[发明专利]一种具有精准除草功能的太阳能全自动除草机

权利要求书

1.一种具有精准除草功能的太阳能全自动除草机，其特征在于该全自动除草机包括除草装置、行走装置、机器视觉处理装置、供电装置、控制装置；

所述除草装置由耙盘装置和并联机械臂装置两部分组成；所述耙盘装置用于大面积除草，包括底盘(1)、200mm耙(2)、薄型摆动气缸(3)、耙盘外壳(4)、气泵(5)、耙盘连杆(6)；所述薄型摆动气缸(3)通过螺栓固定安装在耙盘外壳(4)上，由气泵(5)驱动；所述200mm耙(2)和薄型摆动气缸(3)通过键相连接；所述耙盘连杆(6)下端焊接在耙盘外壳(4)上部，上端与底盘(1)连接；所述并联机械臂装置用于精准除草，包括移动平台(7)、伸缩杆(8)、万向传动轴(9)、万向联轴器(10)、连杆(11)、球形铰链(12)、光电传感器(13)、摆臂电机(14)、旋转电机(15)、带轮主动轮(16)、带轮从动轮(17)、摆臂(18)、固定平台(19)、钻头(20)；所述摆臂电机(14)、旋转电机(15)固定安装在固定平台(19)上；所述旋转电机(15)输出轴通过上端的万向联轴器(10)与万向传动轴(9)上端连接；所述万向传动轴(9)下端与伸缩杆(8)通过螺纹连接；所述下端的万向联轴器(10)与移动平台(7)固定连接；所述钻头(20)为螺旋形钻刀，顶部有六个螺栓安装孔，固定安装在移动平台(7)上，旋转电机(15)工作驱动钻头(20)升降运动，钻头(20)旋入土壤后垂直升起可将杂草连根拔除，螺旋形式可以大幅减少土壤对钻头(20)的阻力；所述摆臂电机(14)共有三个，均为步进电机，摆臂电机(14)输出轴与带轮主动轮(16)通过键连接；所述摆臂(18)一端与带轮从动轮(17)键连接，一端通过球形铰链(12)与连杆(11)相连接；所述连杆(11)共有三组，连杆(11)末端与移动平台(7)相连接；所述光电传感器(13)安装在固定平台(19)上，光电传感器(13)检测到移动平台(7)向上运动到极限位置时，摆臂电机(14)、旋转电机(15)立刻停止运动；

所述行走装置包括导向前轮(21)、导向前轮支架(22)、动力后轮支撑架(23)、弹簧阻尼减振器(24)、动力后轮轮毂支架(25)、动力后轮(26)、行驶电机(27)；所述导向前轮支架(22)上端与底盘(1)固定连接，下端与导向前轮(21)连接，所述行驶电机(27)通过键与动力后轮(26)连接；为了保证行驶稳定性所述动力后轮支撑架(23)、动力后轮轮毂支架(25)通过销钉120°方向安装；所述弹簧阻尼减振器装置(24)一端与动力后轮支撑架(23)相连接，一端与动力后轮轮毂支架(25)相连接；

所述机器视觉处理装置包括视觉图像采集相机(29)、视觉控制板(38)；所述视觉图像采集相机(29)安装在底盘(1)的中间位置，视觉图像采集相机(29)对作物区域进行采样并传送至视觉控制板(38)处理；所述视觉控制板(38)安装在太阳能电池板支撑箱(28)内，视觉控制板(38)使用树莓派4B，树莓派4B对接收到的图像信息进行分析，生成一系列控制信号驱动薄型摆动气缸(3)、摆臂电机(14)、旋转电机(15)工作完成除草动作；

所述供电装置包括太阳能电池板支撑箱(28)、太阳能蓄电池(34)、太阳能电池板(37)；所述太阳能电池板(37)通过太阳能电池板支撑箱(28)平行安装在底盘(1)上方，太阳能电池板(37)在光伏作用下将太阳辐射的热能直接转化为电能，产生的电能储存在太阳能蓄电池(34)内；所述太阳能蓄电池(34)共有八组，安装在太阳能电池板支撑箱(28)底部，为全自动除草机提供动力；所述太阳能电池板支撑箱(28)与底盘(1)通过螺栓连接；

所述控制装置包括摆臂电机驱动器(30)、旋转电机驱动器(31)、行驶电机驱动卡(32)、行驶电机驱动器(33)、启动按钮(35)、停止按钮(36)、STM32单片机(39)；所述行驶电机控制板(31)与行驶电机驱动器(33)相连接；所述行驶电机驱动器(33)采用直流双电机伺服驱动器，驱动行驶电机(27)工作；所述摆臂电机驱动器(30)安装在太阳能电池板支撑箱(28)内；所述旋转电机驱动器(31)安装在固定平台(19)上；所述STM32单片机(39)安装在太阳能电池板支撑箱(28)内；所述启动按钮(35)、停止按钮(36)安装在太阳能电池板支撑箱(28)上，控制全自动除草机的运动与停止；所述4G网络控制器(40)安装在太阳能电池板支撑箱(28)内，上位通过4G网络实现与手机APP通讯，实现太阳能全自动除草机的遥控控制，下位给STM32单片机(39)发送控制指令，控制太阳能全自动除草机的运动状态。