锄草机视频

导读：　锄草机视频(共7篇)[我爱发明]锄草机松土机 杂草终结者（发明人张永功）[我爱发明] 20141127 杂草终结者 本期视频主要内容： 兰州红谷的张永功师傅种着几亩菜地，而松土锄草需借助非常原始的工具来完成，费时费力。张师傅为了不让爱人继续受累于繁重的田间工作，发明出了小型的自走式锄草松土机，比市面现有的都要小且轻，妇...

篇一 锄草机视频
[我爱发明]锄草机松土机 杂草终结者（发明人张永功）

　　[我爱发明] 20141127 杂草终结者

　　本期视频主要内容： 兰州红谷的张永功师傅种着几亩菜地，而松土锄草需借助非常原始的工具来完成，费时费力。张师傅为了不让爱人继续受累于繁重的田间工作，发明出了小型的自走式锄草松土机，比市面现有的都要小且轻，妇女老人都能操做的了，抵得上将近十个人工。 （《我爱发明》 20141127 杂草终结者）

　　发明人联系方式：张永功 13309460889

　　《杂草终结者》花絮：说起兰州，不只拉面好吃，这边的有机蔬菜也是销往西部各省，但是在乡村，机械化的程度还远远不够，很多工序依然依靠人力。老张设计的锄草机在当地蔬菜产区还没能让菜农们广泛应用，他为此遗憾，但是却很有信心，一直称呼他的锄草机叫“小家伙”，坚信“小家伙”总能派上大用场。

　　发明说明：本实用新型公开了一种手推式锄草机松土机，包括机架及安装在机架上的手推架和滚动轮，升降轮安装在升降器的下部，机架的下方设有刀架轴，该刀架轴通过轴承和轴承座连接有刀架，刀架上设有旋耕刀[来源:

　　

　　

　　

篇二 锄草机视频
我爱发明开沟机　自走式锄草开沟机 开沟神行侠(发明人刘学忠)

　　[我爱发明] 20141206 开沟神行侠

　　本期视频主要内容： 苹果香甜可口，营养丰富，但种植起来却十分辛苦。果园需要开沟除草，对于大一点的果园，没有足够的人手，费时又费力。刘学忠发明了一种自走式锄草开沟机，集锄草开沟于一体，大大提高了工作效率，为果农们排忧解难。 （《我爱发明》 20141206 开沟神行侠）

　　发明人联系方式：刘学忠 13571246114

　　《开沟神行侠》花絮：刘学忠小学毕业辍学后，15岁放羊，16岁做油漆工。意识到与别人的差距后，他17岁便开始了自学生涯。自学物理，自学机械。2010年，他看到农民们种果树锄草和开沟的麻烦，就开始着手发明自走式锄草开沟机。这几年，刘学忠开办了自己的工厂，繁杂的事务让他的身心都承受着很大的压力。

　　

　　

　　

篇三 锄草机视频
视频公司经典案例

案例：视频概念公司

当视频概念公司的所有人查得·罗万审阅每月利润表时，他只能感叹世事艰辛。从许多方面来说，他是一位成功的企业家，创办并发展了一家不错的公司。但在另一方面，他感觉陷入了一种长期的、无法获胜的状态之中。

（一）查得·罗万的商业背景

查得·罗万上高中时创办并经营了一家草坪服务公司。查得是从用家里的除草机为邻居修剪草坪开始的，后来他购置了设备，雇佣了高中时的三个朋友，为更多的顾客服务。草坪服务公司的利润足以支付查得上大学的学费，并且在四年大学时期，他仍继续经营公司。

查得所学的专业是企业管理。四年级的时候，他开始关注录像带出租企业，这在当时还是一个比较新的行业，他的调查最后形成了一份关于录像带出租企业的研究报告。四年级中期，查得意识到他想开办一个录像带出租商店，并且在家乡的郊外商业区内选好了一个店址。

（二）视频概念公司：头三年

1987年查得毕业后，开始在北卡罗来纳州莱克星顿（大约28000人的小镇）创办了一家录像带出租商店，叫视频概念公司，零售面积200平方英尺，有500盘库存。视频概念起步缓慢，但在六个月之后就有了盈利。查得尝试了一些创新性的营销技术，如家庭送货，租十次后免费一次，在店里买软饮料和爆玉米花并可以同录像带一起送货上门。为了减少企业开办时的费用，查得同父母住在一起并每月仅拿500美元的工资。第一年的利润是64000美元，连同盈余公积金一起

都用来购买更多的录像带。经营了一年之后，查得决定开一家更大的店。

在一个为附近居民服务的小型商业中心里，有一家1000平方英尺的零售店可以利用。查得以他拥有的一些公司的股票为抵押，向银行贷款80000美元。这笔贷款期限为七年，定期支付利息，到期一次性偿还本金。新店有3000盘录像带。查得的全部新录像带都是通过美杰视频公司购买的，这家公司是美国最大的批发分销商之一。为了增加录像带的库存量，查得从一家公司购买了2000多盘二手带，这一家公司是从破产的公司那里购买录像带来重新销售的。以后的两年中，视频概念公司的收入继续快速增长，经营仍旧有利可图。然而，查得还是把所有的利润都用来购买新的录像带。第二年的收入是173000美元，第三年增加到278000美元。

