CN104737653A - 农地轨基自动耕作装置 - Google Patents

Abstract

农地轨基自动耕作装置，包括底盘、作业平台及其升降机构、中间和外挂平台梁、控制装置、通讯模块、监控器、可移动电气连接界面，其特征是所述通讯模块、监控器、可移动电气连接界面和有关的机械手通过接口电路与主控计算机信号连接；自动耕作装置在农地中的田轨上移动并通过可移动电气连接界面保持与外界的电气连接。实施本发明可在2020年实现农产品比2013年增加50%、有机食品的比重提升至75%、使我国率先实现农业现代化、土地的价值增加导致农村养老问题在2016年得到解决、土地产出增加和新增大量耕地、到2020年实现每户一套占地200平米住房并且森林面积占国土三分之一使我国成为最宜居、幸福指数最高的国家之一。

Description

农地轨基自动耕作装置

技术领域

 本发明涉及农地轨基自动耕作装置。

背景技术

上海地区一亩地一年种一季稻一季油菜除去种子肥料机器收割等成本纯收入700多元，相当于一个星期打工的收入。蜗轮确保我国的粮食安全必须解决谁来种地的问题；我国推进城镇化，也必须解决谁来种地的问题。

发明内容

本发明的目的是要提供在农地轨基自动耕作装置。

本发明实现其目的所采用的技术方案：设计制造并在农地中安装田轨，田轨还可以用于隔离两侧田间的水。还可以令田轨含有嵌入安装或者附加安装的流体管道及其与外界连通的输入输出端口；通过向所述流体管道的输入输出端口可以实施对农地的灌溉和排涝。

设计制造并在农地中安装旁站电力线，还可令旁站电力线的壳体为导电材料制作、与大地电气绝缘并与一个电围栏电源电气连接，用作电围栏防止兽害和限制牲畜活动范围； 

建设带田轨的农地，所述农地包括各种生长植物的地表，譬如水田、水浇地、旱地、梯田和坡地、丘陵地带、荒地、山地和单层大棚；建设包括连片成方和建设梯田坝横平竖直的梯田。在农地中设置田轨、将既有梯田坝改造成可以行驶轨基可移动光伏发电系统和/或者自动耕作装置的田轨并设置沿田轨布置的电杆和旁站电力线。平行双田轨笔直或者弯曲，可以相互衔接增长；可以呈螺旋状绵延布置于梯田或者山坡上并且沿前进方向带坡度；东西向布置或者其它方向布置；田轨含有与设置于农地中的垫块和桩柱的安装界面并具有平直、连续和光滑的负荷表面；田轨布置于固定或者非固定的地基上；所述固定地基包括夯实的土地或者由其它材料构成的基础；非固定地基包括与田轨牵连的块状物；所述一组两条田轨之间的平行度误差小于30毫米。

本发明各种涉及主控计算机的装置还涉及相关软件，涉及模拟传感器的装置还涉及对模拟传感器的扫描时间设置，这些内容可以利用现有技术加以实现。

制造农地轨基自动耕作装置，包括安装有两排轮组总成的底盘、作业平台、连接底盘和作业平台的四个负荷均布的作业平台升降机构、设置于作业平台上的一组每组一根以上中间平台梁、处于作业平台两边外侧的两组每组一根以上外挂平台梁、计算机控制装置、通讯模块、监控器、与田轨一起布置的旁站电力线和与旁站电力线电气连接的可移动电气连接界面；轮组总成包括含有一个以上滚轮的轮组、轮组驱动装置和轮组转向控制装置；作业平台升降机构包括一个升降丝杆机构和一个蜗轮蜗杆机构；升降丝杆机构包括一根升降丝杆和一个与升降丝杆配合的丝杆螺母；蜗轮蜗杆机构包括一根电动蜗杆和一个与电动蜗杆啮合的蜗轮；所述四个蜗轮和丝杆螺母一体制作并各自通过一个转动副机构与作业平台连接；电动蜗杆转动带动升降丝杆作相对作业平台的运动并使作业平台上升或者下降；各平台梁上布置有一个以上由不同部件构成的各种机械手，其特征是所述轮组总成、电动蜗杆、通讯模块、监控器、可移动电气连接界面和有关的机械手通过接口电路与主控计算机信号连接，使所述轮组总成、作业平台和各机械手的状态根据主控计算机的相关指令变化而变化；所述自动耕作装置通过农地中的田轨向地面传递重力或者在农地中的田轨上移动并通过可移动电气连接界面保持与外界电力网的电气连接。

还可以采用滚轮自动对中控制子系统和底盘平衡自动控制子系统；

滚轮自动对中控制子系统用于滚轮在田轨上行驶过程中产生偏差时进行纠偏，其包括安装有两排轮组总成的底盘和设置于轮组前后的田轨表面摄像头；轮组总成包括含有一个以上滚轮的轮组、轮组驱动装置和轮组转向控制装置；轮组转向控制装置包括连接底盘和轮组的轮组转动副机构、安装于底盘上的轮组转向电动蜗杆和与轮组连接并与电动蜗杆啮合的轮组转向蜗轮；轮组转向电动蜗杆转动带动轮组转向蜗轮和轮组转动；轮组转向电动蜗杆通过其接口电路与控制计算机信号连接；其状态根据田轨表面摄像头的输出状态改变而改变并保持四个轮组始终处于合适的状态；

