[发明专利]棉花智能采摘收获机

说明书

技术领域

本发明涉及一种棉花智能采摘收获机，属于农业工程技术领域。

背景技术

棉花采摘机(或称采棉机)最早由美国开始进行试验研究，从其开展机采棉研究到实际应用，中间经历了整整一个世纪的时间，直到20世纪70年代，在农艺专家们的配合努力下，出现了一些新培育的、适合机械化采摘作业的棉花品种以及为解决采棉机采摘部件过宽、使机械结构受到限制而出现的棉花窄行距密度栽培法，适应窄行距的采棉机才开始进入生产。但由于棉花是陆续开花、结铃，陆续成熟、吐絮，由下而上、分段成长作物，在开始吐絮时，伏桃正在逐渐成熟，秋桃正在形成、长大，因此，整个成熟过程可持续一至两个月，个别甚至长达三个月，很难按照统一的时间完成整个收获过程；另一方面，采用机械整体采摘作业将会使后续的清理工作量增大，因此，仅有采棉机还远不能解决棉花的机械化收获问题，必须配套一些其它的相应技术，例如：采前施用催熟剂以使棉铃能够尽可能在相对较短的时间内同时成熟，以便于采用机器作业；收获前施加枯叶剂以减少收获过程中绿叶的组成含量，降低收获过程中的含水量；或采用打顶机去除棉树上多余的枝顶，降低后续的清理难度。事实上，虽然这些措施能够有助于采棉机的作业，但由于采棉机工作时不分棉桃与枝叶，故收获后仍需进行大量的棉杂分离和清理工作，于是，采后清理设备的使用也就成为采棉机必不可少的配套机具。随着这一系列技术及设备的应用，才真正实现了棉花的机械化收获作业，使得采棉机于20世纪70年代在美国得到迅速普及，并达到了95％的机收率。我国棉花生产的收获环节除新疆棉区以国家投资方式引进了数量十分有限的美国产采棉机外，其它棉区基本尚无任何机械化棉花采摘收获装备。目前，我国花费三个五年计划时间所开发的自走式采棉机为自带动力系统的棉花收获机械，它以现有国产谷物联合收割机自走式底盘的成熟部件为基础，研制了采棉机的专用底盘，采用前悬挂式采摘工作台、翻转式棉箱、输棉风机、液压机械混合式传动，并具备可采摘宽窄行距棉花。但目前这种机型的产业化效果并不理想，这一方面固然是由于该机器系统本身尚未达到应有的技术成熟度；更重要的一方面则是源于棉花自身的农艺，既如何解决好机器系统与农艺之间良好的结合。而我国目前的棉花生产即使是在新疆产区也尚未达到这类采棉机的使用要求，其它地区则更是如此。它涉及到农艺新品种的研究、机械化推广的配套及棉农经济发展水平等一系列问题，这在我国绝非短时间内可以达到。

发明内容

本发明的目的是在保持现有棉花基本品种和种植体系的条件下，走出传统的收获工艺，为棉花的收获提供一种智能化的采棉技术和机器系统，它能够智能地分辨成熟棉与非成熟棉，并有选择地进行采摘，自动区分棉桃与枝叶，从而有效地克服了上述传统采棉机收获时存在的种种问题，且无需施加改变棉花生长状态的化学药剂和采用其它辅助装置，对环境也起到保护作用。

为了实现以上目的，本发明的棉花智能采摘收获机由自走式底盘、采摘机械手装置、抽吸风机装置、棉箱、发动机等部件组成，还包括图像采集装置、图像分析识别控制系统、蓄电池、末端执行器等，其中，采摘机械手装置可以直接安装在自走式底盘或安装在棉箱上，并与抽吸风机装置相联接，抽吸风机装置固定安装在棉箱上，而自走式底盘上可以安装一个或多个采摘机械手装置，图像采集装置则可以分别安装在采摘机械手装置的末端执行器或棉箱上，采摘机械手装置的运动由图像分析识别控制系统控制，抽吸风机装置的棉花采摘口则安装在采摘机械手装置的末端执行器上，抽吸风机装置的抽吸动作由图像分析识别控制系统控制。

本发明的工作原理是：整机在工作中行走在棉花行间，它首先是通过操纵者或图像采集装置确认棉花生长区域，随后即由操纵者或图像分析识别控制系统控制自走式底盘使机器接近该区域，随后由图像采集装置确定棉桃的准确位置并向采摘机械手装置发出运动控制信号，于是，采摘机械手装置的末端执行器移动到指定的目标棉桃处，并由安装在末端执行器上的图像采集装置再次采集更为准确的目标棉桃图像，随后将该图像反馈给图像分析识别控制系统，经图像分析识别控制系统分析处理后，判断该棉桃是否成熟，若已成熟则向采摘机械手装置和抽吸风机装置发出采摘信号，则采摘机械手装置进一步贴近目标棉桃，并由抽吸风机装置的采摘口将棉桃吸下并输送至棉箱中；若判断该棉桃尚未成熟，图像分析识别控制系统则发出向另一目标棉桃运动的指令，采摘机械手装置便开始下一轮的工作，依次类推。