（三）继续增长

在莱克星顿最繁华的商业区，有一家家具零售店准备迁到其在郊外更大的属于自己的建筑物内，这样查得开第三家商店的机会变为现实。这家商店拥有的面积为3000平方英尺，足以展示12000多盘录像带。1990年秋天，查得就与这家商店签订了一项三年的租用合同，并开办了第三家录像带出租商店。视频概念公司现在莱克星顿的三大商业区内都有商店。

视频概念公司新的商店采用开架的方式展示录像带，顾客通过寻找合适的分区（新货、恐怖、科幻、动作、经典等）并沿走廊走动，就可以方便快捷地找到他们想要的电影。由于采用了一套新的电脑软件程

序，使每位顾客结算登记时间减少到不足30秒，既快又方便。此外，这套软件还能提供管理信息，可以查询每一盘录像带的出租时间，每一位顾客租了多少盘录像带和谁租的录像带超期。这一系统使得查得很方便跟踪每日、每周或每月的销售情况。第三家商店和这更有效的经营手段促使视频概念成为一家不断成长并且利润不错的公司。 第二年，三家商店的出租量仍在增长，大多数收入来自于新店。查得继续采用他原来的政策，十次租用之后有一次免费租用，并把每盘每天的租金降到1.99美元，在当地高中集中地开展了几次广告促销活动。

视频概念公司的积极扩张和不断增长的市场份额迫使莱克星顿较差的录像带出租企业退出这一行业。到1991年夏天，查得原来的17家竞争对手仅有6家还在继续经营。查得认为，积极的价格战略，高质量的服务和新上市录像带的精心挑选是他战胜小的竞争对手的主要因素。剩余的6家竞争对手平均库存不足1000盘，没有一个超过1600盘。查得估计，莱克星顿录像带出租业所有商店的1991年年初的年收入总计为600000美元。

全国录像带出租连锁店的增多引起了查得的注意，他参观了附近几个城市竞争对手的商店。在参观过程中，查得主要是看一看其他的录像带出租企业正在做什么，并且了解他应该做什么，以便他的公司更有效率和更有竞争力。虽然他也曾经参观过附近几个城市的百事达的录像商店，但是查得估计百事达商店的年收入至少要达到600000美元才有利可图。正是这一原因，查得相信莱克星顿太小了，不足以吸引

一家大的录像带出租连锁店。他还认为，视频概念公司三家商店的存货之好以及经营的有效性可以同全国任一家连锁店相媲美，包括百事达，他相信视频概念公司在莱克星顿的市场地位很安全

（四）残酷竞争的到来

八月，百事达娱乐公司宣布它将在莱克星顿开一家商店，这是全美最大的录像带出租连锁店。百事达1986年有19家商店，到1991年增加到2829家（1805家为公司所有，1024家是授权经营），总收入大约为12亿美元。百事达商店一般有80000到140000盘录像带，占地面积大约为4000到10000平方英尺。1991年，百事达所有的、刚经营一年多的1248家商店的月平均收入为75000美元。

1991年秋天，百事达在查得主要的视频概念商店所在的那条街成立了一家新店。它以310000美元购买了一片空地，然后租用了一座6400平方英尺的建筑物。这座建筑物是按照它的要求建造的，头三年的租金是每平方英尺8.5美元。建筑物的装修成本，加上录像带，总共375000美元，并且百事达在开业促销上又花了150000美元。总共加起来，百事达为了在莱克星顿这一家商店花了835000美元。与之相比，视频概念开同样规模的商店仅花了200000美元。百事达的经营成本与视频概念的差不多，两者使用的电脑结算设备相似，并且人工成本也大致一样。两个公司的录像带的折旧期限都是12个月。

（五）百事达对视频概念公司的影响

查得决定不进行自己的广告促销，以便对付百事达的开业风潮，但是他的确在每次出租时都添加一本视频概念公司的广告手册。这本手册

中注明，视频概念的租金比百事达的低，视频概念有一个新的、专门为任天堂游戏设立的分区，视频概念是一个家庭娱乐商店（而非X级录像带），并且视频概念是一个当地人所有的商店，它支持当地的学校活动。查得认为，他的低价（1.99美元对百事达的3.5美元）、细心服务的名声以及当地人所有的身份都是针对百事达这一资金雄厚的竞争对手的良好的战略条件。他认为，不应该同百事达的广告预算攀比，也不应在广告中攻击百事达。查得认为，最好的办法就是继续做他做得最好的事，不必理会百事达的经营战略。不过，他还是增加了每一个新推出的录像带的购买量。

在百事达新店开张及其宏大的开业营销活动的影响下，视频概念两个月的收入下降了25%，然后又开始慢慢恢复到以前的水平。在这两个月的时间内，查得更加努力地工作，他对员工进行简短的培训，以便为顾客提供最优的服务。他以前就有员工培训计划，但这次主要是迫于百事达的竞争威胁，并且是为了满足为顾客提供最好服务的要求。这些服务的要点是：当员工为顾客登记结算时，直接告诉顾客在获得一次免费租借之前应租借几次，顾客保存录像带的能力，以及视频概念愿意免费为顾客送货上门（这些服务百事达不提供）。

