26、农业除杂与可变刚度关节技术研究

农业除杂与可变刚度关节技术研究

1 农业除杂机制概述

1.1 创新除杂机制的通用性

有一种新型的除杂机制，通过调整穿透土壤所需的液压以及对收集桶进行小幅度修改，它不仅适用于马铃薯田，还能用于其他植物的除杂工作。不过，要让这种机制得到广泛应用，它需要能够方便地安装到现有的农业设备上，为此设计了一种通用的连接装置。

1.2 项目流程与模拟模型

项目的整体流程如下：
1. 配备高光谱相机和高精度 GPS 的无人机飞过农田并拍摄图像。
2. 对图像进行分析，确定患病植物的位置。
3. 将相关的 GPS 位置信息发送给配备精确 RTK GPS 的自主地面车辆（AGV）。
4. AGV 导航至目标位置，利用定制的除杂机制将患病植物从土壤中取出，且不会感染附近的植物。

为了设计原型，首先需要了解 AGV 的工作环境。通过实地考察当地的马铃薯田，在 SolidWorks® 中创建了农田的模拟模型。该模型显示，典型的马铃薯田地形崎岖，有深的灌溉沟渠。两个土丘顶部之间的距离约为 60 厘米，植物种植在土丘顶部，任意两株植物之间的平均距离约为 30 厘米。模拟模型中的阴影区域表示需要清除感染植物周围的土壤、植物根系等物质的范围。

graph LR
    A[无人机拍摄图像] --> B[图像分析确定病株位置]
    B --> C[发送位置信息给 AGV]
    C --> D[AGV 导航至目标位置]
    D --> E[除杂机制取出病株]

2 除杂机制的可