[發(fā)明專利]一種農(nóng)田殘膜自動檢測及回收系統(tǒng)的作業(yè)方法

有效

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• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112136382B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 華亮;張澤光;由佳翰;黃弈晟;陸平
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: A01B43/00
• 分類號: A01B43/00;G01N21/3554;G01N21/359;G01N33/24
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1.一種農(nóng)田殘膜自動檢測及回收系統(tǒng)的作業(yè)方法，其特征在于，所述農(nóng)田殘膜自動檢測及回收系統(tǒng)包括控制裝置、水分檢測裝置和殘膜回收裝置；

其中，所述殘膜回收裝置包括：

輪式機(jī)器人，所述輪式機(jī)器人包括由底板、左側(cè)板和平行于所述左側(cè)板的右側(cè)板圍成的框體，所述框體中間位置設(shè)置有隔板，所述隔板垂直于所述左側(cè)板安裝在所述左側(cè)板內(nèi)側(cè)且距離所述底板預(yù)設(shè)距離，所述隔板將所述框體分為前端區(qū)域和后端區(qū)域，所述前端區(qū)域分為遠(yuǎn)離所述隔板的無底板區(qū)域和靠近所述隔板的有底板區(qū)域，所述輪式機(jī)器人還包括用于帶動所述框體沿Y軸方向行進(jìn)的轉(zhuǎn)輪；

土壤分離裝置，所述土壤分離裝置設(shè)置于所述有底板區(qū)域上方，所述土壤分離裝置包括垂直于所述左側(cè)板安裝的第一可伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、與所述第一可伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的伸縮端相連的下篩選筒、固定設(shè)置在所述右側(cè)板內(nèi)側(cè)壁上的回收箱，所述回收箱至少包括頂面和沿Y軸方向的一對側(cè)面，所述回收箱的頂面有圓形通孔，回收箱下方放置用于回收土壤的容器，所述土壤分離裝置還包括與所述下篩選筒結(jié)構(gòu)配合的上篩選筒、垂直于所述右側(cè)板且設(shè)置于所述回收箱上方的固定板、垂直于所述固定板設(shè)置的第二可伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述第二可伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過所述圓形通孔穿設(shè)于所述回收箱的頂板且伸縮段與所述上篩選筒活動連接，所述上篩選筒的筒體遍布用于實(shí)現(xiàn)土壤篩選的小孔，所述第一可伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、下篩選筒和上篩選筒同軸設(shè)置；所述土壤分離裝置還包括烘干板，所述烘干板設(shè)置于所述隔板靠近所述下篩選筒一側(cè)對應(yīng)位置；

土壤抓取裝置，所述土壤抓取裝置包括垂直于所述左側(cè)板可移動地設(shè)置于所述無底板區(qū)域的上方位置的第一移動桿、可移動地設(shè)置在所述第一移動桿上的第一升降機(jī)械手和用于驅(qū)動所述第一移動桿沿Y軸方向往復(fù)運(yùn)動的第一移動桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述第一升降機(jī)械手用于通過升降抓取所述殘膜存在點(diǎn)的土壤并將所抓取的土壤放置于所述下篩選筒中；

殘膜平鋪裝置，所述殘膜平鋪裝置包括傳送帶和設(shè)置在所述傳送帶位于所述前端區(qū)域部分外圍的遮擋板，所述傳送帶安裝于所述底板上，用于實(shí)現(xiàn)所述下篩選筒中傾倒出的殘留物從前端區(qū)域經(jīng)過所述隔板平鋪處理后到達(dá)所述后端區(qū)域；

殘膜分揀裝置，所述殘膜分揀裝置設(shè)置在所述后端區(qū)域，所述殘膜分揀裝置包括垂直于所述左側(cè)板可移動地設(shè)置于所述后端區(qū)域的上方位置的第二移動桿、滑動設(shè)置在所述第二移動桿上的第二升降機(jī)械手、用于驅(qū)動所述第二移動桿沿Y軸方向往復(fù)運(yùn)動的第二移動桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)和圖像處理裝置，所述圖像處理裝置固定設(shè)置在所述隔板位于所述后端區(qū)域一側(cè)，用于通過圖像拍攝獲取所述傳送帶上的殘膜位置并發(fā)送給所述控制裝置，所述第二升降機(jī)械手用于抓取位于所述后端區(qū)域的所述傳送帶上的殘膜并放置于位于所述后端區(qū)域的殘膜回收桶中；

