CN106717393B - 一种畦栽葡萄自动化施肥机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种畦栽葡萄自动化施肥机器人，设置有长方体框架结构，以及行走轮和行走电机实现了自动化行走，顶部设置水槽和肥料罐，进行自动施肥和浇水；设置有多个方向的调整装置，实现自动化调整过程。本发明通过设置两套挖坑系统，挖坑系统并可以灵活调整，从而实现了自动化挖坑，进行填肥的目的，节省了劳动力，提高了工作效率；本发明通过设置有两套施肥和浇水装置，从而实现了自动化施肥，以及定点浇水的目的，节省了大量的水资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化施肥机器人，特别是涉及一种畦栽葡萄自动化施肥机器人，属于农业自动化施肥技术领域。
背景技术
在广大的华北地区，许多地方开始采用畦栽的方式进行葡萄种植，即采用一排排的铁丝架，将葡萄树直线布置，并对葡萄树进行适当修剪，使用线绳将葡萄主杆捆绑到铁丝架上。在葡萄种植期间，需要对葡萄进行施肥，其中颗粒状的复合肥是经常使用的一种肥料，但由于畦栽葡萄的特殊方式，目前采用的方式是在直线布置的每棵葡萄树根部附近用铁锹挖坑后添加适量肥料，然后填埋，最后再进行漫灌浇水，挖坑填埋有利于肥料的深层布置，从而有利于葡萄树根部向深处生长，填埋后浇水有利于肥料的充分扩散，但是这种方式至少需要两个人配合操作，其中一人使用铁锹挖坑，另一人添加适量肥料，费时费力，工作效率较低，且施肥后需要进行漫灌浇水，浪费了大量的水资源。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种畦栽葡萄自动化施肥机器人，其实现了自动化施肥、节省化浇水的目的。
本发明采取的技术方案为：一种畦栽葡萄自动化施肥机器人，包括：框架、四个行走轮和四个行走电机、施肥滑轨和施肥齿条、两个施肥齿轮和两个施肥电机、两个施肥滑块、两个施肥管安装架和两个施肥管调整电缸、两个施肥管和两个水管、两个水槽、肥料罐、顶盖、两套挖坑系统，所述的框架为长方体框架结构，框架下部四个角位置分别设置有一个行走轮，四个行走电机分别设置在框架下部四个角位置，每个行走电机的主轴与每个行走轮同轴连接，行走电机驱动行走轮旋转，驱动框架移动；所述的施肥滑轨安装在框架后部下方，所述的施肥齿条与施肥滑轨平行安装在框架后部下方，所述的两个施肥滑块分别滑动安装在施肥滑轨上，施肥滑块中部安装有施肥电机，所述的施肥电机主轴上同轴安装有施肥齿轮，所述的施肥齿轮与施肥齿条相互啮合；所述的两个施肥管调整电缸分别安装在两个施肥滑块上部，施肥管调整电缸的活塞杆的伸缩方向与施肥滑轨的长度方向相互垂直，并指向框架内部；所述的两个施肥管安装架分别安装在两个施肥管调整电缸的活塞杆端部，施肥管调整电缸驱动施肥管安装架向框架内部移动和移出；施肥管安装架上部分别设置有两个通孔；所述的顶盖安装在框架顶部，顶盖上方中央位置设置有肥料罐，顶盖两侧分别设置有一个水槽，肥料罐内侧底部设置有斜面，斜面的较低一端设置有两个肥料孔，两个水槽的一端分别设置有水孔；所述的两个施肥管的上端分别安装在肥料罐的两个肥料孔中，与肥料罐内部相通，两个施肥管的下端分别与两个施肥管安装架上的其中一个通孔相连接；所述的两个水管的上端分别安装在两个水槽的水孔中，两个水管的下端分别安装在两个施肥管安装架上的另一个通孔中，每个施肥管安装架均连接有一个施肥管和水管。
