[发明专利]自动除草机器人及其控制方法

摘要

本发明公开了自动除草机器人及其控制方法。水田除草具有促进水稻生长和节省肥料的效果，现有的水田除草装置不能清除株间的杂草。本发明包括行进机构、行间除草机构、株间除草机构、机架和摄像头。行进机构包括第一步进电机、电机座、第一轴套、轮轴和行进轮。行间除草机构包括第一直流电机、齿轮箱、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第二轴套、行间除草轴和行间除草爪。株间除草机构包括第二直流电机、第四传动轴、第一带轮、支承盒、摆动中心轴、第二步进电机、支座、摆动臂、第二带轮、摆动盒、传动带、株间除草轴和株间除草爪。本发明工作过程中能够确保清除株间杂草时不会伤害到水稻。

主权项

自动除草机器人，包括行进机构、行间除草机构、株间除草机构、机架、摄像头和红外传感器组；其特征在于：所述机架的前端呈圆弧状；机架的底部包括一体成型的前底板、第一连接板、中底板、第二连接板和后底板；所述的前底板与中底板通过第一连接板连接；所述的中底板与后底板通过第二连接板连接；前底板与后底板封闭且均低于中底板；后底板为平板；所述的摄像头固定在机架前端，摄像头中心轴线的高度为300～400mm；所述的行进机构包括第一步进电机、电机座、第一齿轮、第二齿轮、第一轴套、轮轴和行进轮；所述的电机座和两个第一轴套均固定在机架上；两个第一步进电机均固定在电机座上；两个第一步进电机的输出轴上均固定有第一齿轮；两根轮轴与两个第一轴套分别构成转动副；两根轮轴同轴设置，相对端与两个第二齿轮分别固定，相背端与两个行进轮分别固定；行进轮外圈沿周向均布有n块行进板，3≤n≤8；两个第一齿轮与两个第二齿轮分别啮合；所述的行间除草机构包括第一直流电机、齿轮箱、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第二轴套、行间除草轴和行间除草爪；所述的齿轮箱和两个第二轴套均固定在机架上；第一直流电机固定在齿轮箱上；两根行间除草轴与两个第二轴套分别构成转动副；两根行间除草轴的上端均固定有第九齿轮，下端均固定有行间除草爪；所述的第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴均与齿轮箱构成转动副；所述的第四齿轮及第五齿轮均固定在第一传动轴上；所述的第六齿轮及第七齿轮均固定在第二传动轴上；所述的第八齿轮固定在第三传动轴上；所述第一直流电机的输出轴上固定有第三齿轮；第三齿轮与第四齿轮啮合；第五齿轮与第六齿轮啮合；第八齿轮及一个第九齿轮均与第七齿轮啮合；另一个第九齿轮与第八齿轮啮合；所述的株间除草机构包括第二直流电机、第十齿轮、第十一齿轮、第四传动轴、第一带轮、支承盒、摆动中心轴、第二步进电机、第十二齿轮、第十三齿轮、支座、摆动臂、第二带轮、摆动盒、传动带、株间除草轴和株间除草爪；所述的第二步进电机和支座均固定在机架上；第二步进电机的输出轴上固定有第十二齿轮；所述的摆动中心轴与支座构成转动副；所述的第十三齿轮及支承盒均与摆动中心轴固定；第十二齿轮与第十三齿轮啮合；所述的第二直流电机固定在支承盒上；第二直流电机的输出轴上固定有第十齿轮；第四传动轴与支承盒构成转动副；第四传动轴上固定有第十一齿轮及第一带轮；第十齿轮与第十一齿轮啮合；所述的摆动臂的一端与支承盒固定，另一端与摆动盒固定；株间除草轴与摆动盒构成转动副；株间除草轴的上端固定有第二带轮，下端固定有株间除草爪；传动带套在第一带轮与第二带轮上；所述的红外传感器组由第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器和第四红外传感器组成；所述的第一红外传感器固定在机架的左侧；所述的第二红外传感器固定在机架的右侧；所述的第三红外传感器及第四红外传感器均固定在摆动盒上；第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器和第四红外传感器中心轴线的高度均为x毫米，100≤x≤300，红外光发射方向均与机架的直线行进方向垂直；第一红外传感器与第三红外传感器位于同侧，中心轴线的距离为y毫米，第二红外传感器与第四红外传感器位于同侧，中心轴线的距离也为y毫米，200≤y≤400；第一红外传感器与第二红外传感器发射的红外光在同一直线上。