[發(fā)明專利]自動除草機器人及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710053605.0
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106973572B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 高曉勰;俞高紅;班建祿;賴乾恩;張行健
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: A01B39/18
• 分類號: A01B39/18
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發(fā)明屬于農業(yè)機械技術領域，具體涉及一種水田自動除草機器人及其控制方法。

背景技術

水田除草具有促進水稻生長和節(jié)省肥料的效果，可以充分利用光能，其經濟與社會效益均非常可觀。現(xiàn)有的水田除草裝置需要工作人員的扶持跟隨，且只能清除行間的雜草，株間的雜草不能被清除，工作效率低且除草效果較差。因此，設計一種能夠同時清理水田行間雜草和株間雜草的自動除草裝置十分重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠同時清理水田行間雜草和株間雜草的自動除草機器人及其控制方法。

本發(fā)明自動除草機器人，包括行進機構、行間除草機構、株間除草機構、機架、攝像頭和紅外傳感器組。所述機架的前端呈圓弧狀；機架的底部包括一體成型的前底板、第一連接板、中底板、第二連接板和后底板。所述的前底板與中底板通過第一連接板連接；所述的中底板與后底板通過第二連接板連接；前底板與后底板封閉且均低于中底板；后底板為平板。所述的攝像頭固定在機架前端，攝像頭中心軸線的高度為300～400mm。

所述的行進機構包括第一步進電機、電機座、第一齒輪、第二齒輪、第一軸套、輪軸和行進輪。所述的電機座和兩個第一軸套均固定在機架上。兩個第一步進電機均固定在電機座上；兩個第一步進電機的輸出軸上均固定有第一齒輪。兩根輪軸與兩個第一軸套分別構成轉動副。兩根輪軸同軸設置，相對端與兩個第二齒輪分別固定，相背端與兩個行進輪分別固定。行進輪外圈沿周向均布有n塊行進板，3≤n≤8。兩個第一齒輪與兩個第二齒輪分別嚙合。

所述的行間除草機構包括第一直流電機、齒輪箱、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪、第七齒輪、第八齒輪、第九齒輪、第一傳動軸、第二傳動軸、第三傳動軸、第二軸套、行間除草軸和行間除草爪。所述的齒輪箱和兩個第二軸套均固定在機架上。第一直流電機固定在齒輪箱上。兩根行間除草軸與兩個第二軸套分別構成轉動副；兩根行間除草軸的上端均固定有第九齒輪，下端均固定有行間除草爪。所述的第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸均與齒輪箱構成轉動副。所述的第四齒輪及第五齒輪均固定在第一傳動軸上。所述的第六齒輪及第七齒輪均固定在第二傳動軸上；所述的第八齒輪固定在第三傳動軸上。所述第一直流電機的輸出軸上固定有第三齒輪。第三齒輪與第四齒輪嚙合；第五齒輪與第六齒輪嚙合；第八齒輪及一個第九齒輪均與第七齒輪嚙合；另一個第九齒輪與第八齒輪嚙合。

所述的株間除草機構包括第二直流電機、第十齒輪、第十一齒輪、第四傳動軸、第一帶輪、支承盒、擺動中心軸、第二步進電機、第十二齒輪、第十三齒輪、支座、擺動臂、第二帶輪、擺動盒、傳動帶、株間除草軸和株間除草爪。所述的第二步進電機和支座均固定在機架上。第二步進電機的輸出軸上固定有第十二齒輪；所述的擺動中心軸與支座構成轉動副；所述的第十三齒輪及支承盒均與擺動中心軸固定。第十二齒輪與第十三齒輪嚙合。所述的第二直流電機固定在支承盒上；第二直流電機的輸出軸上固定有第十齒輪；第四傳動軸與支承盒構成轉動副；第四傳動軸上固定有第十一齒輪及第一帶輪；第十齒輪與第十一齒輪嚙合；所述的擺動臂的一端與支承盒固定，另一端與擺動盒固定；株間除草軸與擺動盒構成轉動副；株間除草軸的上端固定有第二帶輪，下端固定有株間除草爪。傳動帶套在第一帶輪與第二帶輪上。

所述的紅外傳感器組由第一紅外傳感器、第二紅外傳感器、第三紅外傳感器和第四紅外傳感器組成。所述的第一紅外傳感器固定在機架的左側；所述的第二紅外傳感器固定在機架的右側。所述的第三紅外傳感器及第四紅外傳感器均固定在擺動盒上。第一紅外傳感器、第二紅外傳感器、第三紅外傳感器和第四紅外傳感器中心軸線的高度均為x毫米，100≤x≤300，紅外光發(fā)射方向均與機架的直線行進方向垂直。第一紅外傳感器與第三紅外傳感器位于同側，中心軸線的距離為y毫米，200≤y≤400；第二紅外傳感器與第四紅外傳感器位于同側，中心軸線的距離為y毫米。第一紅外傳感器與第二紅外傳感器發(fā)射的紅外光在同一直線上。

所述的行間除草爪與株間除草爪外形相同，均包括一體成型的固定環(huán)和沿固定環(huán)周向均布的六根彎桿，彎桿自由端向下彎曲。

所述第七齒輪和第八齒輪的齒數(shù)相等。

所述的傳動帶為同步帶，第一帶輪及第二帶輪均為同步帶輪。

所述的第一紅外傳感器、第二紅外傳感器、第三紅外傳感器和第四紅外傳感器的型號均為E18-D80NK。

所述行進輪外圈上的行進板為平板，且寬度比行進輪外圈寬度大20mm。

該自動除草機器人的控制方法如下：