一种自动避障除草机工作头及地形自适应除草方法技术

一种自动避障除草机工作头及地形自适应除草方法。一种自动避障除草机工作头，包括中央控制单元及避障单元，刀组（4）与主梁轴（6）以及避障单元相互间活动连接；避障单元可绕主梁轴（6）转动；中央控制单元与避障单元电气连接，可控制避障单元绕主梁轴（6）转动。一种：通过设置中央控制单元和避障单元，避障单元探测前方障碍物，当探测到障碍物时，避障单元向中央控制单元发出探测信号，中央控制单元收到探测信号后控制避障单元做出避障动作。通过设置仿地形单元仿地形单元检测地形凹凸变化，当检测到地形凹凸变化时向中央控制单元根据发出地形变化信号，中央控制单元收到地形变化信号控制仿地形单元做出仿地形动作。

An adaptive weeding method for working head and terrain of automatic obstacle-avoiding weeder

【技术实现步骤摘要】
一种自动避障除草机工作头及地形自适应除草方法
本专利技术涉及农业机械领域，具体涉及一种自动避障除草机工作头及除草机及其控制方法。
技术介绍
目前，国内外研制的割草机种类较多，但多针对水田苗间杂草进行除草作业，而适用于山地果园的除草机较少。在实际工作中，由于山地果园的情况复杂，当割草机在行进时，在割草机机体的左侧、右侧或左、右两侧会出现障碍物（比如果树等），由于割草机的刀组是横向设置在机体前端且外露于机体左右两侧，当割草机机体的左侧、右侧或左、右两侧会出现障碍物时，割草机的刀组就会与障碍物相碰撞，从而影响除草作业过程。一方面，山地果园的地形复杂，通常凹凸不平，且果树行间多有矮小树木及及其他障碍物，现有技术的除草机多数不能自动避开除草过程中前进方向上的障碍物；另一方面，不能根据自动适应地形的凹凸变化，使得除草高度应地形变化而高度不一。通过专利检索，已公开的专利文献中未找到与本专利技术同样的专利文献报道，与其相关的专利文献有以下几个：1、申请号为“CN201510916296.6”，名称为一种可避障牵引式果园除草机及方法的专利技术专利。该专利公开了一种可避障牵引式果园除草机及方法，包括牵引杆，机架，链接销，药箱固定卡，药箱，液压缸，U型塑料罩盖连接杆，U型塑料罩盖，矩形塑料罩盖，弯折杆，防尘罩，弹簧杆，控制臂，法兰盘，圆形塑料罩盖，农药喷头，调节螺钉，电动机固定架，电动机，割草刀，隔膜泵，车轮，橡胶条，液路分配阀，液路分配阀进水管，药箱出水管，药箱回流管，1号出水管，2号出水管，3号出水管，4号出水管，5号出水管，6号出水管，7号出水管。该对比文件公开的技术方案通过添加液压伸缩机构，喷药、除草机构，避障机构，罩盖机构，折叠机构来达到果园除草智能、精准的目的，能在一定程度上实现自动避障除草的技术效果，但其利用圆形罩盖接触障碍物使除草机构向后折叠，离开障碍物在弹簧弹力作用下自动复位的方式极易因障碍物接触圆形罩盖内测卡住折叠机构，失去自动避障效果。2、申请号为“CN201810066645.3”，名称为一种双边立式自动避障株间除草机专利技术专利。该专利公开了一种双边立式自动避障株间除草机，包括机架单元、动力传动单元、行宽调节单元、两个自动避障单元、双边液压控制单元和两个除草单元。机架单元是其他各单元的安装载体，动力传动单元实现动力从拖拉机PTO传输到除草机；行宽调节单元可根据实际要求改变作业行宽；自动避障单元可实现除草单元自动避开作物茎秆，触杆机构是自动避障单元信号采集的重要部件；双边液压控制单元为液压马达和液压缸提供动力；除草单元用于作物行间杂草的浅耕除草，其中的仿形机构可保证在不平整地面上除草深度一致。该对比文件通过触杆机构及避障液压缸控制除草单元进入和移出作业行间，能在作物行间实现自动避障除草。但其触杆机构结构具有局限性，其探测范围小，极易探测不到前方障碍物，且除草部安装在臂章机构外侧，对于除草机构前方的障碍物将无法躲避。综上所述，提出一种能自动避障且能适应地形凹凸变化的地形自适应除草机具有非常重要的意义。