然而，视频概念公司的销售收入达到每月40000美元之后便停止不前了，连续持续了12个月，仅有一些正常的季节性变化。在这一期间，查得进行了几次促销活动，包括星期一、星期二和星期三的晚上租一赠一，给所有的顾客寄去广告手册，简要介绍视频概念公司相对于百事达的优势以及一张免费的优待券。

篇四 锄草机视频
推式割草机和智能除草机价格

推式割草机和智能除草机价格

5.5马力除草松土机JX1148656500转速WH-BG139割草机JX114884图片

5.5马力除草松土机JX1148656500转速WH-BG139割草机JX114884内容

型号:JX114865

微型旋耕松土机，小型耕地机

微型旋耕松土机是根据丘陵，山区，地块小，高差大，又无机耕道而设计的。适合沙质地、经济物种植的松土、中耕和除草。广泛适用于田间耕作，开沟筑垄，塑料大棚、苗圃，果园，菜园的管理，茶叶等种植作业，具有重量轻，体积小，结构简单，操作方便，易于维修，油耗低。主要用于水稻田和蔬菜地，也用于果园中耕。重型横轴式旋耕机的耕深可达20～25厘米，多用于开垦灌木地、沼泽地和草荒地的耕作。工作部件）包括旋耕刀辊和按多头螺线均匀配置的若干把切土刀片，由拖拉机动力输出轴通过传动装置驱动，常用转速为190～280转／分。刀辊的旋转方向通常与拖拉机轮子转动的方向一致！生产效率高等特点

柴油耕地机

可以将果树下面的硬土壤进行松化，便于施肥．使用此产品可以快速便捷的完成作业，替代劳累繁重的传统耕作方式

3.2马力汽油微耕机 （耕宽：30cm 耕深：10cm） 二冲程净重：17kg

4.5马力汽油旋耕机（耕宽：40cm 耕深： 15cm） 四冲程净重: 23kg

5.5马力汽油旋耕机（更宽；40cm 耕深；20cm）四冲程净重；26kg

7.5马力汽油旋耕机 （耕宽：60cm 耕深：20cm） 四冲程净重：60kg

7.5马力汽油旋耕机（耕宽：60cm 耕深：25cm）四冲程净重：80kg

8马力柴油旋耕机 （耕宽60cm 耕深：25cm）（风冷：186柴油机）【锄草机视频】

9马力柴油旋耕机 （耕宽60cm 耕深：25cm）

10马力柴油旋耕机（耕宽60cm 耕深：25cm）

型号:JX114884

割草机（Lawn mower）又称除草机、剪草机、草坪修剪机等。割草机是一种用于修剪草坪、植被等的机械工具，它是由刀盘、发动机、行走轮、行走机构、刀片、扶手、控制部分组成。刀盘装在行走轮上，刀盘上装有发动机，发动机的输出轴上装有刀片，刀片利用发动机的高速旋转在速度方面提高很多，节省了除草工人的作业时间，减少了大量的人力资源。

结构

割草机又称草坪机，由刀盘、发动机、行走轮、行走机构、刀片、扶手及控制部分组成。由平行四杆升降装置，机架、左右单翼锄草装置，整机调偏装置，梳齿旋转圆锥齿轮增速传动机构和梳齿仿型调深装置组成；效率比人工锄草提高8至10倍，伤苗率低，除苗清洁率高。

分类

按照不同的划分标准，割草机可以有以下划分：

1、按行进分：智能化半自动式拖行式、后推行式、坐骑式、拖拉机悬挂式。

2、按动力分：人畜力驱动、发动机驱动、电力驱动、太阳能驱动。

3、按方式分：滚刀式、旋刀式、侧挂式、甩刀式。

4、按要求分：平地式、半腰式、截顶式。

手持旋转割草机一般配置无刀切割盘，使用高强度尼龙绳作为牧草切割部件，柔性结构，不怕碰到刚性障碍物，使用比较安全，更换也很方便。

割草机的工作方式有往复式和旋转式，它较高的割草效率大大节省了时间，并实现了绿色环保、美化环境的功能，操作简捷、方便、高效，所以被广泛应用。机器小巧，适用于中小型草坪。使用割草机要根据要求，确定剪草后的留茬高度，使用非常方便。

剪草时只能沿斜坡横向修剪，而不能顺坡修剪。现代割草机更利于操作。

篇五 锄草机视频
智能锄草机器人系统设计与仿真_张春龙

篇六 锄草机视频
正确的二次稀释法配制除草剂及施药方法视频详解设计方案

设计方案

（正确的二次稀释法配制除草剂及施药方法视频详解）

一、设计思路：以符合要求的时令种植地块为现场，进行真人真声、实地摄像，作为制作原 材料，辅以视频制作技术，力求达到广大农民朋友“一看着迷、一看就懂、 一用就好”的效果，解决技术问题普及困难的瓶颈。

二、方案执行：

1、场地选择：玉米生长良好的地块，最好3~7片叶之间，杂草草相丰富，草龄适中， 周 边交通方便

2、物品准备：剪刀、胶带、化药盆、水桶（盛满清水）、喷雾器、搅拌器、打药服装（以 上所需最好带公司logo）、三脚架、摄像工具、麦克风、相机、指示牌（乐钻、双赢、 盒装好口杯、瓶装优穗、壶装优穗）等样品

