一种机械—热泡沫耦合的智能除草机

本发明公开了一种机械—热泡沫耦合的智能除草机，涉及农业机械领域，该机器尤其适用于不同田间环境的除草工作。

背景技术：

1、杂草对农作物产生了严重的危害，它们竞争土壤养分、水分和阳光，直接影响着农田内作物的生长。此外，杂草还容易成为病虫害的温床，传播病原体，加剧了农业生产中的疾病风险。从古至今，人们一直在探究一种高效且环境友好的的除草方法。传统的除草方法主要有机械除草和化学除草，但这两种传统的除草方式不仅费时费力，除草效果也不明显、不彻底，对农田环境也有着极大的危害。随着我国科技水平的不断前进，各行各业也有了井喷式的发展，在农业装备中也极其突出，各种各样的新式农机也相继出现。在除草装备方面，也迎来了从人工除草到智能化除草的转变。通过将人工智能技术引入到中，这极大的提高了除草的效率和准确性。

2、本发明是立足于如今的智能除草装备，并对其进行完善，设计了一种机械—热泡沫耦合的智能除草机。是传统机械除草和热除草的结合，并对传统的热水除草进行了改进。本发明能够对杂草进行双重的灭杀，机械除草执行器能够打碎杂草，使杂草的根部能够暴露在空气中，后续的热泡沫喷射出高温高压泡沫，覆盖在杂草的表面，由于泡沫有着很好的包裹性，能够在一段时间内持续使杂草处在高温环境内，也会比传统的热水除草更加有效。至于污染环境问题，则完全不用担心，泡沫来源于植物体内，对环境表现为友好型。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有田间除草装备存在的各种问题，公开了一种机械—热泡沫耦合的智能除草机，能够高效智能地进行除草作业。

2、为了实现上述的目的，本发明所提供的技术方案为：一种机械—热泡沫耦合的智能除草机，其特征在于：泡沫储藏管(1)、车架(2)、相机支架(3)、相机(4)、载物架(5)、电机支架(6)、步进电机(7)、除草针(8)、三爪卡盘(9)、载物台(10)、泡沫喷头(11)、载物板(12)、固定夹(13)、水管(14)、除草针固定圆盘(15)、泡沫喷头导向装置(16)、高压电磁阀(17)。在机械除草执行器的构成中，除草针(8)通过螺纹与除草针固定圆盘(15)相连接，并由三爪卡盘(9)将其稳固固定，实现与步进电机(7)的同步旋转。同时，步进电机(7)通过螺栓与载物台(10)相连，而载物台(10)与电机支架(6)通过螺栓连接，确保整个机械除草执行器牢固地安装在载物架(5)上。而载物架(5)则通过螺栓与车架(2)相互连接，从而保障机械除草执行器能够随着车辆的移动而协调运动。热泡沫除草执行器的组成包括泡沫储藏管(1)、高压电磁阀(17)、水管(14)、泡沫喷头(11)。通过与泡沫喷头导向装置(16)、固定夹(13)、载物板(12)相互衔接，最终与载物架(5)连接并稳固地固定在车架(2)上。另一方面，视觉系统采用螺栓将相机(4)与相机支架(3)连接，最终同样通过螺栓固定在车架(2)上，确保其在使用过程中保持牢固连接。

3、一种机械—热泡沫耦合的智能除草机，其特征在于：此发明巧妙地将机械除草和热泡沫除草融为一体。在实际的除草作业中，首先，相机(4)被用来对农田进行扫描，以高精度地辨识需要清除的杂草。接下来，系统有序地启动机械除草执行器，执行物理粉碎过程，将目标杂草击碎。然后，热泡沫除草执行器接踵而至，喷洒高温泡沫覆盖在杂草残骸上，实现对杂草的双重灭活，从而达到了完全清除的效果。

