[发明专利]一种水田小型行间除草机器人

说明书

技术领域

本发明涉及农业机器人领域，特别涉及一种水田小型除草机器人。

背景技术

水稻是主要的粮食作物之一，水稻生产的质量安全和饮食健康问题越来越受到人们的重视，国内兴起了种植“绿色大米”的热潮；机械除草被视为“绿色大米”种植过程中最佳的除草方式，是农业可持续发展的一项关键性技术；国外从20世纪50年代开始研究机械除草技术， Tillett等设计了基于视觉导航的中耕机械除草机器人，该机器人可以通过摄像头采集数据，经过图像处理后，得到导航路径并实行自动导航除草；日本富士重工研究的割草机器人利用RTK-GPS确定自己位置，误差半径小于20cm；中国的陈勇等研究了基于直接施药方法的除草机器人；田间和温室的化学除草试验表明,利用直接施药方法,极其微量的药物即可除掉杂草；中国专利CN 201957651U提供了一种水田跨越式除草机器人的机构，包括辅助支撑装置、踩踏式除草装置、跨越式移动装置；踩踏式除草装置通过履带式移动机构在秧苗间行走，对行间的杂草进行踩踏，实现杂草的拔出和切断；辅助支撑装置和跨越式移动装置协调动作，实现跨越式换行动作；该机构的缺点是换行时会造成压苗，对植株造成损伤，影响粮食产量；

由上可知，国内外的水田除草方式以杂草后期处理和化学除草方式居多，国内缺少一种针对水田植株幼苗期的杂草的除草机器人。

发明内容

    为克服上述现有技术存在的缺点和不足，本发明专利的目的在于提供一种水田小型除草机器人，解决现有水田早期杂草的防控问题，通过圆盘刃搅动土层，实现水田植株行间的去除；桨轮行走时产生的淤泥覆盖在植株根部，抑制杂草的生长，可去除行内杂草，满足机器人智能化除草的目的。

    为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种水田小型除草机器人，包括底盘、驱动系统、控制系统、感应系统、除草装置和电源；驱动系统、控制系统和除草装置安装在底盘里，电源安装在底盘尾部。

驱动系统位于底盘中部，包括四个方形直流电机和四个桨轮；方形直流电机固定在底盘上，方形直流电机的输出轴分别与安装于底盘侧壁的桨轮连接。

控制系统包括嵌有LCD显示屏的单片机、红外接收端和遥控器，单片机固定在方形直流电机上方，红外接收端安装在单片机上；单片机用于控制驱动系统、感应系统和除草装置；LCD显示屏嵌入在单片机上，用于显示光电传感器和温度传感器测得的信息，红外接收装置用于接收遥控器发出的控制信号，遥控器用于随时控制机器人的工作。

感应系统包括漫反射型光电传感器、温度传感器、限位开关和压力传感器；压力传感器安装在底盘前、后两端，温度传感器安装在单片机上，漫反射型光电传感器和限位开关安装在底盘侧壁；温度传感器用于测量大气温度；漫反射型光电传感器可检测出发射光线的植株，调整灵敏度可以用于检测近距离植株，单片机中的计数器根据光电传感器遮光次数来累加植株数目；限位开关用于检测机器人是否与植株发生碰撞，压力传感器用于检测机器人是否到达田埂处；感应系统将感应到的信息实时传送到单片机，单片机控制机器人实现转向、倒退等工况。

除草装置位于底盘前部，包括两个圆形直流电机、两个圆盘刃和软钢丝；圆形直流电机垂直固定于底盘上，软钢丝焊接在圆盘刃上，圆形直流电机的输出轴分别与安装在底盘底端的圆盘刃连接；圆形直流电机旋转时，带动圆盘刃转动，软钢丝可以割断直径较小的杂草，圆盘刃可以割除直径较大的杂草。

所述的一种水田小型除草机器人，其特征在于：限位开关、漫反射型光电传感器与桨轮之间固定有挡泥板。

所述的一种水田小型除草机器人，其特征在于：方形直流电机和圆形直流电机分别通过驱动电机固定板和除草电机固定板与底盘固定。

所述的一种水田小型除草机器人，其特征在于：底盘两侧壁前端设有弧形弹性片，弧形弹性片与限位开关的弹片相接触。

所述的一种水田小型除草机器人，其特征在于：漫反射型光电传感器、限位开关、压力传感器通过导线与单片机相连，温度传感器和红外接收端与单片机相连。

所述的一种水田小型除草机器人，其特征在于：方形直流电机和圆形直流电机通过导线与单片机相连，单片机通过导线与电源相连。