滚轮自动对中控制子系统图形识别应用程序编制概要：判断田轨的状态包括有没有异常和是否有拐弯及拐弯的有关参数并给出当前一段田轨的中心线位置、判断滚轮的位置及状态包括给出当前滚轮的一段对应中心线及其与田轨中心线的偏差；如果滚轮的中心线与田轨的中心线发生偏差则根据左右两条轨道存在的偏差性质判断是否需要纠偏，因为如果是田轨的平行双度在允许范围内的偏差也会形成滚轮对田轨的偏差，但这不能通过纠偏来克服并且是允许的；如果认定需要纠偏则通过调整相关轮组的转向进行纠偏，譬如某一轮组向左偏差就令轮组转向控制装置设施实施一次向右转弯来纠偏，如果所述偏差被纠正则停止纠偏，如果还存在偏差并且需要继续纠偏则再实施一次相应的转弯直至偏差被纠正；相关的现有技术包括在钢板上用粉笔画一条曲线，就可以令自动焊割机跟踪所述曲线进行焊接或者切割；利用现有技术可以不用付出创造性劳动实现包括程序编制在内的滚轮自动对中控制子系统。

底盘自动平衡控制子系统用于克服田轨两条轨道的高度或者平整度误差使轨基自动耕作装置能顺利工作，其包括底盘、四组通过轮组升降机构与底盘连接的轮组、设置于底盘上的底盘水平倾角传感器；轮组升降机构包括一个升降丝杆机构和一个蜗轮蜗杆机构；升降丝杆机构包括一根升降丝杆和一个与升降丝杆配合的丝杆螺母；蜗轮蜗杆机构包括一根电动蜗杆和一个与电动蜗杆啮合的蜗轮；所述四个蜗轮和丝杆螺母一体制作并各自通过一个转动副机构与底盘连接；电动蜗杆转动带动升降丝杆作相对底盘的运动并使设置于升降丝杆底部的轮组上升或者下降；底盘水平倾角传感器负责监测底盘前后方向和左右方向的倾斜，其技术方案可以参考包括现有技术智能手机中负责自动旋转屏幕控制的水平倾角传感器技术在内的水平倾角传感器技术；底盘水平倾角传感器通过接口电路与主控计算机信号连接，底盘的水平状态根据底盘水平倾角传感器和各轮组负荷传感器的输出状态改变而改变确保底盘始终处于水平误差足够小的状态。

综上，令底盘发生右面比左面高的倾斜时传感器输出为正、底盘发生右面比左面低的倾斜时传感器输出为负、底盘的水平倾斜小于允许值时水平传感器输出视为零，则底盘自动平衡控制子系统应用程序编制的概要为：当底盘左右方向的水平传感器输出为正时，调节右前轮组升降丝杆上的丝杆螺母和/或者右后轮组的丝杆螺母使底盘下降直到左右方向的水平传感器输出刚好为零；当左右方向的水平传感器输出为负时，调节右前轮组的丝杆螺母和/或者右后轮组的丝杆螺母使底盘上升直到左右方向的水平传感器输出刚好为零。

同理，底盘自动平衡控制子系统也可以在底盘发生前后倾斜时实现对前后倾斜的调整使之恢复水平状态；此时，平衡调节包括左、右前轮的丝杆螺母和左、右后轮的丝杆螺母，这可以通过使左、右面的两个的丝杆螺母相向而行进行调节来完成。

实际上，底盘大多数的倾斜既包括左右方向的倾斜也包括前后方向的倾斜，相关的的各丝杆螺母需要进行关于左右方向和前后方向调节参数的叠加并一次完成调整。

主控计算机对底盘水平倾角传感器接口电路的扫描时间周期范围优选为5至20毫秒；当所述扫描周期为10毫秒、对应的自动耕作装置时速6千米/时，则一个扫描周期所述自动耕作装置移动了约16毫米。

上述滚轮自动对中控制子系统和底盘平衡自动控制子系统也可以用于其他设施包括轨基运输车和导轨喷药车。

设计制造轨基运输车，所述运输车包括底盘、车身、计算机控制装置、通讯模块、监控器、可移动电气连接界面；所述轮组总成、通讯模块、监控器和可移动电气连接界面通过接口电路与主控计算机信号连接，所述自动耕作装置通过农地中的田轨向地面传递重力或者在农地中的田轨上移动并通过可移动电气连接界面保持与外界电力网的电气连接。

设计制造采用在单根轨道上行驶的单轨轨基微型自动耕作装置，其包括作业机械手和与旁站电力线连接的电气连接界面，并且其底部只设置有前后两个带轮缘和内置驱动装置的滚轮；单轨轨基微型自动耕作装置在实施喷药作业、驱鸟作业和通过遥控终端进行巡视时速度快，功耗可以小于200瓦。

还可以在底盘上设置钩板抓住田轨以便使所述自动耕作装置与田轨结合为一体，或者采用加强螺钉临时旋入地下来增强所述自动耕作装置的稳固性。

某些情况下包括牧场，还可以不采用田轨，但仍然需要旁站电力线，直接在农地即牧场上行驶自动耕作装置。

制造一个轨基自动耕作装置计算机控制子系统，包括主控计算机、与主控计算机信号连接的储存器件、通信模块及其接口电路、卫星定位模块及其接口电路、无线广播接收模块及其接口电路、人机界面及其接口电路和机壳，还包括电力线检测装置接口电路和监控器接口电路；所述主控计算机包括本地计算机和通过信号接口连接的远程计算机。所述主控计算机的主控电路、储存器件、通信模块接口电路、卫星定位模块接口电路、无线广播接收模块接口电路、人机界面接口电路、电力线检测接口电路和监控器接口电路通过总线实现信号连接。

