專利名稱：棉花智能采摘收獲機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種棉花智能采摘收獲機(jī)，屬于農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
棉花采摘機(jī)(或稱采棉機(jī))最早由美國(guó)開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)研究，從其開(kāi)展機(jī)采棉研究到實(shí)際 應(yīng)用，中間經(jīng)歷了整整一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間，直到20世紀(jì)70年代，在農(nóng)藝專家們的配合努力下， 出現(xiàn)了一些新培育的、適合機(jī)械化采摘作業(yè)的棉花品種以及為解決采棉機(jī)采摘部件過(guò)寬、使 機(jī)械結(jié)構(gòu)受到限制而出現(xiàn)的棉花窄行距密度栽培法，適應(yīng)窄行距的采棉機(jī)才開(kāi)始進(jìn)入生產(chǎn)。 但由于棉花是陸續(xù)開(kāi)花、結(jié)鈴，陸續(xù)成熟、吐絮，由下而上、分段成長(zhǎng)作物，在開(kāi)始吐絮時(shí)， 伏桃正在逐漸成熟，秋桃正在形成、長(zhǎng)大，因此，整個(gè)成熟過(guò)程可持續(xù)一至兩個(gè)月，個(gè)別甚 至長(zhǎng)達(dá)三個(gè)月，很難按照統(tǒng)一的時(shí)間完成整個(gè)收獲過(guò)程；另一方面，采用機(jī)械整體采摘作業(yè) 將會(huì)使后續(xù)的清理工作量增大，因此，僅有采棉機(jī)還遠(yuǎn)不能解決棉花的機(jī)械化收獲問(wèn)題，必 須配套一些其它的相應(yīng)技術(shù)，例如采前施用催熟劑以使棉鈴能夠盡可能在相對(duì)較短的時(shí)間 內(nèi)同時(shí)成熟，以便于采用機(jī)器作業(yè)；收獲前施加枯葉劑以減少收獲過(guò)程中綠葉的組成含量， 降低收獲過(guò)程中的含水量；或采用打頂機(jī)去除棉樹(shù)上多余的枝頂，降低后續(xù)的清理難度。事 實(shí)上，雖然這些措施能夠有助于采棉機(jī)的作業(yè)，但由于采棉機(jī)工作時(shí)不分棉桃與枝葉，故收 獲后仍需進(jìn)行大量的棉雜分離和清理工作，于是，采后清理設(shè)備的使用也就成為釆棉機(jī)必不 可少的配套機(jī)具。隨著這一系列技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用，才真正實(shí)現(xiàn)了棉花的機(jī)械化收獲作業(yè)， 使得采棉機(jī)于20世紀(jì)70年代在美國(guó)得到迅速普及，并達(dá)到了95%的機(jī)收率。我國(guó)棉花生產(chǎn) 的收獲環(huán)節(jié)除新疆棉區(qū)以國(guó)家投資方式引進(jìn)了數(shù)量十分有限的美國(guó)產(chǎn)采棉機(jī)外，其它棉區(qū)基 本尚無(wú)任何機(jī)械化棉花采摘收獲裝備。目前，我國(guó)花費(fèi)三個(gè)五年計(jì)劃時(shí)間所開(kāi)發(fā)的自走式采 棉機(jī)為自帶動(dòng)力系統(tǒng)的棉花收獲機(jī)械，它以現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)谷物聯(lián)合收割機(jī)自走式底盤(pán)的成熟部件 為基礎(chǔ)，研制了采棉機(jī)的專用底盤(pán)，采用前懸掛式采摘工作臺(tái)、翻轉(zhuǎn)式棉箱、輸棉風(fēng)機(jī)、液 壓機(jī)械混合式傳動(dòng)，并具備可采摘寬窄行距棉花。但目前這種機(jī)型的產(chǎn)業(yè)化效果并不理想， 這一方面固然是由于該機(jī)器系統(tǒng)本身尚未達(dá)到應(yīng)有的技術(shù)成熟度；更重要的一方面則是源于 棉花自身的農(nóng)藝，既如何解決好機(jī)器系統(tǒng)與農(nóng)藝之間良好的結(jié)合。而我國(guó)目前的棉花生產(chǎn)即 使是在新疆產(chǎn)區(qū)也尚未達(dá)到這類采棉機(jī)的使用要求，其它地區(qū)則更是如此。它涉及到農(nóng)藝新 品種的研究、機(jī)械化推廣的配套及棉農(nóng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等一系列問(wèn)題，這在我國(guó)絕非短時(shí)間內(nèi) 可以達(dá)到。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是在保持現(xiàn)有棉花基本品種和種植體系的條件下，走出傳統(tǒng)的收獲工藝，為棉花的收獲提供一種智能化的采棉技術(shù)和機(jī)器系統(tǒng)，它能夠智能地分辨成熟棉與非成 熟棉，并有選擇地進(jìn)行采摘，自動(dòng)區(qū)分棉桃與枝葉，從而有效地克服了上述傳統(tǒng)采棉機(jī)收獲 時(shí)存在的種種問(wèn)題，且無(wú)需施加改變棉花生長(zhǎng)狀態(tài)的化學(xué)藥劑和采用其它輔助裝置，對(duì)環(huán)境 也起到保護(hù)作用。