所述的挖坑系统包括：平移滑轨和平移齿条、平移电机和平移滑块、平移齿轮、竖直调整电缸、压实板、两个间隙调整电缸、两个间隙调整滑轨和两个间隙调整滑块、两个角度调整电机、两个下挖电缸和两个挖铲，框架上部的前后两侧分别对称设置有调整孔，所述的平移滑轨的两端分别安装在框架前后两侧的调整孔中，平移滑轨的长度方向与施肥滑轨的长度方向相互垂直；所述的平移齿条平行安装在平移滑轨上部，所述的平移滑块滑动安装在平移滑轨上，所述的平移电机安装在平移滑块侧部，平移电机主轴上同轴安装有平移齿轮，所述的平移齿轮与平移齿条相互啮合；所述的竖直调整电缸的缸体底部安装在平移滑块的下部，竖直调整电缸的活塞杆端部与压实板的中央位置相连接；所述的压实板上对称设置有两个矩形槽，所述的两个间隙调整滑轨分别安装在压实板上，并分别与两个矩形槽相互平行；所述的两个间隙调整滑块分别滑动安装在两个间隙调整滑轨上，所述的两个间隙调整电缸分别安装在压实板上，两个间隙调整电缸的活塞杆端部分别与两个间隙调整滑块相连接，并驱动间隙调整滑块在间隙调整滑轨上移动；所述的两个角度调整电机分别安装在两个间隙调整滑块侧部，所述的两个下挖电缸分别安装在间隙调整滑块另一侧，并位于压实板的两个矩形槽中，下挖电缸的缸体底部与角度调整电机的主轴相连接，角度调整电机驱动下挖电缸旋转，下挖电缸的活塞杆端部安装有挖铲。
进一步的，所述的肥料罐上两个肥料孔位置处分别设置有肥料下漏控制开关，控制肥料罐中的肥料向施肥管的下漏；所述的两个水槽上的水孔位置处分别设置有水阀开关，控制水槽中的水向水管的下漏。
进一步的，所述的施肥管和水管均为软管，可随着施肥管安装架的移动做适应性变形。
由于本发明采用了上述技术方案，具有以下优点：（1）本发明通过设置两套挖坑系统，挖坑系统并可以灵活调整，从而实现了自动化挖坑，进行填肥的目的，节省了劳动力，提高了工作效率；（2）本发明通过设置有两套施肥和浇水装置，从而实现了自动化施肥，以及定点浇水的目的，节省了大量的水资源。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明另一角度的立体结构示意图。
图3为本发明隐藏部分零件后的立体结构示意图。
图4为本发明隐藏部分零件后另一角度的立体结构示意图。
图5为本发明中挖坑系统的部分立体结构示意图。
图6为本发明中挖坑系统一种工作状态的立体结构示意图。
图7为本发明中挖坑系统另一种工作状态的立体结构示意图。
图8为本发明中挖坑系统另一种工作状态的立体结构示意图。
图9为本发明中处于某种工作状态时的立体结构示意图。
附图标号：1-框架；2-顶盖；3-肥料罐；4-水槽；5-施肥齿条；6-施肥滑块；7-施肥齿轮；8-施肥管调整电缸；9-施肥管安装架；10-施肥管；11-水管；12-行走轮；13-行走电机；14-竖直调整电缸；15-压实板；16-下挖电缸；17-挖铲；18-水阀开关；19-肥料下漏控制开关；20-施肥滑轨；21-施肥电机；22-平移齿条；23-平移滑轨；24-平移齿轮；25-平移电机；26-平移滑块；27-间隙调整电缸；28-间隙调整滑轨；29-间隙调整滑块；30-角度调整电机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例：如图1至图9所示，为本发明的一种畦栽葡萄自动化施肥机器人，首先框架1为长方体框架结构，通过在框架1下部四个角位置分别设置一个行走轮12，四个行走电机13分别设置在框架1下部四个角位置，每个行走电机13的主轴与每个行走轮12同轴连接，从而使行走电机13驱动行走轮12旋转，最终实现驱动框架1移动的目的。