有益效果：

1.本发明很好回答了如何保障我国的粮食安全和食品安全这个属于我国全社会核心关注的重大问题之一；全力实施本发明可以在2020年实现农业的农产品产出比2013年增加50%、有机食品的比重提升到全部食品的75%，并使我国在全球率先实现农业现代化；农业人口的收入持续大幅度增长，土地的价值增加导致农村养老问题在2016年得到圆满解决；还因为土地产出增加和通过开荒建设新增大量的耕地面积，到2020年有可能实现每人宅基地67平方米甚至每户一套占地200平米住房的水平并且森林面积占国土三分之一使我国成为世界上最宜居、幸福指数最高的国家之一；目前困扰我国的一线城市高房价问题也将因此得到根本解决；

2.本发明很好回答了如何在中国率先引爆新的工业革命这个属于我国全社会核心关注的重大问题之一，全力实施本发明可以在2020年使我国在机器人设计制造和电子信息领域处于世界领先水平；并因此使得高素质工作岗位大量增加，社会财富大量增加，投资、出口和消费持续强劲增长，GDP将连续多年重返两位数，并使我国在2020年成为世界第一大经济体；加速中华民族的伟大复兴；

3.为大批网游青少年蜕变为机器人遥控高手并因此浪子回头过上体面的日子提供了一条金光大道；到2020年需要1000万台轨基自动耕作装置，这些装置24小时工作按照一个操作员同时遥控照管5台所述装置计，需要1000万遥控操作员；这使得1000万网游宅男可以不改变其生活习性而实现月收入8000元；全社会开始看重科技工作和经营管理而不再数千大学毕业生抢一个公务员岗位，更多的青少年开始投身于科技工作，社会层面的文明建设将取得长足进步并且势头得以保持；

4.本发明很好回答了谁来种地这个当代最严峻的问题之一；在20亿亩耕地上采用1千万台轨基自动耕作装置可以使我国广袤的国土成为名符其实的粮仓；当农地轨基光伏发电达到4万亿千瓦时/年时，农村人口的发电收入达到人均4500元/年、农产品种植收入增加人均6000元/年；由于解决了粮食安全和农民富裕问题，我国的城镇化得以顺利推进。作为对比，2012年我国农村人口种植的人均收入2000多元。

实施本发明，以我国14亿人口18亿亩耕地计，农业每人每年可望增加6000元的产出包括到2020年增加农地5亿亩。

基于上述平行双田轨等的自动耕作装置因为一开始就可以具有精密的位置参数、采用电能而无需内燃机或者蓄电池提供动力因而轻巧灵活、有关零部件80%具有通用性、可以持续通过改进软件和模块化机械手进行升级而不断提高装置性能实现新的功能，使得自动耕作装置开发难度大大降低、开发的成功率大大提高。

本发明的根据自动耕作装置由于从一开始就着眼于现场无人化或者少人化作业，有助于解决我国或者全人类都进入中等收入国家后农业劳动力成本过高或者劳动力严重缺乏的问题。一台自动耕作装置经营200亩农地每年节省10至20位高素质劳动力。使用本发明的自动耕作装置节省肥料每年150元/亩。

以一台自动耕作装置价格20万元经营200亩农地、总的运营费用包括设施维护、电费和保险5万元/年、0.5位现场农业工程师、0.5位外包远程终端操作员和1位辅助人员人工成本10万元/年总共15万元/年计，自动耕作装置投资合1000元/亩10年折旧不包括利息计100元/年、平行双田轨建设费5000元/亩25年折旧不包括利息计200元/年；每年运营费1000元/亩。采用本发明自动耕作装置后每亩农地总产出4800元。减去折旧和费用1300元/亩，加上种子肥料农药等200元/亩，每亩农地纯收益3300元/亩。不计农地的成本25年期的投资回报率3300/3500=94.29%。

以目前状况一亩地667平方米需要0.05到0.1个劳动力，上海地区一亩地一年种一季稻一季油菜除去种子肥料机器收割等成本纯收入700多元，相当于一个星期打工的收入，所以抛荒的事到处可见。采用本发明的自动耕作装置可以极大地提高农地的产出，其中期的提高幅度期望值在200%以上。这些提高包括因为所述自动耕作装置的采用使得有关作业在空间和时间方面实现数字化精确分配获得的收益、可以采用各种新的技术和工艺获得的收益包括采用超声波主动探测或者声波被动探测对田间的田鼠实施灭杀减少鼠疫鼠害发生搜捕钉螺进行灭杀的社会效益和收益、可以实现水资源利用的最大节省获得的收益譬如通过将水的利用率大幅度扩大水浇地面积以及通过精密灌溉提高农作物产量和节约用水的收益——譬如将我国小麦目前漫灌每千克消耗1吨水节省到喷灌的每千克消耗0.1吨水或者滴管的0.05吨水、可以增加土地的利用率包括见缝插针多种植一些玉米作为饲料仅仅这一项就能够使得每亩地多产出0.1头牛或者1.8头羊增值1800元/年而且能够可持续进行、采取立体种植包括在稻田养鱼获得的收益、由于采用自动耕作装置快速收获带来的收益譬如在寒冬到来之前因为可以连续24小时收获而不让农作物冰冻于田间直到第二年春天减少损失带来的收益，和在北方及时播种提前成熟减少损失带来的收益。

我国目前正在大量投入建设设施农业，其中很大一部分与农田有关。本发明的轨基自动耕作装置是基于对今后数十年农业发展的技术路线的认识而设计的，具体的建设只要铺设田轨就行并且可以通过升级来不断提高自动耕作装置的性能。而现有的其它设施农业可能因为不具有前瞻性而会造成巨大浪费。在农地中铺设田轨采用轨基自动耕作装置的投资当年可以收回，还可以在以后的24年间每年获得收益70000元。

