[發明專利]一種智能蔬菜株間除草裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202110478733.6
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113396650B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 譚彧;王碩;蘇道畢力格;祁理科;王子蒙
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: A01B39/18
• 分類號: A01B39/18;A01B39/22;G06T1/20;G06T5/00;G06T7/136;G06T7/62;G06T7/66;G06T7/90;G08B5/38;H04N5/225;H04W4/80
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

1.一種智能蔬菜株間除草裝置，其特征在于，包括機架(1)、兩個凸輪擺桿式株間除草單體(3)、橫移機構(5)、兩個連桿仿形機構(6)、兩個地輪(8)和視覺與運動控制系統；

所述視覺與運動控制系統包括：視覺與運動控制系統箱(2)、攝像頭(4)、編碼器(12)、圖像處理設備、人機交互設備、控制器、橫移電機伺服電機驅動器、除草電機伺服電機驅動器、電源模塊、光耦隔離模塊、A/D轉換模塊、計數器和通信模塊；

每個凸輪擺桿式株間除草單體(3)包括：一對株間除草鏟(25)；

每個凸輪擺桿式株間除草單體(3)還包括：凸輪(34)；

所述凸輪(34)的圓周包括：近休止段、推程段、遠休止段和回程段；

所述近休止段的末端與推程段的始端連接，推程段的末端與遠休止段的始端連接，遠休止段的末端與回程段的始端連接，回程段的末端與近休止段的始端連接；

所述攝像頭(4)安裝于機架(1)的前部下方，所述視覺與運動控制系統箱(2)安裝于機架(1)的前部上方；

所述橫移機構(5)位于攝像頭(4)的后方，也安裝于機架上；

所述兩個連桿仿形機構(6)并排安裝于橫移機構(5)的后方；

所述兩個凸輪擺桿式株間除草單體(3)分別安裝于兩個連桿仿形機構(6)的后下方；所述兩個地輪(8)分別安裝于機架(1)的后端左右下方；

所述圖像處理設備、控制器、橫移電機伺服電機驅動器、除草電機伺服電機驅動器、電源模塊、光耦隔離模塊、A/D轉換模塊、計數器和通信模塊均安裝于視覺與運動控制系統箱(2)中；

所述通信模塊包括：串口通信模塊；

所述攝像頭(4)與圖像處理設備連接；

所述圖像處理設備通過串口通信模塊與控制器連接；

所述橫移電機伺服電機驅動器、除草電機伺服電機驅動器、電源模塊、A/D轉換模塊、計數器、通信模塊和光耦隔離模塊均與控制器連接；

所述控制器、圖像處理設備、A/D轉換模塊、計數器、光耦隔離模塊、攝像頭(4)、編碼器(12)、橫移電機伺服電機驅動器、除草電機伺服電機驅動器和通信模塊均與電源模塊連接；

在所述地輪(8)上安裝編碼器(12)，

所述編碼器(12)與計數器連接；

所述視覺與運動控制系統用于：對蔬菜苗進行識別和定位，確定作業保護區域，控制執行機構運動以及顯示作業狀態信息；

所述作業狀態信息包括：所述智能蔬菜株間除草裝置不工作或出現故障、智能蔬菜株間除草裝置避苗和智能蔬菜株間除草裝置除草；

所述執行機構包括：橫移機構(5)和凸輪擺桿式株間除草單體(3)；

所述凸輪擺桿式株間除草單體(3)用于：將電機的連續旋轉運動轉化為擺桿的往復運動，進而帶動每對株間除草鏟(25)開合，以避苗除草；

所述橫移機構(5)用于：控制凸輪擺桿式株間除草單體(3)跟蹤作物行；

所述連桿仿形機構(6)用于：保證株間除草鏟(25)具有入土深度；

所述編碼器(12)用于：測量智能蔬菜株間除草裝置的前進速度和位移，并通過計數器傳送給控制器；

所述株間除草鏟(25)用于：除草松土；

所述電源模塊用于：為控制器、圖像處理設備、A/D轉換模塊、計數器、光耦隔離模塊、攝像頭(4)、編碼器(12)、橫移電機伺服電機驅動器、除草電機伺服電機驅動器和通信模塊供電；

所述攝像頭(4)用于：獲取多行蔬菜作物的圖像信息。