[发明专利]一种具有精准除草功能的太阳能全自动除草机

说明书

一种具有精准除草功能的全自动除草机，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；所述行走装置包括导向前轮、导向前轮支架、动力后轮支撑架、弹簧阻尼减振器、动力后轮轮毂支架、动力后轮、行驶电机；所述机器视觉处理装置包括视觉图像采集相机、视觉控制板；所述供电装置包括太阳能电池板支撑箱、太阳能蓄电池、太阳能电池板；所述控制装置包括摆臂电机驱动器、旋转电机驱动器、行驶电机驱动卡、行驶电机驱动器、启动按钮、停止按钮、STM32单片机；该发明能实现单株杂草和成片杂草的全自动精准除草作业。

技术领域

本发明是一种具有精准除草功能的太阳能全自动除草机，属于自动除草机技术领域。

背景技术

我国有悠久的农耕历史，几千年来中国人民用智慧和劳动解决了温饱问题。现阶段，我国的物联网发展迅速，大数据领域涉及广泛，人工智能技术兴起，这将有利于提高我国农机自动化的覆盖程度，为农机向智能化发展提供了技术支持。

除草是决定农产品产量和质量的重要环节，杂草生长的最大危害就是争夺本该属于农作物的营养。在粮食产量日益增长、人民对食品质量的要求越来越高的今天，杂草的生长不但影响粮食产量，也影响到了人民对粮食的品质需求，高效、无污染的除草技术对于保证农产品质量和产量有着重要的意义。

目前常用以下几种方法除草：1)人工手工除草，这种方法除草效果好，但是效率低，人工成本高；2)人工喷洒化学药剂除草，这种方法除草效率高，但是费药、污染大，成本高；3)除草车除草，除草效率高，但是需要人工辅助，无法达到全自动化作业。

为解决上述问题，本发明采用机器视觉处理装置和并联机械臂相结合的方式实现精准除草；采用4G网络控制器与单片机相结合的控制方式实现除草机的全自动控制，减轻工作人员的劳动量；采用了太阳能蓄电池为整套系统供能，不需要外接电源，可以保证长时间连续工作。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，所解决的技术问题是提供一种具有精准除草功能的太阳能全自动除草机，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。

其特征在于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、200mm耙、薄型摆动气缸、耙盘外壳、气泵、耙盘连杆；所述薄型摆动气缸通过螺栓固定安装在耙盘外壳上，由气泵驱动；所述200mm耙和薄型摆动气缸通过键相连接；所述耙盘连杆下端焊接在耙盘外壳上部，上端与底盘连接；所述并联机械臂装置用于精准除草，包括移动平台、伸缩杆、万向传动轴、万向联轴器、连杆、球形铰链、光电传感器、摆臂电机、旋转电机、带轮主动轮、带轮从动轮、摆臂、固定平台、钻头；所述摆臂电机、旋转电机固定安装在固定平台上；所述旋转电机输出轴通过上端的万向联轴器与万向传动轴上端连接；所述万向传动轴下端与伸缩杆通过螺纹连接；所述下端的万向联轴器与移动平台固定连接；所述钻头为螺旋形钻刀，顶部有六个螺栓安装孔，固定安装在移动平台上，旋转电机工作驱动钻头升降运动，钻头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的阻力；所述摆臂电机共有三个，均为步进电机，摆臂电机输出轴与带轮主动轮通过键连接；所述摆臂一端与带轮从动轮键连接，一端通过球形铰链与连杆相连接；所述连杆共有三组，连杆末端与移动平台相连接；所述光电传感器安装在固定平台上，光电传感器检测到移动平台向上运动到极限位置时，摆臂电机、旋转电机立刻停止运动。

其特征在于所述行走装置包括导向前轮、导向前轮支架、动力后轮支撑架、弹簧阻尼减振器、动力后轮轮毂支架、动力后轮、行驶电机；所述导向前轮支架上端与底盘固定连接，下端与导向前轮连接，所述行驶电机通过键与动力后轮连接；为了保证行驶稳定性所述动力后轮支撑架、动力后轮轮毂支架通过销钉120°方向安装，所述弹簧阻尼减振器一端与动力后轮支撑架相连接，一端与动力后轮轮毂支架相连接。