在框架1后部下方设置施肥滑轨20，同时在框架1后部下方平行设置有施肥齿条5。两个施肥滑块6分别滑动安装在施肥滑轨20上，施肥滑块6中部安装有施肥电机21，施肥电机21主轴上同轴安装有施肥齿轮7，施肥齿轮7与施肥齿条5相互啮合，从而施肥电机21驱动施肥滑块6在施肥滑轨20上滑动。两个施肥管调整电缸8分别安装在两个施肥滑块6上部，施肥管调整电缸8的活塞杆的伸缩方向与施肥滑轨20的长度方向相互垂直，并指向框架1内部。两个施肥管安装架9分别安装在两个施肥管调整电缸8的活塞杆端部，施肥管调整电缸8驱动施肥管安装架9向框架1内部移动和移出。施肥管安装架9上部分别设置有两个通孔。顶盖2安装在框架1顶部，顶盖2上方中央位置设置有肥料罐3，顶盖2两侧分别设置有一个水槽4，肥料罐3内侧底部设置有斜面，斜面的较低一端设置有两个肥料孔，从而有利于肥料向两个肥料孔自动集中。两个水槽4的一端分别设置有水孔，两个施肥管10的上端分别安装在肥料罐3的两个肥料孔中，与肥料罐3内部相通，两个施肥管10的下端分别与两个施肥管安装架9上的其中一个通孔相连接。两个水管11的上端分别安装在两个水槽4的水孔中，两个水管11的下端分别安装在两个施肥管安装架9上的另一个通孔中，每个施肥管安装架9均连接有一个施肥管10和水管11。
每套挖坑系统分别用于挖坑，框架1上部的前后两侧分别对称设置有调整孔，平移滑轨23的两端分别安装在框架1前后两侧的调整孔中，便于调整两个平移滑轨23之间的距离，从而可以适应畦栽葡萄每行之间的不同宽度，且平移滑轨23的长度方向与施肥滑轨20的长度方向相互垂直。平移齿条22平行安装在平移滑轨23上部，平移滑块26滑动安装在平移滑轨23上，平移电机25安装在平移滑块26侧部，平移电机25主轴上同轴安装有平移齿轮24，平移齿轮24与平移齿条22相互啮合，从而平移电机25可以驱动平移滑块26在平移滑轨23上滑动。
竖直调整电缸14的缸体底部安装在平移滑块26的下部，竖直调整电缸14的活塞杆端部与压实板15的中央位置相连接，竖直调整电缸14活塞杆的伸出和收回可以上下调整压实板15的高度。压实板15上对称设置有两个矩形槽，两个间隙调整滑轨28分别安装在压实板15上，并分别与两个矩形槽相互平行。两个间隙调整滑块29分别滑动安装在两个间隙调整滑轨28上，两个间隙调整电缸27分别安装在压实板15上，两个间隙调整电缸27的活塞杆端部分别与两个间隙调整滑块29相连接，并驱动间隙调整滑块29在间隙调整滑轨28上移动。间隙调整电缸27以及间隙调整滑轨28和间隙调整滑块29相互配合，可以调整两个挖铲17的间距，从而为不同的施肥要求做出调整。两个角度调整电机30分别安装在两个间隙调整滑块29侧部，两个下挖电缸16分别安装在间隙调整滑块29另一侧，并位于压实板15的两个矩形槽中，下挖电缸16的缸体底部与角度调整电机30的主轴相连接，角度调整电机30驱动下挖电缸16旋转，下挖电缸16的活塞杆端部安装有挖铲17，挖铲17用于挖坑。
肥料罐3上两个肥料孔位置处分别设置有肥料下漏控制开关19，为常见电控开关，控制肥料罐3中的肥料向施肥管10的下漏。两个水槽4上的水孔位置处分别设置有水阀开关18，为常见电控开关，控制水槽4中的水向水管11的下漏。施肥管10和水管11均为软管，可随着施肥管安装架9的移动做适应性变形。
