CN215222938U - 一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及除草设备技术领域，且公开了一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，包括机架，所述机架的顶部栓接有两个电控柜，所述机架的一侧设置两个有株间除草机构，所述株间除草机构包括两个机架平行四杆，所述机架平行四杆的表面铰接有两个连杆，所述连杆的另一端铰接有限深轮支臂，所述限深轮支臂的顶部焊接有平行四杆框架，所述平行四杆框架的底部通过轴承转动连接有限深轮轴，所述限深轮轴的表面通过轴承转动连接有限深轮，所述平行四杆框架的内壁之间栓接有光轴固定座；本实用新型通过摄像头采集农田图像、依靠深度学习算法检测农作物，从而躲避作物，实现行间和株间的机械除草作业。

Description

一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机

技术领域

本实用新型涉及除草设备技术领域，具体为一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机。

背景技术

现有的除草机，只能依赖农药或者人工除草，对环境和粮食品质造成威胁，且危害喷洒除草剂的农民的身体健康，人工除草耗时耗力，也不能铲除株间的杂草，只能铲除行间的杂草，或者不能准确地分辨杂草和作物，只能依靠除草执行部件进入作物种植行的概率去铲除株间的杂草，故伤苗率高，除草率低，且没有稳定的除草率和伤苗率，现有除草机只能适用于单一农作物、或者几种固定的农作物的除草作业，不能通过深度学习适应更多种的农作物农田的除草作业，为了解决上述所存在的问题，我们提出一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，具备不依赖农药或者人工除草、能铲除株间的杂草、能准确地分辨杂草和作物和能适用于多种农作物的除草作业的优点，解决了现有的除草机，只能依赖农药或者人工除草，对环境和粮食品质造成威胁，且危害喷洒除草剂的农民的身体健康，人工除草耗时耗力，也不能铲除株间的杂草，只能铲除行间的杂草，或者不能准确地分辨杂草和作物，只能依靠除草执行部件进入作物种植行的概率去铲除株间的杂草，故伤苗率高，除草率低，且没有稳定的除草率和伤苗率，现有除草机只能适用于单一农作物、或者几种固定的农作物的除草作业，不能通过深度学习适应更多种的农作物农田除草作业的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，包括机架，所述机架的顶部栓接有两个电控柜，所述机架的一侧设置两个有株间除草机构，所述株间除草机构包括两个机架平行四杆，所述机架平行四杆的表面铰接有两个连杆，所述连杆的另一端铰接有限深轮支臂，所述限深轮支臂的顶部焊接有平行四杆框架，所述限深轮支臂的底部通过轴承转动连接有限深轮轴，所述限深轮轴的表面通过轴承转动连接有限深轮，所述平行四杆框架的内壁之间栓接有光轴固定座，所述光轴固定座之间设置有上光轴，所述上光轴的表面固定套接有上十字固定器，所述上十字固定器的内部设置有中光轴，所述中光轴的表面设置有下十字固定器，所述下十字固定器的内部设置有下光轴，所述下光轴的一端栓接有摄像头支架，所述平行四杆框架的底部栓接有齿轮壳体，所述齿轮壳体的内壁设置有剪草机构，所述剪草机构的一端套接有联轴器，且联轴器位于齿轮壳体的外部，所述联轴器的一端套接有舵机。

优选的，所述剪草机构包括第一转动轴和第二转动轴，所述第一转动轴和第二转动轴的两端均与齿轮壳体的内壁通过轴承转动连接，所述第一转动轴和第二转动轴的表面均固定套接有齿轮，且两个齿轮的表面啮合，两个所述齿轮的表面分别焊接有第一除草剪腿和第二除草剪腿，所述第一除草剪腿和第二除草剪腿的另一端分别焊接有第一除草剪刀片和第二除草剪刀片，以第一除草剪腿和第一除草剪刀片的焊接点为坐标原点，沿着第一除草剪腿为z轴正方向建立右手笛卡尔坐标系，所述第一除草剪刀片在坐标系下的曲面方程为

以第二除草剪腿和第二除草剪刀片的焊接点为坐标原点，沿着第二除草剪腿为z轴正方向建立右手笛卡尔坐标系，所述第二除草剪刀片在该坐标系下的曲面方程为

该结构可以使灭活之后的杂草被翻埋于土壤之下。

优选的，所述机架的顶部栓接有太阳能电池板支撑柱，所述太阳能电池板支撑柱的顶部栓接有太阳能电池板。

优选的，所述机架的表面固定套接有三个除草铲。

优选的，所述机架的表面焊接有三个拉杆。

优选的，所述齿轮壳体与舵机之间栓接有连接板。

优选的，所述限深轮支臂与平行四杆框架之间焊接有加强筋。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，具备以下有益效果：

