弧齿往复式稻田株间自动避苗除草装置设计与试验

王 奇 周文琪 唐 汉 马骁驰 王金武 佟 童

(1.东北农业大学工程学院， 哈尔滨 150030；2.黑龙江省农业机械工程科学研究院佳木斯农业机械化研究所， 佳木斯 154000)

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有机农业要求种植业在生产中完全或基本不施用人工合成的肥料、农药和除草剂，具有提高土壤肥力、增加土壤微生物种类和数量、降低资源浪费和环境污染等优点[1-7]，这也对农田除草作业提出了更高要求[8]。机械除草是实现有机农业的有效技术措施，近年来水稻行间除草技术与装备得到广泛研究和应用，并取得了较好的效果[9-14]。由于水稻植株特性及水田环境的复杂性，使稻田株间杂草难以采用机械方式去除[15]，因此影响了水稻植株生长，降低了水稻产量和品质[16-18]。

按照结构形式，水稻株间被动机械除草装置可分为对转式、固定弹齿式和弹性耙齿式[19-22]。除草装置根据除草期水稻和杂草根系物理特性差异，合理配置关键部件作业深度，被动去除株间杂草，但在苗带范围内均存在漏除现象，通常漏除区域为稻苗两侧6～10 cm。吴崇友等[14]研究的主动摆动除草刀齿和王金武等[23-24]研究的主动式螺旋弹齿株间除草盘，通过关键部件的主动往复摆动和回转能够实现株间全幅除草，但是均不具备对植株的识别和定位功能，存在伤苗现象。为了降低机械除草造成的伤苗率，机械视觉和自动控制等技术和方法已应用于中耕除草装备中[25-27]，但相关研究主要集中在基于作物行的视觉导航方面，单一的自动控制需要较理想的作业环境才能实现精准避障，目前鲜见根据稻株位置精确控制除草工作部件而进行株间除草作业的研究。……