3、场景摄制：

①、样品一一展示，并一一拍成片头备用（助剂溶解可拍成一次，药液溶解举例展 示即可）（着重强调助剂和药液的溶解顺序）（配音字幕：为了广大农民朋友能够更 好的使用由浙江瑞隆生产的“xx”牌除草剂，我公司特组织科技人员深入田间地头， 以实地实景、现场操作的方式将农民朋友比较模糊的二次稀释法配制除草剂的方法 通过视频的形式详细的给大家做一示范演示，希望能帮助大家更好的掌握除草剂使 用技术，获得更好的效果）

正确的二次稀释法配制除草剂的具体步骤如下：

①、溶解药液：用剪刀剪开药液杯体覆膜，将杯内药液倒入已盛有清水的盆中（可 取少量清水涮杯），然后搅拌至盆内液体状态均一为止（配音字幕：用剪刀剪开药液 杯体覆膜，将杯内药液倒入已盛有清水的盆中，可取少量清水涮杯，然后搅拌至盆 内液体状态均一为止）

②、溶解助剂：用剪刀剪开助剂，适速倒入已溶解药液的盆中，并搅拌至手摸不 到颗粒为止（着重强调加入助剂对药效的促进作用）（配音字幕：用剪刀剪开助剂， 适速倒入已溶解药液的盆中，并搅拌至手摸不到颗粒为止，即配制成母液） ③、喷雾器内溶解：往涮洗干净的喷雾器内注入适量清水，半桶即可，然后将已 搅拌均匀的盆内药液倒入喷雾器内，并搅拌，然后往喷雾器内继续加水至满桶，再 次搅拌即完成整个药液配置，这就是完整的二次稀释法配制农药。（着重强调该操作 的每个步骤，需摄制各个细节，其余的样品可以顺带展示摄制，言明操作方法一样） （配音字幕：往涮洗干净的喷雾器内注入适量清水，半桶即可，然后将已搅拌均匀的 母液倒入喷雾器内，并搅拌，然后往喷雾器内继续加水至满桶，再次搅拌即完成整 个药液配置，这就是完整的正确二次稀释法配制除草剂的过程。）

④、施药方法：此步骤要举例说明全田喷雾和半定向喷雾的不同并演示，还要顺带 阐明避开高温施药，单一农药施用的问题（混掺农药的弊端）（配音字幕：众所周知， 这样的施药方法就是广大农民朋友所熟知的定向喷雾方法，节省农药但浪费时间； 浙江瑞隆生产的乐钻（双赢、好口杯、优穗等）由于添加了独有进口安全助剂，对 玉米高度安全，可以做到像这样全田喷雾，既省时又省力。

⑤、效果的记录和对比：本步骤需摄制施药前地块杂草情况、施药三天杂草变化、 施药一周杂草变化、施药两周左右杂草变化（如果恶性杂草死的比较有代表性，可 用镜头特写并展示，香附子可以拔出死亡全株）

三、后期处理：配音、字幕、剪辑及动画制作.

篇七 锄草机视频
智能高效株间锄草机器人研究进展与分析

第31卷 第5期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.5

2015年 3月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2015 1

·综合研究·

智能高效株间锄草机器人研究进展与分析

陈子文，张春龙，李 南，孙 哲，李 伟，张 宾

（中国农业大学工学院，北京 100083）

※

摘 要：非化学方式除草是摒弃除草剂、生产有机农产品的前提，传统的中耕锄草机主要解决行间锄草，由于株间苗草集聚，机械锄草难度较大，目前主要依靠人工，劳动成本高且效率低。智能株间锄草机器人是一种能够实时识别作物行和苗草信息，并能控制株间锄草刀高速作业的自动锄草装备，具有智能、高效、环保等特点，可大大减少劳动力，提高锄草效率，降低锄草成本。该文主要对近年来国外研究较为成熟的株间锄草机器人进行介绍，概述了中国该方面的研究进展，对苗草信息获取、对行、锄草装置、驱动方式、时速等几个技术点进行分析和比对，提出了如何提高信息获取速度，增强系统实时性，以及如何改进机器视觉标定方法，提高苗草定位准确性是苗草信息获取技术存在的关键问题，强调了锄草装置在系统中的重要性；针对不同形态作物、不同土质土壤研制针对性强、锄草效果好的锄草装置是锄草机器人的基础，同时由于系统集成性及动力系统与速度匹配仍无法满足田间高负载、高速的锄草作业要求，因此加强该方面研究力度，研制使用性强、效率高的株间锄草机器人仍是中国的研究重点和方向。最后，提出多传感器融合、模块化、小型化的株间锄草机器人将是未来发展趋势，是实现中国农业有机、精准、高效生产的重要依据。 关键词：机械锄草；机器人；机器视觉；株间锄草；精准农业；关键技术 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2015.05.001

中图分类号：TP242.6 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-05-0001-08

陈子文，张春龙，李 南，等. 智能高效株间锄草机器人研究进展与分析[J]. 农业工程学报，2015，31(5)：1－8. Chen Ziwen, Zhang Chunlong, Li Nan, et al. Study review and analysis of high performance intra-row weeding robot[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(5): 1－8. (in Chinese with English abstract)

