雜草自動識別裝置

A. 割草機的分類

按照不同的劃分標准，割草機可以有以下劃分：
1、按行進分：智能化半自動式拖行式、後推行式、坐騎式、拖拉機懸掛式。
2、按動力分：人畜力驅動、發動機驅動、電力驅動、太陽能驅動。
3、按方式分：滾刀式、旋刀式、側掛式、甩刀式。
4、按要求分：平地式、半腰式、截頂式。
手持旋轉割草機一般配置無刀切割盤，使用高強度尼龍繩作為牧草切割部件，柔性結構，不怕碰到剛性障礙物，使用比較安全，更換也很方便。
割草機的工作方式有往復式和旋轉式，它較高的割草效率大大節省了時間，並實現了綠色環保、美化環境的功能，操作簡捷、方便、高效，所以被廣泛應用。機器小巧，適用於中小型草坪。使用割草機要根據要求，確定剪草後的留茬高度，使用非常方便。
剪草時只能沿斜坡橫向修剪，而不能順坡修剪。現代割草機更利於操作。
掛式割草機的樣本從形式上講，掛式割草機一種是側掛在身上，一種是背在身上。相比較來說，側掛式更輕耐用，也更高效一些。
側掛式割草機
耐用的原因：
（1）從理論上講，使用大致相同的發動機，實現同樣的功能，結構越復雜，出故障的因素越多，背負式結構就復雜些，所以容易出問題。實際使用也是的，背負式容易出問題。
（2）從實際情況來看，國內割灌機市場基本上都是專業市場，就是要耐用的機器。所以，國內市場基本沒有用背負式的，幾乎全部都是側掛式的。
懸掛式割草機
結構簡單、輕便、機動靈活。有前懸掛式、側懸掛式和後懸掛式三種，以後懸掛式割草機應用最廣。往復式割草機由切割器、割刀傳動裝置、切割器提升裝置、安全裝置和擋草裝置等主要部件組成。切割器的工作原理和構造與穀物收獲機械的切割器基本相同。
所用刀片有光刃和刻齒刃兩種。一般採用光刃動刀片。割刀傳動裝置也和穀物收割機類似，多採用偏置式曲柄連桿機構和擺環機構。由於牧草生長密度大、含水率高，動刀的平均速度高於穀物收割機，一般為1.6～2.0米/秒。切割器提升裝置一般由液壓系統操縱，提升迅速、方便，能保證切割器對復雜地面的適應性。 旋轉式割草機，高速旋轉刀盤上的刀片沖擊切割牧草的切割速度(刀片刃口根部的圓周速度)高達60～90米/秒。工作平穩，作業前進速度可達15公里/時以上。割草機的刀片的選擇非常的重要，它意味著這個除草機的好壞。使用割草機除草，以草長到10-13厘米(cm)時效果較好。如果草長得過高，應該分兩步進行。先割上部份，再割下部分。使用割草機時，應雙手扶把，並向果樹一側保持一定的傾斜度，使割下來雜草盡可能地落到果樹邊。開中速油門、勻速前進，可節省油耗。當阻力過大或遇障時，刀片立即回擺，避免損壞。刀片一邊刃口磨損後可以換邊使用。更換刀片也較往復式割草機方便。在旋轉式割草機上，除裝有與往復式割草機相似的安全裝置外，在切割器上方還加設防護罩，以保證人身安全。
