齿轮传动系统6的第一级齿轮16的输出轴与第一花键轴15连接，所述第一花键轴15与第一滚珠丝杠移动副的第一丝杠13内壁的花键槽啮合，第一丝杠13的下方连接有第一摆动锄刀12 ;所述齿轮传动系统6的最后一级齿轮的输出轴与第二花键轴8连接，所述第二花键轴8与第二滚珠丝杠移动副的第二丝杠10内壁的花键槽啮合，第二丝杠10的下方连接有第二摆动锄刀11 ;所述地面仿形机构包括平行四杆机构18，该平行四杆机构18的下方布置有仿形地轮20 ;所述平行四杆机构18的前侧与横梁19固定连接，后侧与摆动型苗间锄草系统连接;其中，所述伺服控制器4与摆动马达5连接，并根据指令驱动和控制摆动马达5，摆动马达5进而驱动和控制第一摆动锄刀12、第二摆动锄刀11的摆动和起停。所述第一滚珠丝杠移动副和第二滚珠丝杠移动副为旋转方向相反的两对丝杠移动副，分别为左旋和右旋。所述平行四杆机构18的前侧上设有挂钩17，在所述平行四杆机构18上设有挂杆2。所述摆动马达5为液压摆动马达、气动摆动马达或电动摆动马达。本专利技术的有益效果在于:通过实时控制摆动马达摆动，使摆动锄刀摆向苗间区域或摆回至行间区域，进而使其在有效割除苗间区域杂草的同时能快速避让作物苗体，最终实现对裸地面积大、易生杂草的点播作物及稀植蔬菜的田间杂草的机械清除。附图说明 图1为本专利技术的摆动型智能苗间锄草机具单元的一结构示意图；图2为本专利技术的摆动型智能苗间锄草机具单元的另一结构示意图；图3为本专利技术的摆动型智能苗间锄草机具单元田间锄草作业示意图；图4为本专利技术的摆动型智能苗间锄草机具单元的入土割草示意图；图5为本专利技术的摆动型智能苗间锄草机具单元的出土护刀示意图。主要组件符号说明I 彩色摄像机11 第二摆动锄刀2 挂杆12 第一摆动锄刀3 锄草机具单元核心处理器13 第一丝杠4 伺服控制器14 第一螺母5 摆动马达15 第一花键轴6 齿轮传动系统16 第一级齿轮7 第四级齿轮17 挂钩8 第二花键轴18 平行四杆机构9 第二螺母19 横梁10 第二丝杠20 仿形地轮具体实施例方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。本专利技术并不局限于以下实施例。如图1和图2所示，为本专利技术的摆动型智能苗间锄草机具单元的结构示意图。其中，所述摆动型智能苗间锄草机具单元包括机器视觉伺服控制系统、摆动型苗间锄草系统及地面仿形机构。所述机器视觉伺服控制系统包括用于采集田间苗草图像的彩色摄像机1、锄草机具单元核心处理器3和伺服控制器4。用于目标识别定位的图像处理软件预先安装在核心处理器3上；核心处理器3结合图像处理软件对彩色摄像机I所采集的图像进行分析处理，获取目标位置信息，并发送运动规划指令至伺服控制器4。所述摆动型苗间锄草系统包括摆动马达5，该摆动马达5的输出轴连接齿轮传动系统6,所述齿轮传动系统6包括并排且相互啮合的偶数个齿轮；其中，第一级齿轮和最后一级齿轮转动方向相反。在本专利技术的实施例中，所述齿轮传动系统6包括并排且相互哨合的4只齿轮；其中，第一级齿轮16和第四级齿轮7的转动方向相反。所述第一级齿轮16的输出轴直接与第一花键轴15固接；所述第一花键轴15与第一滚珠丝杠移动副的第一丝杠13内壁的花键槽啮合；第一丝杠13在被第一花键轴15转动的同时，在第一滚珠丝杠移动副的第一螺母14的作用下，可以沿着第一花键轴15的轴向方向上下移动；第一丝杠13的下方连接有第一摆动锄刀12。同样地，所述第四级齿轮7的输出轴直接与第二花键轴8固接；所述第二花键轴8与第二滚珠丝杠移动副的第二丝杠10内壁的花键槽啮合；第二丝杠10在被第二花键轴8转动的同时，在第二滚珠丝杠移动副的第二螺母9的作用下，可以沿着第二花键轴8的轴向方向上下移动；第二丝杠10的下方连接有第二摆动锄刀11。