0 引 言

随着人们对食品安全要求的提高及可持续发展的需求，有机农业生产及农产品越来越受到人们的关注。除草是农业生产中的重要环节，根据是否使用化学药剂将除草大体分为化学除草、非化学除草及其两种方式的结合[1]。根据除草执行机构是否与土壤产生接触将非化学除草又分为土壤接触（soil engaging）和非土壤接触（non-soil engaging）2种方式，其中人工锄草和机械锄草为土壤接触方式；火焰除草、高温除草、电力除草、辐射除草、地膜除草等为非土壤接触方式。机械锄草能够满足有机生产系统及人们对食品安全和环境保护的要求，相比其他非化学除草方式，可增加土壤的曝光和水分的渗透，产生很多对土壤本身积极的影响[2]。1999年Laber[3]定义了经典的锄草三原则：1）可行性原则：耕作在作物行间进行；2）物理原则：土壤覆盖杂草、杂草根茎被切断、杂草被连根拔起；3）生理学原则：减小光合作用、减少水分传送。其中原则二可作为机械锄草效果的衡量标准。 收稿日期：2015-01-15 修订日期：2015-02-10

基金项目：先进制造技术领域国家“863”课题（2012AA041507）；现代农业技术领域国家“863”课题（2013AA102406）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（2013XJ004）

作者简介：陈子文，男（汉族），内蒙古包头人，博士生，主要从事农业机器人方面研究，Email：chenziwen_0309@163.com

※通信作者：李 伟，女（汉族），教授，博士，博士生导师，主要从事农业机器人及机器视觉方面研究，Email：liww@cau.edu.cn

传统的中耕锄草机主要解决行间锄草的问题，相对

行间杂草，株间杂草更接近作物[2]，并将株间分割成不连续的区域，因此机械株间锄草更加困难，目前主要依靠人工。智能高效锄草机器人可同时对株间和行间进行混联锄草，具有智能、高效、环保等特点。该文主要介绍了国内外的研究进展，对其关键技术进行分析，并对株间智能锄草机的未来发展趋势进行展望，最后提出该方面存在的主要技术问题及发展思路与建议。本研究为智能株间锄草技术提供依据，对于提高有机农业生产作业效率、减小人工劳动力和作业成本具有重要意义。【锄草机视频】

1 智能株间锄草机器人研究进展

智能株间锄草技术的研究多见于欧洲，原因是其政府对除草剂使用的限制，并规划在2005年前将5%～10%的土地实现有机种植，同时日益增加的市场需求也促进了该技术的发展[4]。近年来，美国、日本、加拿大以及中国等国也相继开展株间智能锄草的研究。 1.1 国外研究进展

2002年瑞典哈尔穆斯塔德大学的Aastrand等研制了一种基于机器视觉的锄草机器人移动平台[4]，主要针对杂草密度较大和作物与杂草大小一致2种复杂情况进行作物和作物行识别算法研究。其利用2套视觉系统，灰度视觉系统主要用于识别作物行结构并通过梯形导向机构控制机器人沿作物行运动，大田试验表明其导航误差为±2 cm；彩色视觉系统用于识别作物行内的单棵作物位置并控制锄刀锄草。

2

农业工程学报 2015年

2003年英国克兰菲尔德大学的Home研制了一种摆动株间锄草系统，该系统是基于Hague研制的自动导航车搭建 [5]，如图1所示。其采用单彩色相机视觉系统对作物和作物行进行识别定位，摆动锄刀机构可同时对2行作物的株间和一个行间区域进行锄草，整个机器由液压提供动力。田间试验表明平均株距为300 mm，前进速度在4 km/h以下时锄草效果良好，8 km/h时有17%的作物根区域被锄刀入侵[1-2]。虽然该机距实际应用还有一定差距，但为智能株间锄草技术奠定了基础。

图1 基于自动平台车的株间锄草系统

Fig.1 Autonomous vehicle with intra-row weeding system

丹麦皇家兽医和农业学院的Griepentrog等于2006年设计并优化了基于GPS的电液锄刀控制系统。株间锄草样机由德国的奥斯那布鲁克大学和Amazone Werke公司联合研制，如图2。采用GPS地理种子地图信息技术进行作物识别和定位，通过控制八爪齿摆线锄刀的轨迹切换动作，实现避苗锄草，并基于GPS和倾斜传感器融合技术对机器相对作物行横向偏移量进行采集，控制液压横移机架横向运动，使锄刀实时沿作物行运动。试验表明GPS和其他传感器融合使用可以提高系统的稳定性和准确性[6-7]。

1.液压马达和减速器 2.摆线锄草刀 3.平行四边形仿形机构 4.GPS天线 5.液压横移机架 6. 地轮

1.Hydraulic motor and gearbox 2.Cycloid weeder 3.Parallelogram height control 4.GPS antenna 5.Hydraulic side-shift frame 6.Ground wheel

图2 基于地理信息控制的摆线爪齿除草机器

Fig.2 Cycloid hoe weeding machine based on geo-referenced

control

英国克兰菲尔德大学和佳福德农机公司联合研制了转盘式株间锄草系统[2]，如图3所示。该机器前置于拖拉

机，由液压驱动。前置视觉系统立即寻址作物苗位置，通过计算当前作物苗与锄刀的相位误差，伺服控制锄刀旋转。其采用可自主对行的横移机构，其包括横移机架和导向轮机构，在视觉导向系统的控制下，通过控制导向轮的转向，使锄草刀实时跟随作物行运动[8-9]。试验表明锄草率在60%以上。