使用注意：旋刀式割草機割草時是依靠刀片的高速旋轉來剪草的，如果刀尖的線速度不夠，則剪草的效果不好。所以，剪草時要用大油門高轉速。另外，割草機的汽化器和自動調速裝置使其在大油門時如無負荷，其油耗不高。只有當其有負荷時，其轉速會從空載的3400r.p.m達到2800r.p.m.所以，大可不必因為要省油而用小油門，同時剪草效果又不好。
其特點是對牧草的適應性強,適用於高產草場,但切割不夠整齊，重割較多，單位割幅所需功率較大。 有滾筒式和轉盤式兩種：
3-1滾筒式割草機
滾筒式割草機的傳動裝置位於切割器上方，因而又稱為上傳動旋轉式割草機。一台滾筒式割草機一般裝有並列的1～4個立式圓柱形或圓錐形滾筒。每個滾筒下方裝有鉸接2～6個刀片的刀盤，相鄰刀盤上刀片的回轉軌跡有一定重疊量，以避免漏割。滾筒由膠帶或錐齒輪傳動，相鄰兩滾筒相對旋轉，割下的牧草在一對滾筒的撥送下，向後鋪放成整齊的小草條。能滿足低割要求,但結構不夠緊湊。
3-2轉盤式割草機
轉盤式割草機（Rotarymower）的傳動裝置位於刀盤的下方，但刀盤因下方有傳動裝置而位置較高。為保證低割和減少重割，刀盤通常向前傾斜一定角度。當阻力過大或遇障時刀片即回擺，以保證人身安全。也有刀盤鉸接特殊尼龍繩靠離心力割草。相鄰刀盤上刀片的配置相互交錯，刀片的回轉軌跡有一定重疊量。刀盤一般由齒輪傳動，相鄰刀盤的轉向相反。結構緊湊，傳動平穩、可靠。 新款推車式割草機，再也不用背的割草機，背負式/側掛式的割草機你割草機時還要背在身上，就幾分鍾就很累啦，改手推自走的割草機又方便又輕巧又靈活，不管平原、丘陵、梯田、三角地等大小田塊及爛泥田，用於收割大小麥、水稻、豆類、灌木、蘆葦、青稞、苜蓿、魚草等農作物。操作簡單，工作效率高，每小時可以割一畝，還可以一個人手提著走。
優點：1、割草干凈，修剪整齊，調節高低、左右、前後無須花力氣。2、能在草坪、果園、庄園、花園、山地修剪(除草)。3、工作時再也不要彎腰駝背，男女老少均可使用。換上相應刀具，裝上上下托板和安全的防護罩，還可收割灌木、牧草、蘆葦及茶園枝頭修剪和花圃坪的修整。 一家叫做Husqvarna的瑞士公司以環保為依託，設計了一種太陽能混合動力自動割草機------即太陽能割草機「瓦力」，這是世界上第一台自動化割草機，既可由電池動力驅動，也可以由太陽能供給動力。
瓦力是一台能處理2.25萬平方英尺草地的割草機，甚至還能處理一定傾斜坡度的草地。當太陽能無法獲得時，這種割草機可由電池提供動力，能夠持續使用1小時。而將電池充滿才需要45分鍾。所以這是一款順應21世紀環保主題的新型割草機產品，順應環境的需求，所以瓦力會大受歡迎，並在市場上逐漸推廣開來。

