[发明专利]一种智能蔬菜株间除草装置及控制方法

说明书

本发明属于智能农用除草设备技术领域，涉及一种智能蔬菜株间除草装置及控制方法，包括：机架、地轮、横移机构、连杆仿形机构、凸轮摆杆式株间除草单体和视觉与运动控制系统；视觉与运动控制系统对蔬菜苗进行识别和定位，确定作业保护区域，控制执行机构运动；凸轮摆杆式株间除草单体将电机的连续旋转运动转化为摆杆的往复运动，进而带动株间除草铲开合，以避苗除草；横移机构控制凸轮摆杆式株间除草单体跟踪作物行；通过前置仿形轮和连杆仿形机构保证株间除草铲具有一定的入土深度。本发明的结构简单、作业可靠，可降低牵引装置跟踪作物行的精度要求，在低伤苗率的条件下有效清除株间杂草。

技术领域

本发明属于智能农用除草设备技术领域，涉及一种智能蔬菜株间除草装置及控制方法。

背景技术

除草是农作物生产周期中最重复和最繁琐的工作之一。特别是对于发展中国家和小农户，杂草管理占劳动力工作量的40％以上。由于蔬菜株间的区域间断，同时杂草靠近作物，除草作业极易对作物造成伤害，自动化除草难度较大。目前机械株间除草方法主要有：被动弹齿式、主动爪齿式、旋转式和摆动式。被动弹齿式只适合部分硬茎作物，应用受限；爪齿式结构复杂，控制要求很高；旋转式虽然结构简单，但需要对作物进行严格定位。同时目前株间除草装置对牵引装置的对行精度和苗草识别定位准确度要求较高，导致株间除草机构和控制算法复杂，除草效果不理想，且成本昂贵。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种应用于蔬菜田除草作业的一种智能蔬菜株间除草装置及方法，其具有机构稳定，控制简单，牵引装置的导航精度要求低，伤苗率低和株间除草效果好的特点，可满足不同作物株行距和不同生长周期的株间除草要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能蔬菜株间除草装置，包括机架1、两个凸轮摆杆式株间除草单体3、横移机构5、两个连杆仿形机构6、两个地轮8和视觉与运动控制系统；

所述视觉与运动控制系统包括：视觉与运动控制系统箱2、摄像头4、编码器12、图像处理设备、控制器、横移电机伺服电机驱动器、除草电机伺服电机驱动器、电源模块、光耦隔离模块、A/D转换模块、计数器和通信模块；

每个凸轮摆杆式株间除草单体3包括：一对株间除草铲25；

所述摄像头4安装于机架1的前部下方，所述视觉与运动控制系统箱2安装于机架1的前部上方；

所述横移机构5位于摄像头4的后方，也安装于机架上；

所述两个连杆仿形机构6并排安装于横移机构5的后方；

所述两个凸轮摆杆式株间除草单体3分别安装于两个连杆仿形机构6的后下方；所述两个地轮8分别安装于机架1的后端左右下方；

所述图像处理设备、控制器(又称为：微控芯片、微控制器或微处理控制器)、横移电机伺服电机驱动器、除草电机伺服电机驱动器、电源模块、光耦隔离模块、A/D转换模块、计数器和和通信模块均安装于视觉与运动控制系统箱2中；

所述通信模块包括：串口通信模块；

所述摄像头4与图像处理设备连接；

所述图像处理设备通过串口通信模块与控制器连接；

所述横移电机伺服电机驱动器、除草电机伺服电机驱动器、电源模块、A/D转换模块、计数器、通信模块和光耦隔离模块均与控制器连接；

所述控制器、图像处理设备、A/D转换模块、计数器、光耦隔离模块、摄像头4、编码器12、横移电机伺服电机驱动器、除草电机伺服电机驱动器和通信模块均与电源模块连接；

在所述地轮8上安装编码器12，

所述编码器12与计数器连接；