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种自动避障除草机工作头，包括：设置在机体端部上的主梁轴，主梁轴通过支架连接在机体端部上，可以连接在机体前端部，也可以连接在机体后端部，沿主梁轴的轴向，在主梁轴上设置有多个主梁刀组，其特征在于：在主梁轴的一端或两端活动连接有避障单元，避障单元上也设置有多个避障刀组且避障单元外露于机体侧部设置在主梁轴一端或两端的避障单元外露于机体一侧部或两侧部，当避障单元接触到障碍物时，避障单元能带动设置在所述避障单元上的多个避障刀组围绕避障单元与主梁轴端部的活动连接点转动，从而避开障碍物。进一步地，所述自动避障除草机工作头还包括中央控制单元；所述避障单元包括避障信号探测部件和避障动作执行部件，多个避障刀组设置在避障动作执行部件上；避障信号探测部件和避障动作执行部件均与中央控制单元电气连接；中央控制单元根据避障信号探测部件所探测的信号控制避障动作执行部件绕主梁轴转动以避开障碍物。进一步地，避障执行部件包括避障轴、避障铰链、避障油缸，避障轴通过避障铰链与主梁轴的端部铰接，避障油缸的两端分别与避障轴以及机车铰接，避障油缸伸缩动作时，带动避障轴绕避障轴和主梁轴端部的铰接点转动；避障信号探测部件包括设置在避障轴上的避障杆，滑动连接在避障杆上的测量板，在测量板和避障杆之间设置有复位弹簧和位移传感器，测量板位于避障刀组的前方位置；通过测量板与障碍物接触，使得测量板朝避障杆移动，从而利用测量板碰撞位移传感器，使位移传感器发出探测信号。进一步地，所述主梁刀组和/或避障刀组包括仿地形信号探测部件和仿地形动作执行部件，仿地形动作执行部件转动连接在主梁轴上，仿地形信号探测部件和仿地形动作执行部件均与中央控制单元电气连接，中央控制单元根据仿地形信号探测部件所探测的信号控制仿地形动作执行部件绕主梁轴上下转动，以适应地形凹凸变化。进一步地，仿地形动作执行部件包括铰接在主梁轴或避障轴上的刀头，连接杆一端与刀头固接，另外一端与主梁轴或避障轴活动套接和仿形油缸，仿形油缸的两端分别与刀头和主梁轴或避障轴铰接，通过仿形油缸伸缩动作时，可带动刀头绕主梁轴或避障轴上下转动；仿地形信号探测部件包括电眼、检测杆、仿形弹簧、仿形滑靴，检测杆、仿形弹簧、仿形滑靴固定连接，仿形滑靴及仿形弹簧可根据地形凹凸变化上下运动从而带动检测杆上下运动，电眼根据检测杆上下运动距离发出探测的信号。本专利技术还涉及一种除草机工作头地形自适应除草方法：所述地形自适应除草方法包括除草自动避障过程，所述除草自动避障过程即：在机体的行进过程中，当机体一侧或两侧出现障碍物时，利用避障单元与障碍物时接触发出避障信号，根据避障信号，避障单元能带动设置在所述避障单元上的多个避障刀组围绕避障单元与主梁轴端部的活动连接点转动，从而避开障碍物。进一步地，所述的避障单元包括避障信号探测部件和避障动作执行部件，通过在除草机工作头上设置中央控制单元，通过避障信号探测部件探测前方障碍物，当探测到障碍物时，避障信号探测部件向中央控制单元发出探测信号，中央控制单元收到探测信号后控制避障动作执行部件带动设置在所述避障单元上的多个避障刀组围绕避障单元与主梁轴端部的活动连接点转动，从而避开障碍物。进一步地，所述的避障信号探测部件包括位移传感器和检测测量板，通过位移传感器探测检测测量板的距离变化并于复位状态下的初始距离比较，当位移传感器检测测量板距离小于位状态下的初始距离时，产生避障信号并传输至中央控制单元，中央控制单元接收到避障信号后，控制地形自适应装置向后转动自动避开障碍物，当避开障碍物后，测量板复位至初始距离，位移传感器检测到测量板距离等于初始距离时，产生复位信号并传输至中央控制单元，中央控制单元接收到复位信号后控制地形自适应装置向前转动至初始状态。