由于第一级齿轮16和第四级 齿轮7的转动方向相反，第一滚珠丝杠移动副和第二滚珠丝杠移动副为旋转方向相反的两对丝杠移动副，分别为左旋和右旋，因此，第一摆动锄刀12和第二摆动锄刀11的摆向相反。因此，进而使第一摆动锄刀12和第二摆动锄刀11在摆至苗间区域的过程中向下移动、入土割草，如图4所示；在摆回至行间区域过程中向上移动、出土护刀，如图5所示。其中，摆动马达5可为液压摆动马达、气动摆动马达或电动摆动马达等。所述伺服控制器4固定安装于横梁19上、且与摆动马达5连接，例如，当摆动马达5为液压摆动马达或者气压摆动马达时，伺服控制器4与摆动马达5通过阀门和管路连接；当摆动马达5为电动摆动马达时，伺服控制器4与摆动马达5通过驱动器和电线等连接。所述伺服控制器4根据实时数据驱动和控制摆动马达5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摆动型智能苗间锄草机具单元，其特征在于：其包括机器视觉伺服控制系统、摆动型苗间锄草系统及地面仿形机构，其中，所述机器视觉伺服控制系统包括用于采集田间苗草图像的彩色摄像机（1）、带有图像处理软件的锄草机具单元核心处理器（3）和伺服控制器（4）；所述核心处理器（3）发送指令至伺服控制器（4）；所述摆动型苗间锄草系统包括摆动马达（5），该摆动马达（5）的输出轴连接齿轮传动系统（6），所述齿轮传动系统（6）包括并排且相互啮合的偶数个齿轮；其中，所述齿轮传动系统（6）的第一级齿轮（16）的输出轴与第一花键轴（15）连接，所述第一花键轴（15）与第一滚珠丝杠移动副的第一丝杠（13）内壁的花键槽啮合，第一丝杠（13）的下方连接有第一摆动锄刀（12）；所述齿轮传动系统（6）的最后一级齿轮的输出轴与第二花键轴（8）连接，所述第二花键轴（8）与第二滚珠丝杠移动副的第二丝杠（10）内壁的花键槽啮合，第二丝杠（10）的下方连接有第二摆动锄刀（11）；所述地面仿形机构包括平行四杆机构（18），该平行四杆机构（18）的下方布置有仿形地轮（20）；所述平行四杆机构（18）的前侧与横梁（19）固定连接，后侧与摆动型苗间锄草系统连接；其中，所述伺服控制器（4）与摆动马达（5）连接，并根据指令驱动和控制摆动马达（5），摆动马达（5）进而驱动和控制第一摆动锄刀（12）、第二摆动锄刀（11）的摆动和起停。...

【技术特征摘要】
1.一种摆动型智能苗间锄草机具单元，其特征在于:其包括机器视觉伺服控制系统、摆动型苗间锄草系统及地面仿形机构，其中， 所述机器视觉伺服控制系统包括用于采集田间苗草图像的彩色摄像机(I)、带有图像处理软件的锄草机具单元核心处理器(3)和伺服控制器(4);所述核心处理器(3)发送指令至伺服控制器(4); 所述摆动型苗间锄草系统包括摆动马达(5)，该摆动马达(5)的输出轴连接齿轮传动系统(6)，所述齿轮传动系统(6)包括并排且相互啮合的偶数个齿轮；其中，所述齿轮传动系统(6)的第一级齿轮(16)的输出轴与第一花键轴(15)连接，所述第一花键轴(15)与第一滚珠丝杠移动副的第一丝杠(13)内壁的花键槽啮合，第一丝杠(13)的下方连接有第一摆动锄刀(12 );所述齿轮传动系统(6 )的最后一级齿轮的输出轴与第二花键轴(8 )连接，所述第二花键轴(8)与第二滚珠丝杠移动副的第二丝杠(10)内壁的花键槽啮合，第二丝杠(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，张春龙，黄小龙，李南，陈子文，孙哲，王汉斌，张俊雄，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：