1、本实用新型通过采集农田图像、依靠深度学习算法检测农作物，当深度学习算法检测到实时拍摄的图像中物体为农作物秧苗的概率超过设定阈值时，则判定图像中的物体为农作物秧苗并对其进行定位，同时执行躲避农作物秧苗的机械动作；

2、本实用新型通过深度学习，该机能够识别越来越多的农作物种类，故该机的适用范围会越来越广；

3、本实用新型通过使用该机免除了农药除草剂的使用，保障了粮食品质和生态环境，同时保护了进行植保作业的农民的身体健康。

附图说明

图1为本实用新型结构立体图；

图2为本实用新型局部结构立体图；

图3为本实用新型局部结构立体图；

图4为本实用新型局部结构立体图；

图5为本实用新型局部结构立体图。

图中：1、机架；2、电控柜；3、连接板；4、除草铲；5、株间除草机构；6、机架平行四杆；7、连杆；8、限深轮支臂；9、平行四杆框架；10、限深轮轴；11、限深轮；12、光轴固定座；13、上光轴；14、上十字固定器；15、中光轴；16、下十字固定器；17、下光轴；18、摄像头支架；19、加强筋；20、齿轮壳体；21、剪草机构；22、联轴器；23、舵机；24、太阳能电池板支撑柱；25、太阳能电池板；26、拉杆；211、第一转动轴；212、第二转动轴；213、齿轮；214、第一除草剪腿；215、第二除草剪腿；216、第一除草剪刀片；217、第二除草剪刀片；27、摄像头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，包括机架1，机架1的顶部栓接有两个电控柜2，机架1的一侧设置两个有株间除草机构5，株间除草机构5包括两个机架平行四杆6，机架平行四杆6的表面铰接有两个连杆7，连杆7的另一端铰接有限深轮支臂8，限深轮支臂8的顶部焊接有平行四杆框架9，限深轮支臂8的底部通过轴承转动连接有限深轮轴10，限深轮轴10的表面通过轴承转动连接有限深轮11，平行四杆框架9的内壁之间栓接有光轴固定座12，光轴固定座12之间设置有上光轴13，上光轴13的表面固定套接有上十字固定器14，上十字固定器14的内部设置有中光轴15，中光轴15的表面设置有下十字固定器16，下十字固定器16的内部设置有下光轴17，下光轴17的一端栓接有摄像头支架18，摄像头27实时拍摄田间图像，通过深度学习算法对农作物进行实时检测，本实用新型通过函数

判定图像中的物体为设定农作物的概率，其中x为由摄像头27实时拍摄的图像转化而来的像素向量，当深度学习算法检测到由摄像头27实时拍摄的图像中的物体为农作物秧苗的概率超过设定阈值时，则判定图像中的物体为农作物秧苗并对其进行定位，同时执行躲避农作物秧苗的机械动作。平行四杆框架9的底部栓接有齿轮壳体20，齿轮壳体20的内壁设置有剪草机构21，剪草机构21的一端套接有联轴器22，且联轴器22位于齿轮壳体20的外部，联轴器22的一端套接有舵机23，通过识别作物采集农田图像，依靠深度学习算法检测农作物，从而躲避作物，实现行间和株间的机械除草作业，通过深度学习，该机能够识别越来越多的农作物种类，故该机的适用范围会越来越广，通过使用该机免除了农药除草剂的使用，保障了粮食品质和生态环境，同时保护了进行植保作业的农民的身体健康。

进一步的，剪草机构21包括第一转动轴211和第二转动轴212，第一转动轴211和第二转动轴212的两端均与齿轮壳体20的内壁通过轴承转动连接，第一转动轴211和第二转动轴212的表面均固定套接有齿轮213，且两个齿轮213的表面啮合，两个齿轮213的表面分别焊接有第一除草剪腿214和第二除草剪腿215，第一除草剪腿214和第二除草剪腿215的另一端分别焊接有第一除草剪刀片216和第二除草剪刀片217，以第一除草剪腿214和第一除草剪刀片216的焊接点为坐标原点，沿着第一除草剪腿214为z轴正方向建立右手笛卡尔坐标系，所述第一除草剪刀片216在坐标系下的曲面方程为

以第二除草剪腿215和第二除草剪刀片217的焊接点为坐标原点，沿着第二除草剪腿215为z轴正方向建立右手笛卡尔坐标系，所述第二除草剪刀片217在该坐标系下的曲面方程为

该结构可以使灭活之后的杂草被翻埋于土壤之下。

进一步的，机架1的顶部栓接有太阳能电池板支撑柱24，太阳能电池板支撑柱24的顶部栓接有太阳能电池板25，通过设置太阳能电池板支撑柱24和太阳能电池板25，利用太阳能节能环保，减少了成本。