进一步地，本专利技术所涉及的地形自适应除草方法还包括除草仿地形避障过程：通过在所述主梁刀组和/或避障刀组上设置仿地形信号探测部件和仿地形动作执行部件，将主梁刀组和/或避障刀组转动连接在主梁轴和/或避障轴上；在机体行进过程中，仿地形信号探测部件接触地面探测地形的凹凸变化，当地形产生凹凸变化时，仿地形信号探测部件发出仿地形探测信号给中央控制单元，随即中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动避障除草机工作头，包括：设置在机体端部上的主梁轴（6），主梁轴（6）连接在机体端部上，沿主梁轴（6）的轴向，在主梁轴（6）上设置有多个主梁刀组（4），其特征在于：在主梁轴（6）的一端或两端活动连接有避障单元，避障单元上也设置有多个避障刀组（41）且避障单元外露于机体侧部，当避障单元接触到障碍物时，避障单元能带动设置在所述避障单元上的多个避障刀组（41）围绕避障单元与主梁轴（6）端部的活动连接点转动，从而避开障碍物。

【技术特征摘要】
1.一种自动避障除草机工作头，包括：设置在机体端部上的主梁轴（6），主梁轴（6）连接在机体端部上，沿主梁轴（6）的轴向，在主梁轴（6）上设置有多个主梁刀组（4），其特征在于：在主梁轴（6）的一端或两端活动连接有避障单元，避障单元上也设置有多个避障刀组（41）且避障单元外露于机体侧部，当避障单元接触到障碍物时，避障单元能带动设置在所述避障单元上的多个避障刀组（41）围绕避障单元与主梁轴（6）端部的活动连接点转动，从而避开障碍物。2.如权利要求1所述的自动避障除草机工作头，其特征在于：所述自动避障除草机工作头还包括中央控制单元；所述避障单元包括避障信号探测部件和避障动作执行部件，多个避障刀组（41）设置在避障动作执行部件上；避障信号探测部件和避障动作执行部件均与中央控制单元电气连接；中央控制单元根据避障信号探测部件所探测的信号控制避障动作执行部件绕主梁轴（6）转动以避开障碍物。3.如权利要求2所述的自动避障除草机工作头，其特征在于：避障执行部件包括避障轴（7）、避障铰链（11）、避障油缸（10），多个避障刀组（41）设置在避障轴（7）上，避障轴（7）通过避障铰链（11）与主梁轴（6）的端部铰接，避障油缸（10）的两端分别与避障轴（7）以及机车铰接，避障油缸（10）伸缩动作时，带动避障轴（7）绕避障轴（7）和主梁轴（6）端部的铰接点转动；避障信号探测部件包括设置在避障轴（7）上的避障杆（12），滑动连接在避障杆（12）上的测量板（13），在测量板（13）和避障杆（12）之间设置有复位弹簧和位移传感器（15），测量板（13）位于避障刀组的前方位置；通过测量板（13）与障碍物接触，使得测量板（13）朝避障杆（12）移动，从而利用测量板（13）碰撞位移传感器（15），使位移传感器（15）发出探测信号。4.如权利要求1-3所述的任意一种自动避障除草机工作头，其特征在于：所述主梁刀组（4）和/或避障刀组（41）包括仿地形信号探测部件和仿地形动作执行部件，仿地形动作执行部件转动连接在主梁轴（6）上，仿地形信号探测部件和仿地形动作执行部件均与中央控制单元电气连接，中央控制单元根据仿地形信号探测部件所探测的信号控制仿地形动作执行部件绕主梁轴（6）上下转动，以适应地形凹凸变化。5.如权利要求4所述的自动避障除草机工作头，其特征在于：仿地形动作执行部件包括铰接在主梁轴或避障轴上的刀头和仿形油缸（16），仿形油缸（16）的两端分别与刀头和主梁轴或避障轴铰接，通过仿形油缸（16）伸缩动作时，可带动刀头（4）绕主梁轴或避障轴上下转动；仿地形信号探测部件包括电眼（17）、检测杆（30）、仿形弹簧（22）、仿形滑靴（23），检测杆（30）、仿形弹簧（22）、仿形滑靴（23）固定连接，仿形滑靴（23）及仿形弹簧（22）可根据地形凹凸变化上下运动从而带动检测杆（30）上下运动，电眼（17）根据检测杆（30）上下运动距离发出探测的信号。6.一种如权利要求1-3所述的任意一种除草机工作头的，其特征在于：所述包括除草自动避障...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立君，刘涛，李禹卓，陈威，王树国，汤刚车，杨蹈宇，廖凯，高自成，闵淑辉，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43