棉花智能採摘收穫機的製作方法

2023-12-12 18:22:32 1

專利名稱：棉花智能採摘收穫機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種棉花智能採摘收穫機，屬於農業工程技術領域。
背景技術：
棉花採摘機(或稱採棉機)最早由美國開始進行試驗研究，從其開展機採棉研究到實際 應用，中間經歷了整整一個世紀的時間，直到20世紀70年代，在農藝專家們的配合努力下， 出現了一些新培育的、適合機械化採摘作業的棉花品種以及為解決採棉機採摘部件過寬、使 機械結構受到限制而出現的棉花窄行距密度栽培法，適應窄行距的採棉機才開始進入生產。 但由於棉花是陸續開花、結鈴，陸續成熟、吐絮，由下而上、分段成長作物，在開始吐絮時， 伏桃正在逐漸成熟，秋桃正在形成、長大，因此，整個成熟過程可持續一至兩個月，個別甚 至長達三個月，很難按照統一的時間完成整個收穫過程；另一方面，採用機械整體採摘作業 將會使後續的清理工作量增大，因此，僅有採棉機還遠不能解決棉花的機械化收穫問題，必 須配套一些其它的相應技術，例如採前施用催熟劑以使棉鈴能夠儘可能在相對較短的時間 內同時成熟，以便於採用機器作業；收穫前施加枯葉劑以減少收穫過程中綠葉的組成含量， 降低收穫過程中的含水量；或採用打頂機去除棉樹上多餘的枝頂，降低後續的清理難度。事 實上，雖然這些措施能夠有助於採棉機的作業，但由於採棉機工作時不分棉桃與枝葉，故收 獲後仍需進行大量的棉雜分離和清理工作，於是，採後清理設備的使用也就成為釆棉機必不 可少的配套機具。隨著這一系列技術及設備的應用，才真正實現了棉花的機械化收穫作業， 使得採棉機於20世紀70年代在美國得到迅速普及，並達到了95%的機收率。我國棉花生產 的收穫環節除新疆棉區以國家投資方式引進了數量十分有限的美國產採棉機外，其它棉區基 本尚無任何機械化棉花採摘收穫裝備。目前，我國花費三個五年計劃時間所開發的自走式採 棉機為自帶動力系統的棉花收穫機械，它以現有國產穀物聯合收割機自走式底盤的成熟部件 為基礎，研製了採棉機的專用底盤，採用前懸掛式採摘工作檯、翻轉式棉箱、輸棉風機、液 壓機械混合式傳動，並具備可採摘寬窄行距棉花。但目前這種機型的產業化效果並不理想， 這一方面固然是由於該機器系統本身尚未達到應有的技術成熟度；更重要的一方面則是源於 棉花自身的農藝，既如何解決好機器系統與農藝之間良好的結合。而我國目前的棉花生產即 使是在新疆產區也尚未達到這類採棉機的使用要求，其它地區則更是如此。它涉及到農藝新 品種的研究、機械化推廣的配套及棉農經濟發展水平等一系列問題，這在我國絕非短時間內 可以達到。 發明內容
本實用新型的目的是在保持現有棉花基本品種和種植體系的條件下，走出傳統的收穫工藝，為棉花的收穫提供一種智能化的採棉技術和機器系統，它能夠智能地分辨成熟棉與非成 熟棉，並有選擇地進行採摘，自動區分棉桃與枝葉，從而有效地克服了上述傳統採棉機收穫 時存在的種種問題，且無需施加改變棉花生長狀態的化學藥劑和採用其它輔助裝置，對環境 也起到保護作用。
為了實現以上目的，本實用新型的棉花智能採摘收穫機由自走式底盤、採摘機械手裝置、 抽吸風機裝置、棉箱、發動機等部件組成，還包括圖像採集裝置、圖像分析識別控制系統、 蓄電池、末端執行器等，其中，採摘機械手裝置可以直接安裝在自走式底盤或安裝在棉箱上， 並與抽吸風機裝置相聯接，抽吸風機裝置固定安裝在棉箱上，而自走式底盤上可以安裝一個 或多個採摘機械手裝置，圖像採集裝置則可以分別安裝在採摘機械手裝置的末端執行器或棉 箱上，採摘機械手裝置的運動由圖像分析識別控制系統控制，抽吸風機裝置的棉花採摘口則 安裝在採摘機械手裝置的末端執行器上，抽吸風機裝置的抽吸動作由圖像分析識別控制系統 控制。
本實用新型的工作原理是整機在工作中行走在棉花行間，它首先是通過操縱者或圖像 採集裝置確認棉花生長區域，隨後即由操縱者或圖像分析識別控制系統控制自走式底盤使機 器接近該區域，隨後由圖像採集裝置確定棉桃的準確位置並向採摘機械手裝置發出運動控制 信號，於是，採摘機械手裝置的末端執行器移動到指定的目標棉桃處，並由安裝在末端執行 器上的圖像採集裝置再次採集更為準確的目標棉桃圖像，隨後將該圖像反饋給圖像分析識別 控制系統，經圖像分析識別控制系統分析處理後，判斷該棉桃是否成熟，若已成熟則向採摘 機械手裝置和抽吸風機裝置發出採摘信號，則採摘機械手裝置進一步貼近目標棉桃，並由抽 吸風機裝置的採摘口將棉桃吸下並輸送至棉箱中；若判斷該棉桃尚未成熟，圖像分析識別控 制系統則發出向另一目標棉桃運動的指令，採摘機械手裝置便開始下一輪的工作，依次類推。
這樣，由於棉花智能採摘收穫機可以通過對棉桃標準形態的學習達到非常接近人的判別 效果，它能夠不受單一棉花品種的限制而實現對不同品種的棉花進行判別，因此，本實用新 型的棉花智能採摘收穫機可以有效地解決背景技術中所述現有採棉機的不足，可以省去諸多 採前和採後作業或施用有關化學藥劑，不受棉花不同成熟期和綠葉的限制，智能地選擇成熟 棉桃進行採摘，也因此而有效地減小了採後的棉花雜質分離和清理工作量。