使用本发明在我国进行开荒造农地的远期目标为8至4亿亩，其中浙江福建两省的潜在可开荒农地面积就达8000万亩。

轨基自动耕作装置采用电力工作，电力可以通过太阳能再生，比采用矿物燃料的内燃机驱动的拖拉机更符合可持续发展的理念。轨基自动耕作装置的待机功耗为1瓦数量级；内燃机的怠速功耗为1000瓦数量级。电动机体积小并且可以在一台轨基自动耕作装置中使用10台电动设备设计自由度大，电动设备的界面相对计算机控制系统而言极为友好，对于插秧辦玉米摘棉花等复杂的作业特别适合因而有前途。本发明可以提供大量远程控制、应用程序开发和机器人设计制造的工作岗位，对现有沉溺于游戏的青少年具有吸引力。

本发明同样能够使全世界广泛受益。

附图说明

下面结合附图进一步进行说明。

图1是一个在较平整农地的多组平行田轨上布置轨基自动耕作装置的示意图。

图2是一个对既有梯田进行改造设置平行双田轨使用轨基自动耕作装置的示意图。

图3是一个对既有坡地进行改造设置平行双田轨使用轨基自动耕作装置的示意图。

图4是一个梯田坝与田轨一体建设的带轨基自动耕作装置的一体式梯田的示意图。

图5是一个梯田坝与平行双田轨一体建设的带轨基自动耕作装置的一体式梯田的示意图。

图6是一个在农地中设置水泥双轨平行双田轨的正视复合结构示意图。

图7是一个在农地中设置水泥双轨平行双田轨的侧视结构示意图。

图8是一个具有两个负荷承重界面的水泥平行双田轨正视结构示意图。

图9是一个具有两个负荷承重界面的水泥平行双田轨侧视结构示意图。

图10是一个具有两个负荷承重界面的钢管网架平行双田轨正视结构示意图。

图11是一个具有两个负荷承重界面的钢管网架平行双田轨侧视结构示意图。

图12是一个带枕砼的平行双田轨上视结构示意图。

图13是一个带枕砼的平行双田轨侧视结构示意图。

图14是一个电动推杆的结构示意图。

图15是一个带球面副连接界面的电动丝杆结构示意图。

图16是一个内部带电气连接界面的输电线钢管结构示意图。

图17是一个易开合内部带电气连接界面的输电线钢管结构示意图。

图18是一个易开合内部带电气连接界面的输电线钢管各部件的分列图。

图19是一个轨基自动耕作装置的计算机控制子系统框图。

图20是一个轨基自动耕作装置的后视结构示意图。

图21是一个轨基自动耕作装置的上视结构示意图。

图22是一个轨基自动耕作装置的侧视结构示意图。

图中1.农地；2.平行双田轨；3.可移动光伏发电系统；4.自动耕作装置；5.底盘；6.外挂平台梁；7.道路；8.机耕路；9.光伏电池板；10.定位传感器；11.库房；12.激光准直仪平台；13.梯田；14.梯田坝；15.坡地；16.过渡垫块；17.水泥桩柱；18.螺纹；19.拼接处；20.帽板；21.夹板；22.水管；23.电杆；24.电力线钢管；25.通孔；26.轮组；27.小滚轮；28.田轨约束板；29.电动驱动装置；30.负荷承重界面；31.加强螺钉；32.自动旋钉器；33.钩板；34.管孔；36.上钢管；37.下钢管；38.桁架；39.预埋螺栓；40.树桩；41.电力线；42.枕砼；43.工字型钢轨；44.连接杆；56.农作物；57.机壳；58.推杆；59.电动驱动装置；60.丝杆；61丝杆螺母；62.蜗杆；63.大球面副机构；64.线芯；65.接电簧片；66.基板；67接线盒；68.密封橡胶片；69.槽口；71.母板；72.左盒盖；73.右盒盖；74.C型滑槽；75.翻边；76.隔板；77.弱电线槽；78.接线管；79.上滑槽；80.下滑槽；81.C型杆；82.配电盒；83.底盘升降机构；84.第一外挂平台梁；85.第二外挂平台梁；86.第三外挂平台梁；87.底盘平台；88.储物容器；89.吊装设施；90电力线连接界面；91.田轨表面摄像头；92.连扳；93.吊索；94.桅杆；95.收割脱粒和秸秆捆扎机械手总成；96.耕地和施肥机械手总成；97.插秧机械手总成；98.运输车；102.蜗轮蜗杆跟踪机构；103.网架结构；107.涡轮；108.电动蜗杆；111.主控电路；112.储存器件；113.通信模块接口电路；114.人机界面接口电路； 116.定位传感器接口电路；117.轮组电动驱动装置接口电路；118.电力线检模块测接口电路；119.下主电动推杆接口电路；120.下副电动推杆接口电路；121.上主电动推杆接口电路；122.上副电动推杆接口电路；123.监控器接口电路；124.总线。

具体实施方式

图1给出本发明第一个实施例。

图1中，在农地1中，三组平行双田轨2作东西向布置并排铺设，每组各包括两条田轨2。在中间一组田轨2上运行有一台自动耕作装置4。自动耕作装置4包括中间的底盘5和两侧外挂平台梁6。外挂平台梁6用于运行一组以上各种农地作业机械手。农田1中间设置有一条与道路7相通的机耕路8用于行驶自动耕作装置4。图1中用虚线区分各组田轨的区域。虚线隔开的两条田轨2为双轨。

平行双田轨2两条田轨轴心线的间距即双轨宽度等尺寸可以根据要求和现场条件设定，譬如取双轨宽1910毫米；单侧外挂平台梁6的有效作业长度1545毫米，即自动耕作装置作业最大幅宽为5米。