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型的棉花智能采摘收獲機(jī)由自走式底盤(pán)、采摘機(jī)械手裝置、 抽吸風(fēng)機(jī)裝置、棉箱、發(fā)動(dòng)機(jī)等部件組成，還包括圖像采集裝置、圖像分析識(shí)別控制系統(tǒng)、 蓄電池、末端執(zhí)行器等，其中，采摘機(jī)械手裝置可以直接安裝在自走式底盤(pán)或安裝在棉箱上， 并與抽吸風(fēng)機(jī)裝置相聯(lián)接，抽吸風(fēng)機(jī)裝置固定安裝在棉箱上，而自走式底盤(pán)上可以安裝一個(gè) 或多個(gè)采摘機(jī)械手裝置，圖像采集裝置則可以分別安裝在采摘機(jī)械手裝置的末端執(zhí)行器或棉 箱上，采摘機(jī)械手裝置的運(yùn)動(dòng)由圖像分析識(shí)別控制系統(tǒng)控制，抽吸風(fēng)機(jī)裝置的棉花采摘口則 安裝在采摘機(jī)械手裝置的末端執(zhí)行器上，抽吸風(fēng)機(jī)裝置的抽吸動(dòng)作由圖像分析識(shí)別控制系統(tǒng) 控制。
本實(shí)用新型的工作原理是整機(jī)在工作中行走在棉花行間，它首先是通過(guò)操縱者或圖像 采集裝置確認(rèn)棉花生長(zhǎng)區(qū)域，隨后即由操縱者或圖像分析識(shí)別控制系統(tǒng)控制自走式底盤(pán)使機(jī) 器接近該區(qū)域，隨后由圖像采集裝置確定棉桃的準(zhǔn)確位置并向采摘機(jī)械手裝置發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制 信號(hào)，于是，采摘機(jī)械手裝置的末端執(zhí)行器移動(dòng)到指定的目標(biāo)棉桃處，并由安裝在末端執(zhí)行 器上的圖像采集裝置再次采集更為準(zhǔn)確的目標(biāo)棉桃圖像，隨后將該圖像反饋給圖像分析識(shí)別 控制系統(tǒng)，經(jīng)圖像分析識(shí)別控制系統(tǒng)分析處理后，判斷該棉桃是否成熟，若已成熟則向采摘 機(jī)械手裝置和抽吸風(fēng)機(jī)裝置發(fā)出采摘信號(hào)，則采摘機(jī)械手裝置進(jìn)一步貼近目標(biāo)棉桃，并由抽 吸風(fēng)機(jī)裝置的采摘口將棉桃吸下并輸送至棉箱中；若判斷該棉桃尚未成熟，圖像分析識(shí)別控 制系統(tǒng)則發(fā)出向另一目標(biāo)棉桃運(yùn)動(dòng)的指令，采摘機(jī)械手裝置便開(kāi)始下一輪的工作，依次類推。
這樣，由于棉花智能采摘收獲機(jī)可以通過(guò)對(duì)棉桃標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)的學(xué)習(xí)達(dá)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(shí)現(xiàn)對(duì)不同品種的棉花進(jìn)行判別，因此，本實(shí)用新 型的棉花智能采摘收獲機(jī)可以有效地解決背景技術(shù)中所述現(xiàn)有采棉機(jī)的不足，可以省去諸多 采前和采后作業(yè)或施用有關(guān)化學(xué)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(jìn)行采摘，也因此而有效地減小了采后的棉花雜質(zhì)分離和清理工作量。

本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及附圖給出。
圖1是根據(jù)本實(shí)用新型提出的棉花智能采摘收獲機(jī)的正視簡(jiǎn)圖。
圖2是根據(jù)本實(shí)用新型提出的棉花智能采摘收獲機(jī)的俯視簡(jiǎn)圖。 下面結(jié)合圖1和圖2詳細(xì)說(shuō)明依據(jù)本實(shí)用新型提出的棉花智能采摘收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例的棉花智能采摘收獲機(jī)如圖l和圖2所示，主要由自走式底盤(pán)l、棉箱2、圖像分析識(shí)別控制系統(tǒng)3、蓄電池4、圖像采集裝置5、抽吸風(fēng)機(jī)裝置6、末端執(zhí)行器7、采摘機(jī) 械手裝置8、發(fā)動(dòng)機(jī)9等部件組成。其中，棉箱2、發(fā)動(dòng)機(jī)9均安裝在自走式底盤(pán)1上，采摘 機(jī)械手裝置8可以直接安裝在自走式底盤(pán)1或安裝在棉箱2上，本實(shí)施例為直接安裝在棉箱 2上，并與抽吸風(fēng)機(jī)裝置6相聯(lián)接，而抽吸風(fēng)機(jī)裝置6則固定安裝在棉箱2上，整機(jī)可以安 裝一個(gè)或多個(gè)采摘機(jī)械手裝置8，圖像采集裝置5可以分別安裝在采摘機(jī)械手裝置8的末端 執(zhí)行器7和棉箱2上，采摘機(jī)械手裝置8與圖像分析識(shí)別控制系統(tǒng)3連接，抽吸風(fēng)機(jī)裝置6 的棉花采摘口安裝在采摘機(jī)械手裝置8的末端執(zhí)行器7上，抽吸風(fēng)機(jī)裝置6與圖像分析識(shí)別 控制系統(tǒng)3連接，自走式底盤(pán)l的運(yùn)動(dòng)可以由操縱者控制，也可以由圖像分析識(shí)別控制系統(tǒng) 3來(lái)控制。
