株间除草，由液压伺服系统快速响应和精确控制；株间除草铲11进行株间除草与智能喷药装置对植株根部位置进行喷药相配合，达到株行间全方位除草的目的；(3)采用高度可调，除草刀具可调，除草装置单元可并排使用的除草机构，以适用更多不同的作业对象，提高工作效率。
[0018]如图1所示，一种智能化农作物全方位除草装置，包括机架2、视觉与智能电控系统、深度与高度调节装置、行间除草装置、株间除草装置、智能喷药装置。位于机架2上的三点悬挂机构I与行走机械连接，由行走机械牵引前行；视觉与智能电控系统用于采集植株与株间除草铲11及喷头25的相对位置信息，控制株间除草装置及智能喷药装置的工作状态；深度与高度调节装置用于调节行间除草铲15和株间除草铲11的入土深度及机架2底盘高度；行间除草装置和株间除草装置用于植株行间及株间杂草的清除；智能喷药装置用于对株间除草铲11不能除掉的植株根部的杂草进行清除。
[0019]如图2所示，所述株间除草装置由一对株间除草铲11、一对液压油缸22、一组电磁阀24、位移传感器23和智能控制器4组成；智能控制器4能同时控制多个所述的全方位除草装置单元；株间除草装置安装在株间除草装置外箱10内，在主架后端；一个单元的一对株间除草铲11，一对液压油缸22和电磁阀24沿机架2的中心线左右对称布置；液压油缸22 一端与液压泵站输出点相连，液压泵站输出点通过一组电磁阀24控制一对液压油缸22的横向运动状态，液压油缸22另一端通过销21与株间除草铲11顶端的长槽型孔连接形成关节；液压油缸22的横向运动机构的一端连接位移传感器23，在伺服系统中用作位移反馈元件，位移传感器23的另一端与智能控制器4相连；株间除草铲11选用L型铲，铲的底边有切割刃，除草铲进入株间除草区域时，铲入泥土，在松土的同时割断株间杂草的根部，在株间除草铲11进行株间除草作业过程中，对围绕作物周围宽S的区域内的杂草不进行株间除草铲11清除，防止伤苗，在株间除草铲11到达植株受保护区域的前边界时，株间除草铲11闭合，保护植株不受伤害，当株间除草铲11随着除草装置前行离开植株中心位置并到达植株受保护区域的后边界时，株间除草铲11张开进入株间区域进行除草作业；智能控制器4通过控制液压油缸22的横向伸出与缩回量，精确控制株间除草铲11张开进入株间除草区域或闭合避让农作物植株，液压油缸22的横向伸出与缩回量由位移传感器23检测。如图3所示，智能喷药装置的喷头25做成向外倾斜的形状，喷头25对着植株根部方向，当喷头25到达植株中心位置时，电磁阀9打开，喷头25对准植株中心位置喷药，当喷头25尚开植株中心位置时，电磁阀9关闭，准备下一颗植株的喷药作业；电磁阀9由智能控制器4操控。
[0020]如图4所示，一种智能化农作物全方位除草装置株间除草铲11的运动轨迹。在株间除草铲11进行株间除草作业过程中，对围绕作物周围宽S的区域内的杂草不进行株间除草铲11清除，防止伤苗；当株间除草铲11到达植株受保护区域的前边界时，株间除草铲11闭合，保护植株不受伤害，当株间除草铲11随着除草装置前行离开植株中心位置并到达植株受保护区域的后边界时，株间除草铲11张开进入株间区域进行除草作业；视觉与智能电控系统根据植株中心位置信息、植株与株间除草铲11及喷头25的相对位置信息、速度传感器19测得的车速信息，生成株间除草铲11的运动轨迹。
[0021]本发明以辣椒田为例，其工作过程如下:
辣椒田除草工作之前，根据实际情况可将多个除草装置单元并联实现多行同时除草，根据辣椒田实际行距更换合适宽度的三角铲，根据辣椒植株的高度，调节定位器20来固定机架2底盘高度，根据土壤硬度及田间杂草情况调节定位器16确定行间除草铲15和株间除草铲11的合理的入土深度，位于机架2上的三点悬挂机构I连接行走机械，打开智能控制器4电源，启动行走机械，行走机械输出动力提供给高压泵8和液压油缸22进行除草作业，除草装置由其牵引前行；除草装置工作时，行走车轮18上的速度传感器19检测行车速度并传输给智能控制器4，行间除草铲15进行不间断的行间除草，摄像头13拍摄辣椒植株位置图片、辣椒植株与株间除草铲11及喷头25的相对位置图片，传输给图像处理器14进行处理，智能控制器4根据预先设定的植株受保护区域的边界信息、辣椒植株与株间除草铲11及喷头25的相对位置信息、车速信息，生成株间除草铲11的运动轨迹，株间除草铲11到达植株受保护区域的前边界时，株间除草铲11闭合，保护辣椒植株不受伤害，当株间除草铲11随着除草装置前行离开植株中心位置并到达植株受保护区域的后边界时，株间除草铲11张开进入辣椒株间区域进行除草作业，同时，智能喷药装置工作，当视觉与控制系统检测到喷头25到达辣椒植株中心位置时，电磁阀9打开，喷头25对准辣椒植株根部位置喷药，当喷头25离开辣椒植株中心位置时，电磁阀9关闭，准备下一棵辣椒植株的喷药作业；行间除草装置不间断工作，株间除草装置和智能喷药装置工作过程循环进行直至完成所有除草作业，辣椒田除草工作结束后，株间除草铲11闭合收拢到机架2底盘下面，由三点悬挂机构I提升除草装置，关闭电源。