在农地1或者机耕路8上设置有定位参照物10用于帮助自动耕作装置4的计算机控制子系统定位。譬如利用在自动耕作装置上的激光测距仪获取与定位参照物10的距离并计算出自动耕作装置4的位置数据用于自动驾驶装置的行驶。

在农地1边界设置库房11用于储存谷物、秸秆和维修配件；还可以为轮上养殖提供避风处。与田轨2连接的库房11可以提供自动耕作装置4的庇护。

在田轨2上适当位置设置激光准直仪平台12，用于使用对平行双田轨进行测量已确保及时了解田轨2的状态。激光准直仪平台12可以只是一块方便找到的、位置固定的、面积为100*100平方毫米的坚固平面。

图2给出本发明第二个实施例。

图2中，在梯田13中设置平行双田轨2包括令平行双田轨2直接跨越梯田坝14，并在平行双田轨2上运行自动耕作装置4。平行双田轨2的坡度不大于14°。尽可能减小平行双田轨2的最大坡度并且令整段平行双田轨2带有一些坡度接近于0°的水平段用于临时停置自动耕作装置4。

图3给出本发明第三个实施例。

图3中，在坡地15中设置平行双田轨2，并在平行双田轨2上运行自动耕作装置4。平行双田轨2的坡度不大于10°。尽可能减小平行双田轨2的最大坡度并且令整段平行双田轨2带有一些坡度接近于0°的水平段用于临时停置自动耕作装置4。

图2和3实施例中，虽然平行双田轨2要占用一定的耕地面积，但农作物的叶子可以伸展在相当一部分平行双田轨2上面照常进行光合作用。因为可以大量使用自动耕作装置代替人工，适合实际情况。而在更多情况下，用于消除了田埂，反而扩大了耕地面积。

图2和图3实施例的平行双田轨可以采用轨间距只有0.5米的宽度，还可以采用单轨运行运行简单的自动耕作装置譬如单轨喷药机。

图4给出本发明第四个实施例。

图4中，双线描绘的平行双田轨2表示两条相互平行双的田轨，在梯田中，两条田轨的距离可以小于0.5米。平行双田轨2与团团围住泥土的梯田坝14或者梯田界坝一体制作。梯田13各田块的水平高度可以不同。平行双田轨2从底下的起始点机耕路8开始逐渐抬高。梯田13顶部面积大，因而采用3条平行双田轨2并采用一条机耕路8将梯田3顶部的3条平行双田轨2连通。在平行双田轨2上行驶有自动耕作装置4。

图4中的平行双田轨2也可以换成单轨。

图5给出本发明第五个实施例。

图5中，里外两田轨2之间的距离始终相等的平行双田轨2即标准田轨的两根田轨2的设计有两种方案：1）山坡比较陡，两根田轨都用于与梯田坝14一体制作并且里外两田轨2保持顶部等高同步升高盘旋向山顶向前推进；2）山坡不很陡，只用外田轨及拐弯处半径较大的那根田轨与梯田坝14一体制作，里边的田轨只是简单安放于梯田里并且里外两田轨等高同步升高盘旋向山顶向前推进。平行双田轨2从底下的起始点机耕路8开始逐渐抬高。梯田13顶部面积大，因而采用3条平行双田轨2并采用一条机耕路8将梯田3顶部的3条平行双田轨2连通。在平行双田轨2上行驶有自动耕作装置4。

图5实施例与图4的不同之处包括图5实施例中的梯田的边界横平竖直。在所述小山为非整体岩石并且土壤充分情况下，这种边界拔直的梯田不仅美观，而且插秧割稻方便机器作业。

图6和图7共同给出本发明第六个实施例。

图6、7中，平行双田轨2及其负荷的重量通过过渡垫块16和水泥桩柱17传递给农地1的土壤。过渡垫块16包括上、下两层结构；过渡垫块下层用于提供较大的承重面积，可以采用钢筋水泥制作；过渡垫块上层用于提供平行双田轨2与过渡垫块下层之间的缓冲和承重过渡作用。如果硬碰硬直接将平行双田轨2压在水泥桩柱17上，不能保证两者的充分面接触传递重力。过渡垫块上层的材料可以采用与现有立交桥横梁与墩柱之间的垫块相同的材料，或者采用一定比例的木塑粉碎料再重新注塑制成。还可以在平行双田轨2与农地1之间设置过渡垫块16以改善平行双田轨2的工况。

水泥桩柱17采用钢筋水泥制作，表面可以带有螺纹18方便通过专用设备将其旋入农地1中；水泥桩柱17的下端尖，置于相邻平行双田轨2的拼接处19处的水泥桩柱17顶部带有面积较大的帽板20。平行双田轨2的拼接处19采用夹板21连接。平行双田轨2的背光面还设置水管22。平行双田轨2通过电杆23架设电力线钢管24。为减轻重量，还可以在平行双田轨2上设置通孔25。

自动耕作装置4通过轮组26与平行双田轨2接触传递重量。为了保证轮组始终处于平行双田轨2顶部表面的中间位置不致于滑落，采用带小滚轮27的田轨约束板28。当轮组26在行进中产生偏离平行双田轨2的现象时，由于轮组26两边的小滚轮27的约束作用，使轮组26不能进一步偏离而始终行驶在平行双田轨2的正确位置。轮组26带有一个电动驱动装置29用于推拉田轨约束板28。当自动耕作装置4需要上机耕路时，电动驱动装置29将田轨约束板28拉起至图6虚线位置，使田轨约束板28不影响自动耕作装置4在机耕路上行驶。