B. 農業機器人來了！

農業發達國家，機器人似乎已經開始成為智能時代的一種新風尚，在世界各地，有不少農場都投入使用了效率比農場工人高得多的機器人。

農業機器人是一種機器，是機器人在農業生產中的運用，是一種可由不同程序軟體控制，以適應各種作業,能感覺並適應作物種類或環境變化，有檢測(如視覺等)和演算等人工智慧的新一代無人自動操作機械。

一、發展

農業機器人出現後，發展很快，許多國家在農業機器人的研製和發展，出現了多種類型農業機器人。目前日本居於世界各國之首。在進入21世紀以後，新型多功能農業機器人得到日益廣泛地應用，智能化機器人也會在廣闊的田野上越來越多地代替手工完成各種農活，第二次農業革命將深入發展。。區別於工業機器人，是一種新型多功能農業機械。農業機器人的廣泛應用，改變了傳統的農業勞動方式降低了農民的勞動力，促進了現代農業的發展。

二、分類

1、施肥機器人

美國明尼蘇迭州一家農業機械公司的研究人員推出的機器人別具一格，它會從不同土壤的實際情況出發，適量施肥。它的准確計算合理地減少了施肥的總量，降低了農業成本。由於施肥科學，使地下水質得以改善。

2、大田除草機器人

德國農業專家採用計算機、全球定位系統(GPS)和靈巧的多用途拖拉機綜合技術，研製出可准確施用除草劑除草的機器人。首先，由農業工人領著機器人在田間行走。在到達雜草多的地塊時，它身上的GPS接收器便會顯示出確定雜草位置的坐標定點陣圖。農業工人先將這些信息當場按順序輸入攜帶型計算機，返回場部後再把上述信息數據資料輸到拖拉機上的一台計算機里。當他們日後駕駛拖拉機進入田問耕作時，除草機器人便會嚴密監視行程位置。如果來到雜草區，它的機載桿式噴霧器相應部分立即啟動，讓化學除草劑准確地噴撒到所需地點。

3、菜田除草機器人

英國 科技 人員開發的菜田除草機器人所使用的是一部攝像機和一台識別野草、蔬菜和土壤圖像的計算機組合裝置，利用攝像機掃描和計算機圖像分析，層層推進除草作業。它可以全天候連續作業，除草時對土壤無侵蝕破壞。科學家還准備在此基礎上，研究與之配套的除草機械來代替除草劑。收割機器人美國新荷蘭農業機械公司投資250萬美元研製一種多用途的自動化聯合收割機器人，著名的機器人專家雷德·惠特克主持設計工作，他曾經成功地製造出能夠用於監測地面扭曲、預報地震和探測火山噴發活動徵兆的太空梭專用機器人。惠特克開發的全自動聯合收割機器人很適合在美國一些專屬農墾區的大片規劃整齊的農田裡收割莊稼，其中的一些高產田的產量是一般農田的十幾倍。

4、採摘柑桔機器人

西班牙 科技 人員發明的這種機器人由一台裝有計算機的拖拉機、一套光學視覺系統和一個機械手組成，能夠從桔子的大小、形狀和顏色判斷出是否成熟，決定可不可以採摘。它工作的速度極快，每分鍾摘柑桔60個而靠手工只能摘8個左右。另外，採摘柑桔機器人通過裝有視頻器的機械手，能對摘下來的柑桔按大小馬上進行分類。

5、採摘蘑菇機器人

英國是世界上盛產蘑菇的國家，蘑菇種植業已成為排名第二的園藝作物。據統計，人工每年的蘑菇採摘量為11萬噸，盈利十分可觀。為了提高採摘速度，使人逐步擺脫這一繁重的農活，英國西爾索農機研究所研製出採摘蘑菇機器人。它裝有攝像機和視覺圖像分析軟體，用來鑒別所採摘蘑菇的數量及屬於哪個等級，從而決定運作程序。採摘蘑菇機器人在機上的一架紅外線測距儀測定出田問蘑菇的高度之後，真空吸柄就會自動地伸向採摘部位，根據需要彎曲和扭轉，將採摘的蘑菇及時投入到緊跟其後的運輸機中。它每分鍾可採摘40個蘑菇，速度是人工的兩倍。

6、分檢果實機器人

在農業生產中，將各種果實分檢歸類是一項必不可少的農活，往往需要投入大量的勞動力。英國西爾索農機研究所的研究人員開發出一種結構堅固耐用、操作簡便的果實分檢機器人，從而使果實的分檢實現了自動化。它採用光電圖像辨別和提升分檢機械組合裝置，可以在潮濕和泥濘的環境里幹活，它能把大個西紅柿和小粒櫻桃加以區別，然後分檢裝運，也能將不同大小的土豆分類，並且不會擦傷果實的外皮。