图3 株间锄草机器人 Fig.3 Intra-row weed control robot

2011年西班牙塞维利亚大学的Pérez等研制了一种基于GPS的株间锄草系统，其由全自动株间锄草刀路径控制系统和实时动态差分全球卫星定位系统（RTK -GPS）组成。该系统采用地理种子地图信息进行作物定位，通过RTK-GPS系统可引导机器沿作物行前进，导航平均位

置误差为0.8 cm[10]，

试验表明RTK-GPS可提高株间锄草系统的准确性和稳定性。

美国伊利诺伊大学的Cordill等针对玉米开发了一种株间锄草机器人[11]。采用激光传感器组作为作物检测装置，通过电机控制对称锄刀沿正弦波轨迹避苗或锄草，并采用2组互成角度的激光传感器对机具横向偏移量进行检测。机器后置于拖拉机，如图4所示。试验表明激光传感器实现了对玉米作物的识别及机器相对作物行偏移量的检测，且降低了机器成本，但识别系统受禾本科杂草的影响较为严重。

图4 机械锄草机器

Fig.4 Mechanical weeding machine

意大利比萨大学的Peruzzi等于2012年研制了一款机械-火焰智能锄草机器人[12-13]。机器后置于拖拉机，作业幅宽3 m，可对4行作物同时进行锄草，锄草机构由火焰燃烧器、鹅脚型铲及L型铲组成，火焰燃烧器布置在作物两侧，喷出的火焰对准株间区域，鹅脚型铲布置于

第5期 陈子文等：智能高效株间锄草机器人研究进展与分析

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行间中央位置，L型铲置于两侧，见图5。采用机器视觉进行作物行定位和杂草密度识别，根据不同区域的杂草密度控制液化石油气（LPG）的压力实现除草火焰精准可调。通过液压主动导向轮实时纠正机器相对作物行的横向偏差[14]，由于火焰除草特点，该机器不需要对单个作物进行精准定位，只需要检测杂草的密度，但是火焰除草针对的作物较为有限[15-16]。

图5 机械-火焰锄草机

Fig.5 Mechanical-thermal weeding machine

2014年西班牙塞维利亚大学的Pérez等设计了一款协作株间锄草机器人（Co-robot[17]），图6所示，利用人类的视觉系统配合机器人共同完成株间锄草的任务，其目的在于开发一款锄草效率高于人工且成本低的株间锄草系统[18]。其将预先编好的作物间距模板信息配合实时里程数据作为锄草铲运动控制输入量，机器大部分状态处于自动工作状态，人可观测锄草情况，并操纵手柄对作物与锄刀相对位置、保护区大小及株距进行实时修正。锄草评估试验表明1.2 km/h为最佳的工作速度，8 h连续作业伤苗率为0.5%。协作锄草机器人大大降低了锄草机器人研制成本和时间。但是由于一个人只能观察一行作物的锄草情况，因此该机器面向小面积种植农户。

图6 协作株间锄草机器人

Fig.6 Co-robot for intra-row weed control

1.2 国内研究进展

国内在智能株间锄草机方面研究起步较晚，现阶段主要以研究部分关键技术为主。

苗草信息获取方面，华南农业大学的胡炼等提出了一种基于机器视觉作物识别和定位方法，采用像素累加

曲线、曲线标准偏差和正弦波曲线综合获取作物的位置信息，试验表明该方法可适应不同天气及不同作物，棉花识别率为95.8%，生菜识别率达100% [19]。中国农业大学的张春龙等提出基于机器视觉的最小耗时最大包容准确度的作物信息获取方法，试验表明该方法检测平均误差为±5 mm，平均耗时小于20 ms[20]。中国农业机械化科学研究院的毛文华等采用基于多特征的田间杂草识别方法，通过颜色、位置、纹理等特征识别株间或行间杂草，通过形态特征处理误识别的杂草，该方法识别率为

89%～98%，耗时为157～252 ms[21]。

导航定位研究方面，中国农业大学的陈艳等采用无迹卡尔曼滤波器构建了基于GPS和机器视觉多传感器组合导航定位系统，获得x，y方向标准偏差分别为2.43、0.07 mm，提高了导航准确度和稳定性[22]。上海交通大学的周俊等基于卡尔曼滤波思想融合各传感器的观测值提出了预测跟踪控制方法，解决了视觉系统为主的计算耗时导致状态回馈滞后的问题[23-24]。株间锄草装置及运动控制方面，胡炼等研制了一款爪齿株间锄草装置，通过控制轨道切换，使爪齿锄刀实现避苗锄草，试验表明伤苗率小于8%[25]，并提出了基于PID控制器的余摆运动锄刀控制算法，采用MATLAB对控制算法进行仿真，分析锄刀结构参数对覆盖率的影响[26]。江苏大学的张朋举等设计了用于株间作业的八爪式机械锄草装置，采用电磁铁控制爪齿锄刀运动轨迹的切换，通过运动仿真优化装置

参数使伤苗率小于10%

[27-28]