所述作業(yè)方法包括以下步驟：

S1.殘膜自動檢測：水分檢測裝置按預(yù)設(shè)軌跡檢測撒過水的田地中土壤的水分含量，然后將田地中殘膜存在點(diǎn)的位置信息發(fā)送給所述控制裝置，所述殘膜存在點(diǎn)為土壤水分含量超過預(yù)設(shè)閾值的點(diǎn)；

S2.殘膜自動抓取：所述控制裝置根據(jù)所接受的位置信息控制輪式機(jī)器人行進(jìn)，當(dāng)所述輪式機(jī)器人行進(jìn)至所述無底板區(qū)域內(nèi)含有殘膜存在點(diǎn)時(shí)，所述控制裝置控制輪式機(jī)器人停止行進(jìn)；然后控制第一移動桿和第一升降機(jī)械手分別移動特定距離，帶動第一升降機(jī)械手從所述下篩選筒上方位置移動至殘膜存在點(diǎn)，同時(shí)記錄第一移動桿和第一升降機(jī)械手的移動距離，之后所述控制裝置控制第一升降機(jī)械手的電動推桿伸出預(yù)設(shè)距離，帶動第一升降機(jī)械手的機(jī)械手沿Z軸方向下降到地面位置指定深度，控制所述第一升降機(jī)械手的機(jī)械手抓取殘膜存在點(diǎn)處的土壤；接著，控制所述第一升降機(jī)械手的電動推桿收縮復(fù)位，然后，根據(jù)所記錄的第一移動桿和第一升降機(jī)械手的移動距離控制所述第一移動桿和所述第一升降機(jī)械手移動，使所述第一升降機(jī)械手回到初始位置，所述控制裝置控制所述第一升降機(jī)械手的機(jī)械手松開，將所抓取的土壤投放至下篩選筒內(nèi)；

S3.土壤自動分離：當(dāng)重復(fù)步驟S2預(yù)設(shè)次數(shù)后，所述控制裝置控制所述烘干板加熱預(yù)設(shè)時(shí)間，將所述下篩選筒內(nèi)的土壤烘干；隨后，控制所述第一可伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將所述下篩選筒送至所述回收箱內(nèi)與所述上篩選筒配合鎖牢形成筒體，控制所述第二可伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)脫離所述上篩選筒；所述控制裝置控制第一可伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動所述筒體旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)圈數(shù)，使下篩選筒中的土壤透過上篩選筒筒體表面的小孔分離并落至回收箱下所放容器內(nèi)；然后控制所述第二可伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的伸縮端與所述上篩選筒外側(cè)壁卡合將所述上篩選筒固定在回收箱內(nèi)部，控制所述第一可伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將所述下篩選筒復(fù)位；

S4.殘膜平鋪處理：所述控制裝置控制第一可伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動所述下篩選筒旋轉(zhuǎn)180度，使下篩選筒中殘留物傾倒至下方的傳送帶上，然后控制傳送帶開始運(yùn)轉(zhuǎn)將殘留物經(jīng)過隔板平鋪處理后運(yùn)送至后端區(qū)域；

S5.殘膜自動分揀：所述圖像處理裝置對位于所述后端區(qū)域的殘留物進(jìn)行圖像采集處理，將亮度高于均值處的物體作為殘膜并將坐標(biāo)信息發(fā)送給所述控制裝置，所述控制裝置根據(jù)殘膜的坐標(biāo)信息控制所述第二移動桿和所述第二升降機(jī)械手分別移動特定距離，使第二升降機(jī)械手從所述殘膜回收桶上方位置精準(zhǔn)定位至殘膜存在點(diǎn)，同時(shí)記錄第二移動桿和第二升降機(jī)械手的移動距離，之后所述控制裝置控制第二升降機(jī)械手的電動推桿伸出預(yù)設(shè)距離，帶動其機(jī)械手下降到傳送帶位置，所述控制裝置控制第二升降機(jī)械手的機(jī)械手抓取傳送帶上的殘膜；接著，控制裝置控制第二升降機(jī)械手的第二電動推桿收縮復(fù)位，然后，根據(jù)所記錄的第二移動桿和第二升降機(jī)械手的移動距離控制第二移動桿和第二升降機(jī)械手反向運(yùn)動對應(yīng)距離，使第二升降機(jī)械手回到初始位置，控制裝置控制第二升降機(jī)械手的機(jī)械手松開，將所抓取的殘膜投放至殘膜回收桶中。