图8和图9共同给出本发明第七个实施例。

图8和图9中，农地1的过渡垫块16上设置水泥平行双田轨2。水泥平行双田轨2的顶部是一个可以运行轮组26的承重田轨平面，在平行双田轨2的一个侧面还具有一个负荷承重界面30；在平行双田轨2的下半部含有一个管孔34。管孔34用于排涝时，地里的积水可以通过拼接处19流入管孔34并顺着管孔34流出农地1。图8和图9中，省略了水泥桩柱的描述。

图8和图9中，水泥平行双田轨2具有工字钢的力学特性省料并且适合用作横梁，其高度也比较高。

图8和图9中，在底盘5上还设置有加强螺钉31和自动旋钉器32。自动旋钉器32通过接口电路与控制计算机信号连接，可以将加强螺钉31随时旋入农地1中使自动耕作装置的状态得到加固有利于抗风；还可以使自动耕作装置在开荒施工时具有更稳固的基础。

图8和图9中，在底盘5上还设置有钩板33，钩板33与一个电动驱动装置29传动连接。电动驱动装置29通过接口电路与控制计算机信号连接，可以将钩板33的顶部够状物推进平行双田轨2的凹槽内并使得自动耕作装置与平行双田轨2结合为一体有利于抗风；还可以使自动耕作装置在开荒施工时具有更稳固的基础。

图10和图11共同给出本发明第八个实施例。

图10和图11中，农地1中的过渡垫块16上设置钢管网架平行双田轨2。钢管网架平行双田轨2包括两根平行双布置的上钢管36和下钢管37以及连接上钢管36和下钢管37的桁架38。平行双田轨2用预埋螺栓39固定于水泥桩柱17上和树桩40。上钢管36可以运行轮组26。由于上钢管36的表面为圆形，轮组26的外表面为一个与管状表面吻合的凹面。轮组26可以只由一个轮子组成。下钢管37也留出一个负荷承重界面30。负荷承重界面30也可以设计成可以运行滚轮或者轮组。在上钢管36中埋置有电力线41。上钢管36和下钢管37可以选用直径范围为20毫米至360毫米的镀铝钢管。

钢管网架平行双田轨2抗冲击性能强。它适用于建设在山里的竹林这种不需要大面积耕作，而只是将竹子或者竹子加工成的半成品运下山来的用途。在现场安装时可以接成20米以上用于横跨山涧。使用树桩安装平行双田轨时，可以对树桩进行防腐处理。

图12和图13共同给出本发明第九个实施例。

图12和图13中，两根带枕砼42的工字型钢轨43用连接杆44连接组成平行双田轨2，直接设置在农地1中。自动耕作装置4行驶在平行双田轨2上。轮组26的轮子带轮缘以确保不滑出平行双田轨2。采用工字型钢轨43的平行双田轨2抗冲击性能强，适用于山地开荒等临时性作业，并可以轻易吊起。

某些情况下包括牧场，还可以不采用田轨2，但仍然需要旁站电力线，直接在农地即牧场上行驶自动耕作装置4。

图14给出本发明第十个实施例。

图14中，电动推杆包括一个机壳57、推杆58、电动驱动装置59、丝杆60和丝杆螺母61。机壳57、推杆58、电动驱动装置59、丝杆60和丝杆螺母61同心布置。电动驱动装置59包括电动机和减速器。电动驱动装置59固定于机壳57底部。丝杆螺母61与丝杆60配合并与推杆58连接。随着电动机的正转和反转，推杆可以在一定范围内前进和后退。

图15给出本发明第十一个实施例。

图15中，电动丝杆升降机构包括一个升降丝杆机构和一个电动蜗轮蜗杆机构；升降丝杆机构包括一根升降丝杆60和一个与升降丝杆60配合的丝杆螺母61；电动蜗轮蜗杆机构包括一根电动蜗杆62和一个与电动蜗杆啮合并与丝杆螺母61一体制作的蜗轮；电动蜗杆62带有一个电动驱动机构59。升降丝杆60底部与基础连接；丝杆螺母61蜗轮通过一个转动副机构与负荷连接。电动蜗杆62正转或者反转带动丝杆螺母61蜗轮升降并使得负荷相对基础上升或者下降。

图15实施例中，当升降丝杆60底部与基础通过球面副机构连接、丝杆螺母61蜗轮通过一个球面副机构与负荷连接，可用作实施例10中的各副电动推杆；当升降丝杆60底部与基础固定连接、丝杆螺母61蜗轮通过一个球面副机构与负荷连接，可用作实施例10中的各主电动推杆。

图15实施例中，当所述基础为与升降丝杆底部连接的轮组总成、所述负荷为底盘且升降丝杆60通过一维移动副机构与底盘连接限制升降丝杆绕自身轴心线转动时，就构成一个底盘升降机构，电动蜗杆62正转或者反转带动丝杆螺母61蜗轮升降并使得负荷底盘相对基础轮组总成上升或者下降。在底盘上采用四个所述底盘升降机构与四个轮组总成连接，既可以通过底盘、底盘升降机构和轮组总成向田轨传递重力，又可以令四个所述底盘升降机构同步运动实现底盘的升高或者降低动作。还可以在底盘上配置底盘水平倾角传感器包括沿底盘前后方向即沿田轨中心线前后方向的底盘前后方向水平倾角传感器和沿底盘左右方向的底盘左右方向水平倾角传感器。令所述底盘水平倾角传感器和四个底盘升降机构的电动蜗杆62通过接口电路与主控计算机信号连接，则可以实现底盘状态根据主控计算机的指令减小升降及水平倾角控制，构成一个底盘自动平衡控制子系统。