所說(shuō)的圖像采集裝置5可以是若干個(gè)獨(dú)立的攝像頭，所采集的圖像通過(guò)圖像分析識(shí)別控 制系統(tǒng)3進(jìn)行分析處理后，判斷棉花所處區(qū)域以及棉桃的成熟與否，并將控制指令發(fā)送給采 摘機(jī)械手裝置8、抽吸風(fēng)機(jī)裝置6或自走式底盤(pán)1使其按相應(yīng)指令運(yùn)動(dòng)、采摘或行走，這樣， 棉花智能采摘收獲機(jī)就可以按照這樣一個(gè)工作程序智能地完成整個(gè)棉花的采摘收獲作業(yè)。
除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成 的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種棉花智能采摘收獲機(jī)，該收獲機(jī)由自走式底盤(pán)(1)、采摘機(jī)械手裝置(8)、抽吸風(fēng)機(jī)裝置(6)、棉箱(2)、發(fā)動(dòng)機(jī)(9)等部件組成，還包括圖像采集裝置(5)、圖像分析識(shí)別控制系統(tǒng)(3)、蓄電池(4)、末端執(zhí)行器(7)等，其特征在于采摘機(jī)械手裝置(8)直接安裝在棉箱(2)上，并與抽吸風(fēng)機(jī)裝置(6)相聯(lián)接，抽吸風(fēng)機(jī)裝置(6)固定安裝在棉箱(2)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉花智能采摘收獲機(jī)，其特征在于棉箱(2)上安裝有一個(gè) 或多個(gè)采摘機(jī)械手裝置(8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉花智能采摘收獲機(jī)，其特征在于圖像采集裝置(5)分別 安裝在采摘機(jī)械手裝置(8)的末端執(zhí)行器(7)和棉箱(2)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉花智能采摘收獲機(jī)，其特征在于采摘機(jī)械手裝置(8)與 圖像分析識(shí)別控制系統(tǒng)(3)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉花智能采摘收獲機(jī)，其特征在于抽吸風(fēng)機(jī)裝置(6)的棉 花采摘口安裝在采摘機(jī)械手裝置(8)的末端執(zhí)行器(7)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉花智能采摘收獲機(jī)，其特征在于抽吸風(fēng)機(jī)裝置(6)與圖 像分析識(shí)別控制系統(tǒng)(3)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種棉花智能采摘收獲機(jī)，屬于農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域。該收獲機(jī)由自走式底盤(pán)、采摘機(jī)械手裝置、抽吸風(fēng)機(jī)裝置、棉箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、圖像采集裝置、圖像分析識(shí)別及控制系統(tǒng)、蓄電池、末端執(zhí)行器等部件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)和棉箱固定安裝在自走式底盤(pán)上，采摘機(jī)械手裝置、抽吸風(fēng)機(jī)裝置、圖像采集裝置、圖像分析識(shí)別及控制系統(tǒng)、末端執(zhí)行器等部件則安裝在棉箱上。整機(jī)通過(guò)圖像采集裝置采集棉花圖像，并由圖像分析識(shí)別控制系統(tǒng)進(jìn)行分析處理后，判斷棉桃的成熟度，隨后將指令發(fā)送給采摘機(jī)械手裝置、抽吸風(fēng)機(jī)裝置或自走式底盤(pán)使其按指令運(yùn)動(dòng)、采摘或行走，這樣，棉花智能采摘收獲機(jī)就可以按照這樣一個(gè)工作過(guò)程智能地完成棉花的采摘收獲作業(yè)。
文檔編號(hào)A01D46/10GK201135036SQ200720045370

公開(kāi)日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2007年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者汪木蘭, 蘭 穆, 平 蔣, 榮 蔣, 袁建寧, 袁新芳 申請(qǐng)人:南京工程學(xué)院