一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人

1.本发明涉及农用机器人技术领域，更具体的说是涉及一种能够用于行间和株间混合式除草的机器人。


背景技术：

2.目前，传统的锄草机主要解决行间锄草，由于株间苗草集聚，机械锄草难度较大，目前主要依靠人工，劳动成本高且效率低.机械除草相对于传统方法除草来讲速度快、用时短、工效高、成本低。相对于化学剂除草又速度慢些，用时长些、工效低些。但从长远利益及生态环境考虑，机械除草方法更适合当前农业发展之需求。因为机械除草有利杂草再次萌发(因机械除草使尚未萌发的杂草种子被移动到浅层土中，或透见光线，直接加速杂草种子的萌发)。也促进杂草的生长(因为机械除草，斩草不除根，而促使杂草更大的分蘖和分枝，并加速其生长，也能更好的防护水土流失)。这些现象有利于以草养地(增加了有机肥来源，也能更好的改良土壤的团粒结构)，间接地提高了作物产量及质量，有利于周边环境保护，对各种生物影响甚微。
3.化学除草指在农业生产过程中通过施用化学除草剂防除杂草的作业。其优点有速度快、时间短、工效高、成本低、有效果较长。但化学除草危害也大。化学除草剂在喷施过程中会对作物造成不同程度的伤害，其残留物对产品质量及土壤与周边环境会产生一定程度的污染与破坏，更会对周边动植物及微生物产生一定的危害。这些事情的发生最终都会直接或间接的影响到我们的生活，不利于我国农业的长远发展利益。
4.因此，如何提供一种除草效率更高的除草机器人是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提供一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人，以至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人，包括行走机构、识别装置、行间除草装置、株间除草装置和控制模块；
8.所述识别装置设置在所述行走机构的主壳体顶部；
9.所述行间除草装置设置在所述主壳体的前端，所述株间除草装置设有一组，活动连接在所述主壳体的前端两侧；
10.所述控制模块设置在所述主壳体的内部，控制所述行走机构、所述识别装置、所述行间除草装置和所述株间除草装置进行协同动作。
11.优选的，在上述的一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人中，所述行走机构包括履带机构和小车主体；
12.所述履带机构设置在所述小车主体的底部两侧；
13.所述识别装置设置在所述小车主体的顶部；
14.所述行间除草装置设置在所述小车主体的前端，所述株间除草装置的前端两侧，所述控制模块设置在所述小车主体的内部。
15.优选的，在上述的一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人中，所述识别装置包括摄像头组件和激光雷达组件；
16.所述摄像头组件设有两组，分别设置在所述小车主体的顶部两侧，所述激光雷达组件设置在所述小车主体的顶部中央。
17.优选的，在上述的一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人中，所述行间除草装置包括保护壳一、支架一、传动杆一、电机一和扇叶式刀片；
18.所述保护壳一为筒状壳体，其侧壁开有多个杂草入口，并通过所述支架一水平连接在所述小车主体的前端，所述传动杆一转动连接在所述保护壳一的内部，且一端与所述电机一固定，多个所述扇叶式刀片均匀的套设在所述传动杆一的外部。
19.优选的，在上述的一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人中，还包括调节所述行间除草装置的调节组件，所述调节组件包括支撑座和舵机一；
20.所述支撑座固定在所述小车主体的前端，所述支架一的端部转动连接在所述支撑座上，所述舵机一固定在所述支撑座的外侧，驱动所述支架一纵向转动。
21.优选的，在上述的一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人中，所述株间除草装置设有两组，分设在所述小车主体的两侧；
22.所述株间除草装置包括u形座、支架二、舵机二、保护壳二、传动杆和电机二；
23.所述u形座的底端固定在所述小车主体的外壳上，所述支架二的一端通过转轴设置在所述u型座的两壁间，所述舵机二设置在所述u形座的侧壁外侧，通过驱动部件与所述转轴固定，所述保护壳二为筒状壳体，其一端设置在所述支架二的另一端，所述传动杆转动连接在所述保护壳二的内，所述电机二固定在所述保护壳二的外部，其输出轴固定在所述传动杆二的一端，所述传动杆二的外壁设置多片割草刀片。
24.优选的，在上述的一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人中，所述保护壳二的外部设置挡板。
25.优选的，在上述的一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人中，所述控制模块分别与所述摄像头组件、激光雷达组件、电机一、电机二、舵机一和舵机二电连接。
26.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人，其主要效果和优点在于：
27.设置有联合除草的行间除草装置和株间除草装置，能够同时对行间与株间的杂草进行同步清理，极大的提高的除草的效率；并且除草装置能够根据行距、杂草高度等实际情况进行针对性调节，除草更为彻底；
28.采用履带式行走机构，能够针对山地的多地形行走，实用性更强，适用范围更广；
29.采用摄像头组件和激光雷达组件进行视觉观察，采集信息，并配合控制模块可使除草机器人自行行走，完成避障、自主作业、间接性作业，自动化程度更高，更易于控制。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
31.图1为本发明的结构示意图；
32.图2为本发明中行间除草装置的结构示意图；