。中国农业大学的黄小龙设计了一种旋转盘株间锄刀，通过轨迹模拟得到最大覆盖率和最小入侵率的锄刀外形参数，田间试验锄草率为

88.6%，伤苗率为1.6%[29]

。

2 智能株间锄草机器人关键技术

根据国内外智能锄草机研究进展，总结株间锄草机器人的关键技术点并进行分析。 2.1 对行技术

对行技术（steering/lateral control），或行跟踪技术row following），是指控制机具或拖拉机实时沿作物行方向运动，且锄刀相对作物行的横向偏差应控制在不会伤害作物的范围内[30-31]。对行分为人工对行和自动对行，人工对行主要依赖于拖拉机驾驶员的驾驶技术。自动对行技术分为锄草机载体导航技术和锄草机自主对行技术。锄草机载体导航技术主要依赖GPS或机器视觉对载体进行路径规划和导航。GPS系统采用“双导向”方式，即在锄草机具和拖拉机上都装上GPS天线，从而可以分别对锄草机和拖拉机进行导向，如今Trimble®、AgGPS®、TrueTrackerTM 等公司都成功研制出可用于行间锄草机上的GPS双导向系统[32]。锄草机自主对行技术使用主动横移装置对机器相对作物行的横向偏差进行实时补偿，横向偏差可通过机器视觉和GPS获得。目前这方面的研究主要集中于机器视觉对作物行的动态识别，Tillett等采用扩展卡尔曼滤波（EKF）器对机器视觉及其他传感器数据进行融合，预测并控制移动平台的运动[33]，Marchant

（

4

农业工程学报 2015年

使用哈佛变换对作物行进行实时跟踪[34-35]，Sogaard等采用图像免分割方法实现对作物行结构识别[36]，Frank Poulsen Engineering Aps公司采用机器视觉实现了锄草机器人自动对行[32]。

2.2 苗草信息获取技术

根据国内外研究现状，将苗草信息获取技术总结为3类：机器视觉技术、地理信息系统（GIS）技术和近距离传感器实时检测技术。杂草和作物的辨别主要依靠机器视觉技术实现。

机器视觉技术是通过实时采集、处理、分析图像，辨别作物与杂草，并计算作物的位置信息。机器视觉优点在于在大田现场环境下可以对作物和杂草进行实时识别和定位，精度较高，硬件成本相对较低[37]。缺点是视觉信息会受到光线、作物出现、阴影、缺失作物、作物大小、杂草密度、机械振动等其他因素的影

响[8,10,32]。

目前主要通过3个视觉特性对作物物种进行鉴别：生物形态，光谱特征及视觉纹理[38-39]。

GIS是结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学的一门综合学科。采用装配GPS的播种机或移栽机记录每棵作物的位置信息，整合并绘制成地理种子地图

geo-referenced seed map[2,33]）

。图7[11]为基于地理种子地图的株间锄草系统流程图，作物GPS坐标配合里程值信息对作物位置进行实时跟踪，并控制株间锄刀相应动作。GIS方法对作物定位不会受到外界因素的影响，提高了定位精度[6,10]，但该方法使用前需绘制地理种子地图，由于地图绘制与锄草作业为不同时间段，因此锄草作业现场出现的新问题无法及时获取，且该方法增大前期投入成本，对机器配套使用提出更高要求，该系统对里程器的要求大大提高。

近距离传感器检测技术主要是通过使用近距离传感对作物进行识别和定位，常见的近距离传感器有红外线传感器、光电传感器[40]、激光发射-接收传感器[11]、颜色传感器[30]、X射线[41]等。此类传感器的优点是成本较低，操作方便，系统简单。但该类传感器只有当作物靠近时才能检测出来，因此无预判功能；且对机器响应速度提出更高要求；同时机器前进速度受到限制。Cordil应用激光传感器进行玉米检测，受控制算法处理数据的限制该机器的最大工作速度为0.1 m/s[11]。

选取外界因素影响、预判能力、现场性、精度、成本5方面对3种苗草信息获取方法进行比较，其中作物大小、杂草密度及光线和阴影被视为外界影响苗草信息获取的因素，采用GPS方式的敏感度最低，不受外界因素影响，机器视觉受影响较大。预判能力是指该方法是否对苗草位置信息获取有预判和跟踪功能，相对其他2种方式，机器视觉可实时采集动态图像，获得当前任意时刻的苗草位置信息，具有预判能力。现场性是衡量该方法对锄草现场出现的新问题是否能够及时获取，如作物缺失或被移位。5方面对比结果见表1，该表为研究苗草信息获取方法的选择提供依据。