进一步的，机架1的表面固定套接有三个除草铲4，通过设置除草铲4，进一步的提高除草质量了除草效率。

进一步的，机架1的表面焊接有三个拉杆26，通过设置拉杆26，便于与拖拉机连接安装。

进一步的，齿轮壳体20与舵机23之间栓接有连接板3，通过设置连接板3，连接齿轮壳体20和舵机23，同时保护内部的零件。

进一步的，限深轮支臂8与平行四杆框架9之间焊接有加强筋19，通过设置加强筋19，使装置更加牢固稳定。

使用时，该机通过拉杆26挂接到拖拉机上，对于行间除草作业，沿着机具的前进方向，除草铲4会深入地下一定深度，在前进的过程中，除草铲4来铲除行间的杂草。对于株间除草作业，在没有秧苗的位置，第一除草剪腿214、第一除草剪刀片216、第二除草剪腿215和第二除草剪刀片217处于闭合状态，第一除草剪刀片216和第二除草剪刀片217切割杂草的根茎，从而达到除草的目的。实时拍摄农田图像，当深度学习算法检测到作物秧苗时，通过本专利所研究的作物秧苗定位程序，可以定位作物秧苗的中心位置，然后实时地，第一除草剪腿214、第一除草剪刀片216、第二除草剪腿215和第二除草剪刀片217处于分开状态，从而达到躲避作物秧苗的目的。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，包括机架(1)，其特征在于：所述机架(1)的顶部栓接有两个电控柜(2)，所述机架(1)的一侧设置两个有株间除草机构(5)，所述株间除草机构(5)包括两个机架平行四杆(6)，所述机架平行四杆(6)的表面铰接有两个连杆(7)，所述连杆(7)的另一端铰接有限深轮支臂(8)，所述限深轮支臂(8)的顶部焊接有平行四杆框架(9)，所述限深轮支臂(8)的底部通过轴承转动连接有限深轮轴(10)，所述限深轮轴(10)的表面通过轴承转动连接有限深轮(11)，所述平行四杆框架(9)的内壁之间栓接有光轴固定座(12)，所述光轴固定座(12)之间设置有上光轴(13)，所述上光轴(13)的表面固定套接有上十字固定器(14)，所述上十字固定器(14)的内部设置有中光轴(15)，所述中光轴(15)的表面设置有下十字固定器(16)，所述下十字固定器(16)的内部设置有下光轴(17)，所述下光轴(17)的一端栓接有摄像头支架(18)，所述摄像头支架(18)的两端之间栓接有摄像头(27)，所述平行四杆框架(9)的底部栓接有齿轮壳体(20)，所述齿轮壳体(20)的内壁设置有剪草机构(21)，所述剪草机构(21)的一端套接有联轴器(22)，且联轴器(22)位于齿轮壳体(20)的外部，所述联轴器(22)的一端套接有舵机(23)。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，其特征在于：所述剪草机构(21)包括第一转动轴(211)和第二转动轴(212)，所述第一转动轴(211)和第二转动轴(212)的两端均与齿轮壳体(20)的内壁通过轴承转动连接，所述第一转动轴(211)和第二转动轴(212)的表面均固定套接有齿轮(213)，且两个齿轮(213)的表面啮合，两个所述齿轮(213)的表面分别焊接有第一除草剪腿(214)和第二除草剪腿(215)，所述第一除草剪腿(214)和第二除草剪腿(215)的另一端分别焊接有第一除草剪刀片(216)和第二除草剪刀片(217)，以第一除草剪腿(214)和第一除草剪刀片(216)的焊接点为坐标原点，沿着第一除草剪腿(214)为z轴正方向建立右手笛卡尔坐标系，所述第一除草剪刀片(216)在坐标系下的曲面方程为

以第二除草剪腿(215)和第二除草剪刀片(217)的焊接点为坐标原点，沿着第二除草剪腿(215)为z轴正方向建立右手笛卡尔坐标系，所述第二除草剪刀片(217)在该坐标系下的曲面方程为

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，其特征在于：所述机架(1)的顶部栓接有太阳能电池板支撑柱(24)，所述太阳能电池板支撑柱(24)的顶部栓接有太阳能电池板(25)。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，其特征在于：所述机架(1)的表面固定套接有三个除草铲(4)。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，其特征在于：所述机架(1)的表面焊接有三个拉杆(26)。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，其特征在于：所述齿轮壳体(20)与舵机(23)之间栓接有连接板(3)。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的旱田行间株间除草机，其特征在于：所述限深轮支臂(8)与平行四杆框架(9)之间焊接有加强筋(19)。

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