[發(fā)明專利]一種基于機器視覺技術(shù)的仿形機械鋤草裝置

在審

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• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112400372A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊春杰;權(quán)龍哲;韓凱;王圣智;毛首人;趙國洋
• 申請（專利權(quán)）人: 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A01B39/18
• 分類號: A01B39/18;G05D3/12
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，公開了一種基于機器視覺技術(shù)的仿形機械鋤草裝置，該除草裝置裝置由三點懸掛、視覺部分、機體、移動部分組成。本裝置應(yīng)用機器視覺技術(shù)，當攝像頭對雜草進行識別與定位之后，把雜草的位置參數(shù)傳給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)分配特定鋤頭進行除草作業(yè)，隨后結(jié)合田間實時行走速度等數(shù)據(jù)，確定同步帶滑臺帶動移動參數(shù)并對其進行位姿調(diào)控，把準備進行除草作業(yè)的鋤頭送至指定位置，當雜草即將通過執(zhí)行部件作業(yè)核心區(qū)域時，驅(qū)動42步進電機進而帶動仿形連桿機構(gòu)進行精準除草。本裝置在很大程度上還原了人工除草的工作流程，并利用機器視覺技術(shù)做到精準智能除草作業(yè)，大大地提高了除草效率，減少了人工成本，降低了傷苗率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種基于機器視覺技術(shù)的仿形機械鋤草裝置，涉及農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，具體應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域多種作物的田間智能除草。

背景技術(shù)

農(nóng)田雜草是一種分布面積廣、生命力頑強的植物，它一直存在于人類農(nóng)耕過程的始末，是自然界中適應(yīng)性最強、最繁茂的植物之一。雜草會與農(nóng)作物爭奪水分、養(yǎng)分、光照和空間，又或者間接傳播病蟲害，這都會嚴重影響農(nóng)作物的生長發(fā)育，降低農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，減少作物產(chǎn)量，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極大損失，同時又增加了管理用工和生產(chǎn)成本。根據(jù)統(tǒng)計,我國雜草危害面積龐大,單種作物的減少產(chǎn)量可達上億千克。由此可見雜草的生長嚴重危害了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量,因此我們必須采取有效地方式對農(nóng)田雜草進行防除,以保證我國農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。為了防治雜草,國內(nèi)外已經(jīng)研制出各種方法有光化學(xué)除草法、電流除草法、機械除草法、生物除草、化學(xué)除草以及人工除草法等等。目前，國內(nèi)外主要的雜草防控技術(shù)是化學(xué)除草和機械除草。化學(xué)除草，雖然具有省力、快速的特點，但是其施藥量大，利用率低，造成了諸多生態(tài)與食品安全問題，隨著人們食品安全意識的不斷增強，化學(xué)除草的使用正在逐漸減少。而機械除草是一種綠色非化學(xué)可持續(xù)的雜草防除技術(shù)，機械除草技術(shù)以其獨有的優(yōu)勢在雜草防治中起到重要的作用，是一種農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性生產(chǎn)技術(shù)。

目前由于科技水平的限制，機械除草技術(shù)不夠成熟依然存在很多問題，致使機械除草不能大規(guī)模的應(yīng)用。雖然有些傳統(tǒng)的除草機械除去行間的雜草效率很高，但是作物苗株間的雜草精確防除仍然很難實現(xiàn)，主要存在著靠近作物的雜草除凈率過低，且極易損苗的現(xiàn)象。本發(fā)明針對現(xiàn)存的問題，研制了一種基于機器視覺技術(shù)的仿形機械鋤草裝置。

本發(fā)明的目的在于改善現(xiàn)有株間除草技術(shù)的不足，為了改善除草效果，提高株間除草率、減少傷苗率，設(shè)計了一種基于機器視覺技術(shù)的仿形機械鋤草裝置，該裝置整體采用模塊拼接的辦法，可以根據(jù)作業(yè)需求調(diào)整模塊數(shù)量以改變單次作業(yè)覆蓋范圍，可適用于多種農(nóng)作物的不同生長周期的除草作業(yè)。同時本發(fā)明采用傳統(tǒng)農(nóng)機三點懸掛掛接方式，可以搭載在多種田間行走平臺，并且能夠適應(yīng)于多種復(fù)雜的田間環(huán)境。本裝置應(yīng)用機器視覺技術(shù)，在裝置上部署視覺識別系統(tǒng)，當攝像頭對雜草進行識別與定位之后，把雜草的位置參數(shù)傳給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)分配特定鋤頭進行除草作業(yè)，隨后結(jié)合田間實時行走速度等數(shù)據(jù)，確定同步帶滑臺帶動移動參數(shù)并對其進行位姿調(diào)控，把準備進行除草作業(yè)的鋤頭送至指定位置，當雜草即將通過執(zhí)行部件作業(yè)核心區(qū)域時，驅(qū)動42步進電機進而帶動仿形連桿機構(gòu)進行精準除草。本裝置在很大程度上還原了人工除草的工作流程，并利用機器視覺技術(shù)做到精準智能除草作業(yè)，大大地提高了除草效率，減少了人工成本，降低了傷苗率。

發(fā)明內(nèi)容

雖然有些傳統(tǒng)的除草機械除去行間的雜草效率很高，但是作物苗株間的雜草精確防除仍然很難實現(xiàn)，主要存在著靠近作物的雜草除凈率過低，且極易損苗的現(xiàn)象。本發(fā)明針對現(xiàn)存的問題，研制了一種基于機器視覺技術(shù)的仿形機械鋤草裝置，該裝置整體采用模塊拼接的辦法，可以根據(jù)作業(yè)需求調(diào)整模塊數(shù)量以改變單次作業(yè)覆蓋范圍，可適用于多種農(nóng)作物的不同生長周期的除草作業(yè)，本裝置在很大程度上還原了人工除草的工作流程，并利用機器視覺技術(shù)做到精準智能除草作業(yè)，大大地提高了除草效率，減少了人工成本，降低了傷苗率。并且伴隨著智能農(nóng)業(yè)時代的到來，農(nóng)業(yè)與智能化相結(jié)合成為了推動農(nóng)業(yè)進步的動力源，智能化的結(jié)合使農(nóng)業(yè)作業(yè)更加的高效率、高質(zhì)量、高精確。