本實用新型的具體結構由以下實施例及附圖給出。
圖1是根據本實用新型提出的棉花智能採摘收穫機的正視簡圖。
圖2是根據本實用新型提出的棉花智能採摘收穫機的俯視簡圖。 下面結合圖1和圖2詳細說明依據本實用新型提出的棉花智能採摘收穫機的結構細節。
具體實施方式
本實施例的棉花智能採摘收穫機如圖l和圖2所示，主要由自走式底盤l、棉箱2、圖像分析識別控制系統3、蓄電池4、圖像採集裝置5、抽吸風機裝置6、末端執行器7、採摘機 械手裝置8、發動機9等部件組成。其中，棉箱2、發動機9均安裝在自走式底盤1上，採摘 機械手裝置8可以直接安裝在自走式底盤1或安裝在棉箱2上，本實施例為直接安裝在棉箱 2上，並與抽吸風機裝置6相聯接，而抽吸風機裝置6則固定安裝在棉箱2上，整機可以安 裝一個或多個採摘機械手裝置8，圖像採集裝置5可以分別安裝在採摘機械手裝置8的末端 執行器7和棉箱2上，採摘機械手裝置8與圖像分析識別控制系統3連接，抽吸風機裝置6 的棉花採摘口安裝在採摘機械手裝置8的末端執行器7上，抽吸風機裝置6與圖像分析識別 控制系統3連接，自走式底盤l的運動可以由操縱者控制，也可以由圖像分析識別控制系統 3來控制。
所說的圖像採集裝置5可以是若干個獨立的攝像頭，所採集的圖像通過圖像分析識別控 制系統3進行分析處理後，判斷棉花所處區域以及棉桃的成熟與否，並將控制指令發送給採 摘機械手裝置8、抽吸風機裝置6或自走式底盤1使其按相應指令運動、採摘或行走，這樣， 棉花智能採摘收穫機就可以按照這樣一個工作程序智能地完成整個棉花的採摘收穫作業。
除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成 的技術方案，均落在本實用新型要求的保護範圍內。
權利要求1.一種棉花智能採摘收穫機，該收穫機由自走式底盤(1)、採摘機械手裝置(8)、抽吸風機裝置(6)、棉箱(2)、發動機(9)等部件組成，還包括圖像採集裝置(5)、圖像分析識別控制系統(3)、蓄電池(4)、末端執行器(7)等，其特徵在於採摘機械手裝置(8)直接安裝在棉箱(2)上，並與抽吸風機裝置(6)相聯接，抽吸風機裝置(6)固定安裝在棉箱(2)上。
2. 根據權利要求1所述的棉花智能採摘收穫機，其特徵在於棉箱(2)上安裝有一個 或多個採摘機械手裝置(8)。
3. 根據權利要求1所述的棉花智能採摘收穫機，其特徵在於圖像採集裝置(5)分別 安裝在採摘機械手裝置(8)的末端執行器(7)和棉箱(2)上。
4. 根據權利要求1所述的棉花智能採摘收穫機，其特徵在於採摘機械手裝置(8)與 圖像分析識別控制系統(3)連接。
5. 根據權利要求1所述的棉花智能採摘收穫機，其特徵在於抽吸風機裝置(6)的棉 花採摘口安裝在採摘機械手裝置(8)的末端執行器(7)上。
6. 根據權利要求1所述的棉花智能採摘收穫機，其特徵在於抽吸風機裝置(6)與圖 像分析識別控制系統(3)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種棉花智能採摘收穫機，屬於農業工程技術領域。該收穫機由自走式底盤、採摘機械手裝置、抽吸風機裝置、棉箱、發動機、圖像採集裝置、圖像分析識別及控制系統、蓄電池、末端執行器等部件組成。發動機和棉箱固定安裝在自走式底盤上，採摘機械手裝置、抽吸風機裝置、圖像採集裝置、圖像分析識別及控制系統、末端執行器等部件則安裝在棉箱上。整機通過圖像採集裝置採集棉花圖像，並由圖像分析識別控制系統進行分析處理後，判斷棉桃的成熟度，隨後將指令發送給採摘機械手裝置、抽吸風機裝置或自走式底盤使其按指令運動、採摘或行走，這樣，棉花智能採摘收穫機就可以按照這樣一個工作過程智能地完成棉花的採摘收穫作業。
文檔編號A01D46/10GK201135036SQ200720045370

公開日2008年10月22日 申請日期2007年9月7日 優先權日2007年9月7日
發明者汪木蘭, 蘭 穆, 平 蔣, 榮 蔣, 袁建寧, 袁新芳 申請人:南京工程學院