33.图3为本发明中株间除草装置的结构示意图；
34.图4为本发明中履带机构的结构示意图；
35.图5为本发明中控制模块结构示意图。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.请参阅附图1-5，为本发明的一种履带式山地果园行间株间混合式除草机器人，包括行走机构1、识别装置、行间除草装置3、株间除草装置4和控制模块5；
40.识别装置设置在行走机构1的主壳体顶部；
41.行间除草装置3设置在主壳体的前端，株间除草装置4设有一组，活动连接在主壳体的前端两侧；
42.控制模块5设置在主壳体的内部，控制行走机构1、识别装置、行间除草装置3和株间除草装置4进行协同动作。
43.为了进一步优化上述技术方案，行走机构1包括履带机构10和小车主体11；
44.履带机构10设置在小车主体11底部两侧；
45.识别装置设置在小车主体11的顶部；
46.行间除草装置3设置在小车主体11的前端，株间除草装置4的前端两侧，控制模块5设置在小车主体11的内部。
47.为了进一步优化上述技术方案，识别装置包括摄像头组件20和激光雷达组件21；
48.摄像头组件20设有两组，分别设置在小车主体11的顶部两侧，与中轴呈45
°
，激光雷达组件21设置在小车主体11的顶部中央。
49.具体的，履带机构10包括了履带轮架100、主动轮101、负重轮102、从动轮103、驱动
电机104和履带105；
50.小车主体11的底部设置固定架，两个履带轮架100分别固定在固定架的两侧，每个履带轮架100上均转动连接有主动轮101和多个负重轮102，从动轮103通过独立轮架转动连接在小车主体11的侧壁上，驱动电机104通过固定座106固定在小车主体11的底部，并通过输出轴与主动轮101固定，履带105绕设在主动轮101、负重轮102和从动轮103的外侧。
51.为了进一步优化上述技术方案，行间除草装置3包括保护壳一30、支架一31、传动杆一32、电机一33和扇叶式刀片34；
52.保护壳一30为筒状壳体，其侧壁开有多个杂草入口300，并通过支架一31水平连接在小车主体11的前端，传动杆一32转动连接在保护壳一30的内部，且一端与电机一33固定，多个扇叶式刀片34均匀的套设在传动杆一32的外部。
53.具体的，扇叶式刀片34的中部为固定轴套并套设在所述传动杆一32的外壁上，固定轴套的外部设置三片扇叶刀片。
54.为了进一步优化上述技术方案，还包括调节行间除草装置3的调节组件，调节组件包括支撑座和舵机一；
55.支撑座固定在小车主体11的前端，支架一31的端部转动连接在支撑座上，舵机一固定在支撑座的外侧，驱动支架一31纵向转动。
56.为了进一步优化上述技术方案，株间除草装置4设有两组，分设在小车主体11的两侧；
57.株间除草装置4包括u形座40、支架二41、舵机二42、保护壳二43、传动杆二44和电机二45；
58.u形座40的底端固定在小车主体11的外壳上，支架二41的一端通过转轴设置在u型座的两壁间，舵机二42设置在u形座40的侧壁外侧，通过驱动部件与转轴固定，保护壳二43为筒状壳体，筒壁设有开口，其一端设置在支架二41的另一端，传动杆二44转动连接在保护壳二43的内，电机二45固定在保护壳二43的外部，其输出轴固定在传动杆二的一端，传动杆二的外壁设置多片割草刀片46。
59.具体的，割草刀片46为板状，沿传动杆二44的轴向固定在其侧壁上。
60.为了进一步优化上述技术方案，保护壳二43的外部设置挡板47。
61.具体的，挡板46固定在支架二上，与保护壳二43之间留有间隙。
62.为了进一步优化上述技术方案，还包括升降机构，小车主体11的底部通过升降机构与固定架连接，固定架与履带轮架100固定，升降机构与控制器电连接，并驱动小车主体11及行间除草装置3、株间除草装置4进行高度调整，调节除草高度。
63.具体的，还包括自动补光装置，所述自动补光装置设置在小车主体11上，与控制模块5电连接
64.为了进一步优化上述技术方案，控制模块5分别与摄像头组件20、激光雷达组件21、电机一33、电机二45、舵机一、舵机二42和升降机构电连接。
65.具体的，控制模块5、摄像头组件20、激光雷达组件21、电机一33、电机二45、舵机一、舵机二42和升降机构均通过蓄电池组6供电。
66.具体的，所述蓄电池组6通过降压模块为摄像头组件20和激光雷达组件21供电。
67.为了进一步优化上述技术方案，本技术方案的控制模块采用myrio控制板和
arduino控制板，通过myrio控制板控制主动轮驱动电机转动，进行行走，当前端摄像头和激光雷达检测到除草机器人前方有障碍物时，传递信号给myrio控制板，myrio控制板将控制驱动电机的转速和正反转从而完成避障工作，当前方无垄道时，myrio控制板将控制驱动电机停转，结束行走；
68.左侧摄像头和右侧摄像头分别识别左右两端的杂草，当识别出有农作物时，摄像头会继续判断杂草高度和位置距离，然后摄像头将信息传递给arduino控制板，arduino控制板将控制升降机构、舵机一和舵机二以适应杂草高度和清理角度，然后arduino控制板控制行间除草装置和株间除草装置进行除草作业，其中当两端摄像头都识别出左右两端无杂草，则mega2560控制板控制除草机构结束作业；
69.当工作环境光照较暗时，arduino控制板将控制并打开自动补光装置，完成对视野环境光线不足的补偿。
70.具体的，本发明的工作原理为：
71.行走机构通过摄像头组件和激光雷达组件采集植株和杂草的高度信息，通过升降机构调整小车主体的高度，再通过舵机一和舵机二调整行间除草装置和株间除草装置的高度，小车向前行进，通过行间除草装置清理行间的杂草，株间除草装置清理植株之间的杂草，当遇到杂草时，舵机二驱动支架二转动，减小开合角，绕开植株后，再次复位继续清理植株间的杂草，当杂草清理完成后，摄像头组件和激光雷达组件将信息再次传输至控制模块，除草机器人自行关闭。
72.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
73.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。