4、一种机械—热泡沫耦合的智能除草机，其特征在于：该装置不仅能够高效执行除草任务，还在适应不同田间环境方面展现出灵活性。机械除草执行器中的除草针(8)通过螺纹连接至除草针固定圆盘(15)，因此在面对不同作业高度时，可以轻松地更换所需的除草针。与此同时，热泡沫除草执行器也通过泡沫喷头导向装置(16)实现不同喷射角度的调整，以适应不同的农田条件。因此，该装置具备较高的除草自由度，能够灵活适应多样化的田间环境，为农业作业提供了更为便捷和定制化的解决方案。

技术特征：

1.本发明在于提供一种机械—热泡沫耦合的智能除草机，目的是为了解决传统的机械除草设备的除草效率低，精度不足和化学除草做造成的环境污染和杂草耐药性提高的问题。其特征在于，包括有：泡沫储藏管(1)、车架(2)、相机支架(3)、相机(4)、载物架(5)、电机支架(6)、步进电机(7)、除草针(8)、三爪卡盘(9)、载物台(10)、泡沫喷头(11)、载物板(12)、固定夹(13)、水管(14)、除草针固定圆盘(15)、泡沫喷头导向装置(16)、高压电磁阀(17)。在机械除草执行器的构成中，除草针(8)通过螺纹与除草针固定圆盘(15)相连接，并由三爪卡盘(9)将其稳固固定，实现与步进电机(7)的同步旋转。同时，步进电机(7)通过螺栓与载物台(10)相连，而载物台(10)与电机支架(6)通过螺栓连接，确保整个机械除草执行器牢固地安装在载物架(5)上。而载物架(5)则通过螺栓与车架(2)相互连接，从而保障机械除草执行器能够随着车辆的移动而协调运动。热泡沫除草执行器的组成包括泡沫储藏管(1)、高压电磁阀(17)、水管(14)、泡沫喷头(11)。通过与泡沫喷头导向装置(16)、固定夹(13)、载物板(12)相互衔接，最终与载物架(5)连接并稳固地固定在车架(2)上。另一方面，视觉系统采用螺栓将相机(4)与相机支架(3)连接，最终同样通过螺栓固定在车架(2)上，确保其在使用过程中保持牢固连接。

2.如权利要求1所述的一种机械—热泡沫耦合的智能除草机，其特征在于：此发明巧妙地将机械除草和热泡沫除草融为一体。在实际的除草作业中，首先，相机(4)被用来对农田进行扫描，以高精度地辨识需要清除的杂草。接下来，系统有序地启动机械除草执行器，执行物理粉碎过程，将目标杂草击碎。然后，热泡沫除草执行器接踵而至，喷洒高温泡沫覆盖在杂草残骸上，实现对杂草的双重灭活，从而达到了完全清除的效果。

3.如权利要求1所述的一种机械—热泡沫耦合的智能除草机，其特征在于：该装置不仅能够高效执行除草任务，还在适应不同田间环境方面展现出灵活性。机械除草执行器中的除草针(8)通过螺纹连接至除草针固定圆盘(15)，因此在面对不同作业高度时，可以轻松地更换所需的除草针。与此同时，热泡沫除草执行器也通过泡沫喷头导向装置(16)实现不同喷射角度的调整，以适应不同的农田条件。因此，该装置具备较高的除草自由度，能够灵活适应多样化的田间环境，为农业作业提供了更为便捷和定制化的解决方案。

技术总结
本发明公开了一种机械—热泡沫耦合的智能除草机，属于农业机械领域，包括机械除草执行器、热泡沫除草执行器和视觉系统等组件。该机器由驱动平台牵引，在田间移动时通过悬挂的相机识别出杂草和农作物，将杂草信息传输给控制系统。首先，机械除草执行器开始旋转，粉碎田间的杂草并将其根部暴露在空气中。随后，泡沫除草执行器中的高压电磁阀打开，释放高压高温泡沫，准确覆盖在杂草表面，从而彻底杀灭杂草及其种子，同时高温作用还能灭活土壤中的害虫和虫卵等。值得注意的是，由于本除草机使用的泡沫是从植物体内提取获得的，因此对环境不会造成破坏。

技术研发人员：权龙哲,何晋斌,侯鹏标,孙灯,娄朝霞,陈天保,王佳康,耿天宇,王川
受保护的技术使用者：安徽农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31