7、番茄收獲機器人

日本番茄收獲機器人針對成熟番茄果實表現為紅色這一特點, 用彩色CCD攝像頭作為視覺感測器, 基於RGB分量區分水果和莖葉。

8、採摘草莓機器人

日本國家農業和食品研究發明了一個能夠採摘草莓的機器人。該機器人裝有一組攝像頭，能夠精確捕捉草莓的位置，還有配套軟體能根據草莓的紅色程度來確保機器人採摘的是成熟的草莓。雖然此機器人目前只能採摘草莓，但可以通過修改程序來使機器人採摘其它水果，如葡萄、番茄等。機器人采一個草莓的時間是9秒，如果大范圍使用並能保持採摘效率，可以節省農民40%的採摘時間。

三、為什麼會出現農業機器人

在美國、日本等國家，農業人開口很少，隨著農業的規模化、多樣化、精確化，勞動力不足的現象越來越明顯。而現實中許多作業項目都是勞動力密集型的工作，再加上時令要求，勞動力短缺嚴重。為了解決這一現象問題，農業機器人應運而生。

四、農業機器人的特點

◆ （1）農業機器人作業對象的嬌嫩性

生物具有軟弱易傷的特性，必須細心輕柔地對待和處理。且其種類繁多，形狀復雜，在三維空間里的生長發育程度不一，相互差異很大。

◆ （2）農業機器人的作業環境的非結構性

由於農業作物隨著時間和空間的不同而變化，機器人的工作環境是變化的、未知的，是開放性的環境。作物生長環境除受園地、傾斜度等地形條件的約束外，還直接受季節、大氣和時間等自然條件的影響。這就要求生物農業機器人不僅要具有與生物體柔性相對應的處理能力，而且還要能夠順應變化無常的自然環境。要求農業機器人在視覺、知識推理和判斷力等方面具有相當的智能。

◆（3）農業機器人作業動作的復雜性

農業機器人一般是作業、移動同時進行，農業領域的行走不是連接出發點和終點的最短距離，而是具有狹窄的范圍，較長的距離及遍及整個田間表面等特點。



◆ （4）農業機器人的使用者

農業機器人的使用者是農民，不是具有機械電子知識的工程師，因此要求農業機器人必須具有高可靠性和操作簡單的特點。

（5）農業機器人的價格特性

工業機器人所需要大量投資由工廠或工業集團支付，而農業機器人以個體經營為主，如果不是低價格，就很難普及。

在農業生產中使用機器人有很多好處：可以提高勞動生產率；解決勞動力不足的問題；改善農業生產者的安全、衛生環境；提高作業質量等。

五、農業收獲機器人的發展現狀

農業機器人出現之後，發展很快，許多國家在農業機器人的研製和發展，出現了多重類型的農業機器人。現如今，新型多功能農業機器人得到日益廣泛的應用，智能化機器人也會在廣闊的田野上越來越多地代替人工完成各種農活。

◆ 1.國外農機現狀

目前，各農業發達國家果蔬收獲機器人的研究已經取得了很大的進展，但離實用化和商品化還有很長一段距離。法國是最早研究水果收獲機器人的國家之一。日本近年來在收獲機器人研究方面進展很快，但還沒能真正實現商業化。荷蘭收獲機器人的研究工作也走在很多國家的前面，但研究的果蔬種類並不多。



目前收獲機器人還未得到真正應用的原因主要是：

1) 果實的識別率和採摘率不高,損傷率較大；

2) 果實的平均採摘周期較長；

3) 收獲機器人的製造成本較高。

◆ 2.國內農機現狀

我國是一個發展中的農業大國，農業問題始終是關繫到我國經濟 社會 發展的根本問題。

但是我國的農業機器人在精度、效率和穩定度方面和國外還有一定的差距。

隨著新的農業生產模式和新技術的應用, 機器人將越來越多地應用到農業生產中。在農業中運用機器人是從質的方面提高勞動生產率的新方法，也是農業機械產品技術發展的一個標志。

但是由於農業生產的季節性、農產品的價格、農業作業的復雜性等特點對農業機器人的性價比、智能提出較高的要求, 成為制約農業機器人研究應用的瓶頸問題。因此，農業機器人技術將是新世紀的重點研究內容之一。