[發(fā)明專利]一種間歇轉(zhuǎn)動式苗間鋤刀智能控制方法及系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210115143.8
• 申請日: 2012-04-18
• 公開（公告）號: CN102645911A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張俊雄;張妍;李偉;劉衛(wèi)東;張春龍;黃小龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種間歇轉(zhuǎn)動式苗間鋤刀智能控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

農(nóng)田草害頻發(fā)，長期以來以化學(xué)除草為主的除草方式已造成雜草種群變遷、抗藥性增強、藥害嚴(yán)重及環(huán)境污染等問題；同時，人工鋤草成本高而效率低。自動化機械鋤草摒棄化學(xué)除草的同時可大幅提高工作效率，將成為取代除草劑、發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)的重要技術(shù)手段。

鋤草技術(shù)智能化是21世紀(jì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)重要內(nèi)容之一，從20世紀(jì)80年代至今，除草的智能化研究經(jīng)歷了從室內(nèi)到室外，非實時到實時的發(fā)展歷程。它與雜草識別構(gòu)成了田間雜草識別和自動除草系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般由四個模塊組成，包括系統(tǒng)導(dǎo)航模塊、圖像采集與處理模塊、雜草識別模塊和除草控制模塊。除草效率及除草精度的提高成為智能化除草一大重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種間歇轉(zhuǎn)動式苗間鋤刀智能控制方法及系統(tǒng)，以提高鋤草效率和鋤草覆蓋率，并使鋤草機械同時具備間苗功能。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種間歇轉(zhuǎn)動式苗間鋤刀智能控制方法，所述方法采用具有缺口的鋤刀，所述鋤刀安裝在鋤草機械上并隨所述鋤草機械行進；

所述方法具體包括步驟：

A：所述鋤刀從初始轉(zhuǎn)角相位按照第一轉(zhuǎn)速方式轉(zhuǎn)動至預(yù)定角度，此時判斷所述鋤刀與當(dāng)前第一棵作物的距離是否大于預(yù)定距離，如果是，執(zhí)行步驟B；否則，執(zhí)行步驟C；

B：所述鋤刀隨所述鋤草機械向前運動，同時判斷所述鋤刀與當(dāng)前第一棵作物的距離是否大于所述預(yù)定距離，如果是，重復(fù)執(zhí)行本步驟；否則，所述鋤刀按照第二轉(zhuǎn)速方式轉(zhuǎn)動至所述初始轉(zhuǎn)角相位，執(zhí)行所述步驟A；

C：所述鋤刀隨所述鋤草機械向前運動，同時判斷所述鋤刀與當(dāng)前第一棵作物的距離的本次測量值是否大于上一次的測量值，如果是，執(zhí)行所述步驟B；否則，重復(fù)執(zhí)行本步驟。

優(yōu)選地，當(dāng)所述鋤刀位于所述初始轉(zhuǎn)角相位時，作物位于所述鋤刀的缺口區(qū)域內(nèi)；當(dāng)所述鋤刀轉(zhuǎn)動至所述預(yù)定角度時，所述鋤刀的刀刃朝向作物。

優(yōu)選地，所述預(yù)定距離S的計算公式如下：

其中，表示所述預(yù)定角度，D表示標(biāo)準(zhǔn)間苗株距。

優(yōu)選地，所述預(yù)定角度為π/2。

優(yōu)選地，當(dāng)所述鋤刀按照所述第一轉(zhuǎn)速方式轉(zhuǎn)動時，對應(yīng)的第一轉(zhuǎn)速ω1的計算公式如下：

ω1＝2πv/D；

其中，v表示所述鋤草機械的實時行進速度，D表示標(biāo)準(zhǔn)間苗株距。

優(yōu)選地，當(dāng)所述鋤刀按照所述第二轉(zhuǎn)速方式轉(zhuǎn)動時，對應(yīng)的第二轉(zhuǎn)速ω2的計算公式如下：

其中，表示所述鋤刀的實時轉(zhuǎn)角相位，v表示所述鋤草機械的實時行進速度，l表示所述鋤刀與當(dāng)前第一棵作物的實時距離。

優(yōu)選地，所述鋤刀為具有缺口的盤狀鋤刀，并且所述鋤刀的缺口部分的角度介于2π/3至π。

本發(fā)明還提供一種間歇轉(zhuǎn)動式苗間鋤刀智能控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：互相連接的上位機通訊單元和運動控制單元；

所述上位機通訊單元用于與上位機通訊，以獲得鋤刀與作物的實時距離，并發(fā)送給所述運動控制單元；

所述運動控制單元還連接所述鋤刀，用于采集鋤草機械的實時行進速度、所述鋤刀的實時轉(zhuǎn)角相位，并根據(jù)所述鋤刀與作物的實時距離、所述鋤草機械的實時行進速度和所述鋤刀的實時轉(zhuǎn)角相位控制所述鋤刀運動。

優(yōu)選地，所述運動控制單元進一步包括：測速模塊、相位檢測模塊和運動規(guī)劃模塊；

所述測速模塊連接所述運動規(guī)劃模塊，用于通過所述鋤草機械輪部的編碼器采集所述鋤草機械的實時行進速度，并發(fā)送給所述運動規(guī)劃模塊；

所述相位檢測模塊連接所述運動規(guī)劃模塊，用于通過所述鋤刀的轉(zhuǎn)軸上的編碼器采集所述鋤刀的實時轉(zhuǎn)角相位，并通過與所述鋤刀相對固定連接的接近開關(guān)對所采集的實時轉(zhuǎn)角相位進行校正，以及將所述實時轉(zhuǎn)角相位發(fā)送給所述運動規(guī)劃模塊，并在所述鋤刀轉(zhuǎn)動至預(yù)定角度時向所述運動規(guī)劃模塊發(fā)送停止信號；

所述運動規(guī)劃模塊，還連接所述上位機通訊單元和所述鋤刀，用于根據(jù)所述鋤刀與作物的實時距離、所述鋤草機械的實時行進速度、所述鋤刀的實時轉(zhuǎn)角相位和所述停止信號控制所述鋤刀運動。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括：多機通訊單元；所述運動規(guī)劃模塊通過所述多機通訊單元連接多個所述鋤刀；所述多機通訊單元采用CAN總線實現(xiàn)所述運動規(guī)劃模塊與多個所述鋤刀之間的控制通訊。

(三)有益效果