[0022]最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照最佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。
【主权项】
1.一种智能化农作物全方位除草装置，其特征在于:包括机架(2)、视觉与智能电控系统、深度与高度调节装置、行间除草装置、株间除草装置、智能喷药装置；位于机架(2)上的三点悬挂机构(I)与行走机械连接，由行走机械牵引前行；视觉与智能电控系统用于采集植株与株间除草铲(11)及喷头(25)的相对位置信息，控制株间除草装置及智能喷药装置的工作状态；深度与高度调节装置用于调节行间除草铲(15)和株间除草铲(11)的入土深度及机架(2)底盘高度；行间除草装置和株间除草装置用于植株的行间及株间杂草的清除；智能喷药装置用于对株间除草铲(11)不能除掉的植株根部的杂草进行清除。2.根据权利要求1所述的一种智能化农作物全方位除草装置，其特征在于:所述视觉与智能电控系统包括摄像头(13)、图像处理器(14)、智能控制器(4)、电瓶(3);摄像头(13)垂直安装在喷头(25)与行间除草铲(15)之间、机架(2)的后下方。3.根据权利要求1所述的一种智能化农作物全方位除草装置，其特征在于:行间除草装置安装在机架(2)的横向中间位置、行走车轮(18)的正后方，行间除草铲(15)采用三角铲，可拆卸，可根据不同的行距更换合适宽度的三角铲，由可调节定位器(16)固定；行走车轮(18)的中心安装有速度传感器(19)，行走车轮(18)由可调节定位器(20)固定；多个全方位除草装置单元并排使用同时进行多行除草作业时，每个单元独立工作；所述株间除草装置由一对株间除草铲(11)、一对液压油缸(22)、一组电磁阀(24)、位移传感器(23)和智能控制器(4)组成; 智能控制器(4)同时控制多个所述的全方位除草装置单元；株间除草装置安装在株间除草装置外箱(10)内，位于机架(2)后端；一个单元的一对株间除草铲(11)，一对液压油缸(22)和电磁阀(24)沿机架(2)的中心线左右对称布置；液压油缸(22)的一端与液压泵站输出点相连，液压泵站输出点通过一组电磁阀(24)控制一对液压油缸(22)的横向运动状态，液压油缸(22)的另一端通过销与株间除草铲(11)顶端的长槽型孔连接形成关节。4.根据权利要求1所述的一种智能化农作物全方位除草装置，其特征在于:所述株间除草装置中，液压油缸(22)的横向运动机构连接位移传感器(23)的一端，在伺服系统中用作位移反馈元件，位移传感器(23)的另一端与智能控制器(4)相连。5.根据权利要求1所述的一种智能化农作物全方位除草装置，其特征在于:所述智能喷药装置包括储药罐(6)、高压泵(8)、电磁阀(9)、输药管(7)、喷药杆(12)和喷头(25)；储药罐(6)安装在车架(2)上方储药罐安装座(5)上，通过输药管(7)连接高压泵(8)，喷药杆(12)固定在车架(2)上；喷头(25)向外倾斜，对着植株根部方向。6.根据权利要求1所述的一种智能化农作物全方位除草装置的方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一，利用智能控制器(4)预先设定与植株中心距离为S的前后位置为植株受保护区域的前后边界，对围绕作物周围宽为S的区域内的杂草不进行株间除草铲(11)清除，防止伤苗；视觉与智能电控系统根据植株中心位置信息、植株与株间除草铲(11)及喷头(25)的相对位置信息、速度传感器(19)测得的车速信息，计算出株间除草铲(11)到达植株受保护区域前后边界的延时时间Tl和T2，以及喷头(25)到达植株中心位置的延时时间T3，并生成株间除草?产(11)的运动轨迹； 步骤二，当株间除草铲(11)到达植株受保护区域的前边界时，株间除草铲(11)闭合，保护植株不受伤害，当株间除草铲(11)随着除草装置前行离开植株中心位置并到达植株受保护区域的后边界时，株间除草铲(11)张开进入株间区域进行除草作业； 步骤三，当喷头(25)到达植株中心位置时，电磁阀(9)打开，喷头(25)对准植株中心位置喷药，当喷头(25)离开植株中心位置时，电磁阀(9)关闭，准备下一棵植株的喷药作业。
【专利摘要】本发明公开一种智能化农作物全方位除草装置及方法，包括机架、视觉与智能电控系统、深度与高度调节装置、行间除草装置、株间除草装置、智能喷药装置。位于机架上的三点悬挂机构与行走机械连接；视觉与智能电控系统用于采集植株与株间除草铲及喷头的相对位置信息，控制株间除草装置及智能喷药装置的工作状态；深度与高度调节装置用于调节行间除草铲和株间除草铲的入土深度及机架底盘高度；行间除草装置和株间除草装置用于植株行间及株间杂草的清除；智能喷药装置用于对株间除草铲不能除掉的植株根部的杂草进行清除。本发明保护了植株不受株间除草铲的损伤，并解决了植株根部杂草阻碍农作物生长的问题，实现了农作物行间及株间杂草的全方位清除。
【IPC分类】A01M21/04, A01M21/02
【公开号】CN104904700
【申请号】CN201510281165
【发明人】毛罕平, 杨亚男
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月28日