图7 基于种子地图的株间锄刀控制流程图

Fig.7 Flow chart of intra-row hoe path control based on seed map

2.3 锄草装置

锄草末端执行器的性能直接影响锄草的效率。耙和铲仍然是人工锄草的主要工具，中耕除草提高了锄草效率，但只能清除行间杂草。根据株间锄草装置是否有动力源可分为被动锄草装置和主动锄草装置[42]。被动株间锄草装置包括指状锄草刀（finger weeder）、弹性锄草齿（torsion weeder）、垂直轴刷式锄草刀[43-44]等，当作物相对杂草更健壮时，采用被动锄草能满足锄草要求，同时成本低。主动株间锄草装置可实现避苗和锄草动作，根据其运动形式分为摆动式、旋转式及2种方式的混合。其中摆动式主要由液压缸或气压缸带动锄刀进行往复运动，根据摆动轴线的位置，可分为左右摆动和上下摆动；旋转式根据旋转轴位置分为垂直轴旋转和水平轴旋转，垂直轴旋转方式包括带豁口锄刀、爪齿摆线锄刀等。图8为常见的几种主动株间锄草装置。图8a为Dedousis[45-46]设计的带豁口旋转锄草刀，并首次提出了旋转避苗的思想，通过改变豁口的大小，可以改变作物保护区的大小。图8b是Home设计的一款株间行间混联锄草装置，该装置巧妙地采用槽凸轮机构，将连续旋转运动转化为锄刀往复摆动[1]。图8c为Bontsema[47]等设计的株间水平旋转锄刀，由液压马达驱动，装置由30 cm旋转盘、2个锄刀和弹簧组成，在离心力和弹簧拉力作用下，通过控制装置转速使锄刀向旋转盘外打开或向内收回。图8d为Eversman[48]设计的经济型锄草刀，采用气压缸带动锄草刀柄进行摆动。图8e是德国的奥斯那布鲁克大学和Amazone Werke公司联合研制爪齿摆线锄刀[31]

，这种锄草刀可用于株间和行间混联锄草，整个装置包含8个金属指状锄刀，其中分为独立运动指和不动指，独立运动指可以选择2种不同的轨道使其拥有避苗和锄草2个位置状态。

（【锄草机视频】

第5期 陈子文等：智能高效株间锄草机器人研究进展与分析

5

根据不同锄草装置的运动特点，总结出其优缺点，见表2。

表1 苗草识别定位方法比较

Table 1 Comparison of different information acquisition methods

方法 Methods 机器视觉 Machine vision

GPS 近距离传感器 Proximity sensor

作物大小 Crop size 有 无 有

外界因素影响

External factors influence

杂草密度 光线、阴影 Weed density Light, Shadow

有 无 有

有 无 无

预判功能

Anticipation function

有 有 无

现场性 Scene situation

很好 无 好

精度 Precision 高 很高 中

成本 Cost 中 高 低

图8 主动株间锄草装置

Fig.8 Active tools for intra-row weed control

表2 株间锄草刀分类及优缺点比较

Table 2 Classification and comparison of intra-row weeding tools

锄刀分类

Weeder classification

左右摆动

摆动式 Swing type

上下摆动 水平轴旋转 带豁口盘垂

状锄直

刀 轴旋爪齿转 摆线

锄刀

举例（设计者）

Example Eversman[47][图8d]、Home[1][图8b]

优点 Advantage 摆动幅度小、覆盖率高、控制简

单 控制简单

缺点 Disadvantage保护区不可

变 摆动幅度大、覆盖率较低、保护区不可

变 抛土严重 需要精准控

制 覆盖率低、维修频率高、成本大、需要精准控制 多动力源、成本大、维修频

率高

Sarl Radis[2]

Bontsema [46][图8c] Dedousis[42][图8a]、

黄小龙[29] Amazone Werke[31][图8e]、胡

[25]炼

控制简单 成本低、运动平稳、覆盖率高

2.5 工作速度

锄草机器人工作时速是机器性能指标之一，直接反映机器的锄草效率。主动株间锄草装置工作时会产生从行间进入株间的动作，该动作的速度方向与前进速度方向垂直，当前进速度越大时，锄刀运动也越快，因此对机器硬件提出更高要求，需要其具有更快的响应速度，同时运动速度过快将引起土壤的剧烈移动，土壤被掀起或抛甩都有可能对作物造成伤害。因此设计株间锄草机时选择合适的工作速度，既能满足高效的锄草要求又能减小对作物的伤害及甩土情况，同时降低机器的成本。但目前还未见到株间锄草最佳工作速度的相关研究。

旋转式 Rotation type

3 智能株间锄草机器人的发展趋势

通过智能株间锄草机器人国内外研究现状的分析和关键技术点的比较，结合精准农业发展的趋势，将智能株间锄草机的发展趋势总结为以下几点：

1）多传感器融合技术的应用

3种主要的苗草信息获取方法发展都较为成熟，但是每个技术都存在其优势和劣势，3种技术的相互融合具有取长补短的作用，可大大提高作物识别定位系统的准确性、稳定性及可靠性。GPS和机器视觉融合技术被视为最有前景的方法[2,24]。

2）向模块化趋势发展

模块化使机器研制和使用变得更加灵活，更加适应非结构、多变的农业生产过程。针对不同的需求，如不同作物行、不同作物、不同土壤等，相应的改变模块功能单元，从而便捷快速地适应农业生产的使用需求。

运动平稳

混合式 Hybrid type

Aastrand[4]

锄草效果好

2.4 驱动方式

锄草执行机构驱动方式主要有液压驱动，气动，电动3种。由于液压驱动输出扭矩大、相同功率装置质量轻、可实现无极变速及拖拉机都具有液压输出等优点，被广泛用于农用机械上。电动和气动具有更快速的响应速度，但能源依然是一个问题，蓄电池的续航能力无法满足大田农业作业时间和作业环境的要求。

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