图16给出本发明第十二个实施例。

图16中，内部带电气连接界面的输电线钢管包括电力线钢管24、设置于电力线钢管24内部的绝缘材料上带裸露表面的电力线线芯64、接电簧片65、接电簧片基板66、接线盒67和密封橡胶片68。四个线芯64与电网的三相四线电气连接；基板66连接四个接电簧片65并穿过电力线钢管24的槽口69与接线盒67连接。自动耕作装置的相关电源线通过接线盒67实现与电网的电气连接。图19中，为方便读图，将接电簧片65与基板66隔开一点距离，只为了解接电簧片65的位置；接电簧片65只有与基板66贴合才能实现电气连接。在实际工作时，自动耕作装置带动接线盒67移动，依靠接电簧片65的压力和弹性保持在移动中的良好电气连接。密封橡胶片68在基板66移开后能恢复闭合状态防止灰尘进入电力线钢管24。

图16 中，线芯64、接电簧片65、密封橡胶片68和槽口69长度和钢管24相等；接电簧片65数十毫米并由可移动光伏发电系统或者自动耕作装置带动在移动中实现电气连接。

图17和图18共同给出本发明第十三个实施例。

图17中，一个易开合内部带电气连接界面的输电线钢管，包括母板71、左盒盖72、右盒盖73。在左盒盖72和右盒盖73内部嵌入有一个电气连接界面，所述电气连接界面包括C型滑槽74和两个基板66。母板71的翻边75、左盒盖72和右盒盖73组成易开合内部带电气连接界面的输电线钢管的壳体。母板71上集成有8根带裸露表面的电力线的线芯64、带有隔板76、弱电线槽77和翻边75。总共8个线芯64右面4根用于传输交流电的三相四线，并通过电气连接界面基板66上的接电簧片65和接线管78与自动耕作装置电气连接。隔板76用于隔离相邻的线芯64；左面4根芯线64用于低压直流电电源线及备用。弱电线槽77用于存放各种传感器的信号线及通信测温光纤。左盒盖72和右盒盖73形状对称，但左盒盖72的顶部凸槽比右盒盖73的略小一些并可以嵌入右盒盖73的凸槽内。C型滑槽74包括上滑槽79、下滑槽80和C型杆81，上滑槽79与右盒盖73顶部的凸槽配合；下滑槽80与翻边75配合。母板71与构成输电线钢管壳体的左盒盖72和右盒盖73三者长度相等；C型滑槽74和基板66的长度约20至140毫米并由可移动光伏发电系统或者自动耕作装置带动在移动中实现电气连接。电杆23支撑输电线钢管。处于农地1边界的电杆23有时兼作配电盒82与保护电力线的地埋管之间的通道。

图17中，为方便读图，将接电簧片65与基板66隔开一点距离，只为了解接电簧片65的位置；接电簧片65只有与基板66贴合才能实现电气连接。在实际工作时，依靠接电簧片65的压力和弹性保持在移动中的良好电气连接。

图17中的备用线芯可用于电围栏的电源线并采用左盒盖72和右盒盖73作为电围栏的带电界面，用于防止兽害和管理牲畜。

图18只为方便描述图20实施例中易开合内部带电气连接界面的输电线钢管各个部件独立时的形状。

图19给出本发明第十四个实施例。

图19中，制造一个轨基自动耕作装置的计算机控制子系统，包括主控电路111、与主控电路111信号连接的储存器件112、通信模块及其接口电路113、卫星定位模块、无线广播接收模块、人机界面及其接口电路114和机壳、定位传感器接口电路116、轮组电动驱动装置及其接口电路117、电力线检测模块及其接口电路118、收割脱粒和秸秆捆扎机械手总成及其接口电路119、旋耕机械手及其接口电路120、插秧机械手组成及其接口电路121、吊装设施及其接口电路122和监控器及其接口电路123。其特征是主控电路111、储存器件112、通信模块接口电路113、人机界面接口电路114、定位传感器接口电路116、轮组电动驱动装置接口电路117、电力线检模块测接口电路118、收割脱粒和秸秆捆扎机械手总成及其接口电路119、旋耕机械手及其接口电路120、插秧机械手组成及其接口电路121、吊装设施及其接口电路122和监控器接口电路123通过总线124连接。

图20至22共同给出本发明第十五个实施例。

图20至22中，自动耕作装置包括底盘5、滚轮自动对中控制子系统、底盘自动平衡控制子系统、设置于底盘5上面中间即第一中间平台梁、第二中间平台梁、第三中间平台梁、设置于底盘5两边的两组外挂平台梁即第一外挂平台梁84、第二外挂平台梁85、第三外挂平台梁86、底盘平台87、安置于底盘平台87上的储物容器88和吊装设施89、设置于底盘5上的底盘水平倾角传感器和与旁站电力线电气连接的电力线连接界面90。

滚轮自动对中控制子系统包括轮组总成和设置于轮组26前后的田轨表面摄像头91。主控计算机还使用图形识别应用软件。轮组总成包括轮组26、轮组驱动装置和轮组转向控制装置；轮组26与田轨2接触。轮组驱动装置和轮组转向控制装置可以参考现有技术。轮组转向控制装置包括：轮组5、底盘5、一个连接轮组26和底盘的转动副机构和一个电动涡轮蜗杆驱动机构。电动涡轮蜗杆驱动机构包括一个蜗轮和一个电动蜗杆。其中，蜗轮与连接轮组的转动副机构同心连接、电动蜗杆设置于底盘5上并与蜗轮啮合。电动蜗杆转动驱动蜗轮和轮组转向。所述电动蜗杆通过接口电路与主控计算机信号连接，使得轮组26的状态根据田轨2表面摄像头91的输出状态改变而改变并保持四个轮组26始终处于合适的状态。由此，可以实现轮组26自动对中和自动沿着田轨2转向。

