[发明专利]一种智能除草设备及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及除草设备，具体为一种智能除草设备以及使用方法。

背景技术

杂草同作物竞争水分和养分，侵占农田空间，影响作物光合作用，干扰作物生长，降低农作物的产量和质量还间接助长了病虫害的滋生和蔓延。

作为一种自动化除草装置，农业智能除草设备越来越受到重视，从20世纪80年代至今，基于自动定位技术、智能控制行走技术、机器视觉的杂草检测技术研究经历了从室内到田间；从非实时到实时的发展过程。定位技术主要采用的机器视觉定位和GPS定位，但是机器视觉定位的运算量很大，很难做到实时处理，而GPS定位的误差较大，不适合田间的精确除草；在行走技术上目前的农业智能设备还没行解决当单行除草结束后如何换行的问题；而且没行对杂草目标的定位运算。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供了一种智能除草设备以及使用方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种智能除草设备，由行走装置、除草装置、图像采集装置、射频收发装置、控制装置、主体构成，其特征在于：

所述射频收发装置包括射频发射装置和射频接收装置，所述射频发射装置包括发射天线、射频产生模块、微处理器、存储器、电池，3个以上的所述射频发射装置散布在所述智能除草设备的主体周围的工作环境，构成网络，所述存储器存储所述射频发射装置的身份识别数据，所述微处理器将该身份识别数据调制到由所述射频产生模块产生的频率为正弦波的载波信号中，产生的调制信号的频率为300Mhz-3Ghz，并通过所述发射天线发射出去；

所述射频接收装置包括接收天线、射频信号处理装置，安装在所述智能除草设备的主体上，通过所述接收天线接收来自所述射频发射装置发射的调制信号，所述射频信号处理装置解调调制信号获取所述射频发射装置的身份数据，并获取信号幅值；

所述行走装置包括履带、履带轮、换行移动结构，其中所述履带轮共有2组，构成所述能除草设备行进机构，每组履带轮包括1个主动轮和2个从动轮，每组履带轮与所述履带构成三角形，所述主动轮位于三角形的顶端，所述2个从动轮位于三角形的两侧底端；所述换行移动结构包括主框架、支撑杆、丝杠滑块结构，所述主框架为长方形框架，长边为2条平行的导杆，短边为2条平行的连接杆，所述支撑杆共有4个，分别垂直于所述主框架并固定在其4个角上，所述支撑杆在液压驱动电机的作用下能够同步伸缩，所述丝杠滑块结构的丝杠平行于所述导杆并且两端固定在所述主框架，所述丝杠滑块结构的滑块与智能除草设备的主体固定连接，并且具有与所述导杆配合的通孔，在驱动电机的作用下所述滑块沿着所述导杆移动；

所述控制装置接收来自所述射频接收装置提供的身份数据和信号幅值，根据所述身份数据和信号幅值使用三点辅助定位法计算出所述智能除草设备的位置，从而控制所述行走装置进行行进、停止或者换行操作，根据来自所述图像采集装置摄取的图像，使用杂草辨识法辨别出杂草目标，进而控制所述除草装置进行除草动作。

使用上述智能除草设备的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)启动3个以上的射频发射装置，并散布在智能除草设备的工作环境中，构成网络；

步骤(2)放置智能除草设备，启动电源，初始化智能除草设备，射频接收装置接收信号开始定位，实时监控智能除草设备的行进路径；

步骤(3)判断智能除草设备是否处于田地的一端，如果是则执行步骤(4)，如果不是则执行步骤(5)

步骤(4)由于到了田地的一端，因此需要换行，支撑杆伸出，支撑在地面上，将智能除草设备抬起，在丝杠滑块结构的作用下实现智能除草设备的主体平移，到达要换行的位置时，支撑杆收缩，将所述智能除草设备的主体放置在地面上；

步骤(5)支撑杆收缩，在电机的驱动下，履带和履带轮配合继续行走；

步骤(6)在行走的过程中，控制装置根据来自图像采集装置摄取的图像辨别出杂草目标，进而控制除草装置进行除草动作；

步骤(7)除草工作结束。

本发明与现有技术相比，有益效果如下：

(1)使用三点辅助定位法，有效的减少了环境对定位精度的影响，并且运算量很少，非常适合实时监控定位；

(2)使用带有换行移动结构和履带结构的行走装置，保证了智能除草设备在农田中的正常行走，并实现了跨越式自动换行，免除了需要从农田中驶出换行或者人工转向的麻烦；