底盘自动平衡控制子系统包括底盘5、轮组总成、四个连接底盘5与轮组总成的底盘升降机构83和设置于底盘5上的底盘水平倾角传感器。底盘自动平衡控制子系统已经在图15实施例11中进行了介绍，包括：“当所述基础为与升降丝杆底部连接的轮组总成、所述负荷为底盘且升降丝杆60通过一维移动副机构与底盘连接限制升降丝杆绕自身轴心线转动时，就构成一个底盘升降机构，电动蜗杆62正转或者反转带动丝杆螺母61蜗轮升降并使得负荷底盘相对基础轮组总成上升或者下降。在底盘上采用四个所述底盘升降机构与四个轮组总成连接，既可以通过使底盘、底盘升降机构和轮组总成向田轨传递重力，又可以令四个所述底盘升降机构同步运动实现底盘的升高或者降低动作。还可以在底盘上配置底盘水平倾角传感器包括沿底盘前后方向即沿田轨中心线前后方向的底盘前后方向水平倾角传感器和沿底盘左右方向的底盘左右方向水平倾角传感器。令所述底盘水平倾角传感器和四个底盘升降机构的电动蜗杆62通过接口电路与主控计算机信号连接，则可以实现底盘状态根据主控计算机的指令减小升降及水平倾角控制的底盘自动平衡控制子系统。”

各外挂平台梁84、85、86的外端通过一块连扳92连接，连扳92用吊索93与底盘5上的四根桅杆94连接；底盘5在与轮组总成连接处高挑这样可以将底盘5放得很低满足有关作业的要求，又满足旁站电力线不可以太低被水浸没的设置要求。在第一中间平台梁和两根第一外挂平台梁84上安装有收割脱粒和秸秆捆扎机械手总成95；第二中间平台梁和两根第二外挂平台梁85上安装有耕地和施肥机械手总成96；在第三中间平台梁和两根第三外挂平台梁86上安装有插秧机械手总成97。自动耕作装置后面紧随一辆运输车98。

图19至20实施例自动耕作装置采用底盘升降机构83，能够在行进中随时调整保持底盘5始终处于水平合适状态，还能够对田轨2中间及两侧作业面农地1的高低误差进行适应性调整。

Claims (2)

1.农地轨基自动耕作装置，包括安装有两排轮组总成的底盘、作业平台、连接底盘和作业平台的四个负荷均布的作业平台升降机构、设置于作业平台上的一组每组一根以上中间平台梁、处于作业平台两边外侧的两组每组一根以上外挂平台梁、计算机控制装置、通讯模块、监控器、与田轨一起布置的旁站电力线和与旁站电力线电气连接的可移动电气连接界面；轮组总成包括含有一个以上滚轮的轮组、轮组驱动装置和轮组转向控制装置；作业平台升降机构包括一个升降丝杆机构和一个蜗轮蜗杆机构；升降丝杆机构包括一根升降丝杆和一个与升降丝杆配合的丝杆螺母；蜗轮蜗杆机构包括一根电动蜗杆和一个与电动蜗杆啮合的蜗轮；所述四个蜗轮和丝杆螺母一体制作并各自通过一个转动副机构与作业平台连接；电动蜗杆转动带动升降丝杆作相对作业平台的运动并使作业平台上升或者下降；各平台梁上布置有一个以上由不同部件构成的各种机械手，其特征是所述轮组总成、电动蜗杆、通讯模块、监控器、可移动电气连接界面和有关的机械手通过接口电路与主控计算机信号连接，使所述轮组总成、作业平台和各机械手的状态根据主控计算机的相关指令变化而变化；所述自动耕作装置通过农地中的田轨向地面传递重力或者在农地中的田轨上移动并通过可移动电气连接界面保持与外界电力网的电气连接。

2.根据权利要求1所述的轨基自动耕作装置，其特征是含有滚轮自动对中控制子系统和底盘平衡自动控制子系统；

滚轮自动对中控制子系统包括安装有两排轮组总成的底盘和设置于轮组前后的田轨表面摄像头；轮组总成包括含有一个以上滚轮的轮组、轮组驱动装置和轮组转向控制装置；轮组转向控制装置包括连接底盘和轮组的轮组转动副机构、安装于底盘上的轮组转向电动蜗杆和与轮组连接并与电动蜗杆啮合的轮组转向蜗轮；轮组转向电动蜗杆转动带动轮组转向蜗轮和轮组转动；轮组转向电动蜗杆通过其接口电路与控制计算机信号连接；其状态根据田轨表面摄像头的输出状态改变而改变并保持四个轮组始终处于合适的状态；

底盘自动平衡控制子系统包括底盘、四组通过轮组升降机构与底盘连接的轮组、设置于底盘上的底盘水平倾角传感器；轮组升降机构包括一个升降丝杆机构和一个蜗轮蜗杆机构；升降丝杆机构包括一根升降丝杆和一个与升降丝杆配合的丝杆螺母；蜗轮蜗杆机构包括一根电动蜗杆和一个与电动蜗杆啮合的蜗轮；所述四个蜗轮和丝杆螺母一体制作并各自通过一个转动副机构与底盘连接；电动蜗杆转动带动升降丝杆作相对底盘的运动并使设置于升降丝杆底部的轮组上升或者下降；

根据权利要求1所述的轨基自动耕作装置，其特征是底盘下面只含有单排前后两个带轮缘和内置驱动装置的滚轮。