采用上述具体实施例的一种畦栽葡萄自动化施肥机器人的工作原理为：首先将本发明放置到两排畦栽葡萄之间，根据两排畦栽葡萄架之间的距离，通过框架1上部前后两侧的调整孔调整好两个平移滑轨23之间的距离，本发明可以通过行走轮和行走电机沿着两排畦栽葡萄架的长度方向实现自动移动。
工作初始状态时，本发明挖坑系统中的下挖电缸16的活塞杆处于收回状态，如图7所示，竖直调整电缸14的活塞杆处于伸出状态，从而使挖铲接近地面17。当刚开始工作时，每套挖坑系统中的两个下挖电缸16的活塞杆同时伸出，从而使每套挖坑系统中的两个挖铲17进入泥土，实现挖坑，此时的挖坑系统状态如图6所示，两个挖铲17的端部刚好接触上，然后下挖电缸16的活塞杆保持伸出状态，竖直调整电缸14的活塞杆从伸出状态变为收回状态，即将挖上土的两个挖铲17向上提起，此时本发明前部即可挖好两个坑，并通过平移电机25驱动平移滑块26移动到平移滑轨23的后方，即将挖上土的挖铲17移动到平移滑轨23的后方，然后下挖电缸16的活塞杆收回，如图6所示，便可将挖铲17中的土丢弃，接着在行走轮12和行走电机13的驱动下，本发明向前移动一个间距，此处的间距是指同一行中相邻两棵葡萄树之间的距离，在本发明向前移动的同时，平移电机25驱动平移滑块26移动到平移滑轨23的前方，竖直调整电缸14的活塞杆从收回状态变为伸出状态，即回复到本发明的初始状态。此时开始挖好的两个坑便位于本发明的后部，至此本发明的起步动作完成，以后的工作步骤如下所述。
起步动作完成后，两个挖坑系统的挖铲重复起步步骤中的动作进行挖坑，与此同时两个施肥管调整电缸8的活塞杆开始伸出，分别将两个施肥管安装架9上部连接的施肥管10和水管11分别送至刚开始挖好的两个坑的正上方，并通过肥料下漏控制开关19和水阀开关18向两个坑中添加适量的肥料和水，肥料和水的量可以通过肥料下漏控制开关19和水阀开关18的打开时间进行设定。添加好肥料和水之后，两个施肥管调整电缸8的活塞杆自动收回，然后挖上土的两个挖铲17通过竖直调整电缸14再次向上提起，并通过平移电机25驱动平移滑块26移动到平移滑轨23的后方，即挖上土的挖铲17移动到平移滑轨23的后方，然后竖直调整电缸14的活塞杆从收回状态变为伸出状态，接着下挖电缸16的活塞杆6从伸出状态变为收回状态，从而将挖铲中的土放置到已经放置肥料和水的坑中，然后竖直调整电缸14的活塞杆从伸出状态变为收回状态，即将压实板15向上提起，提起后，通过角度调整电机30将下挖电缸16连同挖铲从压实板15的矩形槽中旋转到压实板上方，如图8和图9所示，然后竖直调整电缸14的活塞杆再次伸出，将压实板15下压至填好土的坑上进行压实工作，压实后竖直调整电缸14的活塞杆从伸出状态变为收回状态，同时角度调整电机30将下挖电缸16旋转至原位，平移电机25再将挖铲17移动到平移滑轨23的前方，竖直调整电缸14的活塞杆再次从收回状态变为伸出状态，使挖铲17接近地面，最后行走电机13驱动本发明再向前运动一个间距，至此一个工作循环完毕，后边依次重复即可。
简单来说本发明在每两行畦栽葡萄之间进行施肥工作开始时完成前述起步动作，然后两个挖坑系统在本发明前方位置时进行挖坑，同时对本发明后方挖好的坑进行肥料和水的添加，再用前方挖坑的土对后方添加好肥料和水的的坑进行填埋和压实，依次重复，随着本发明不断向前移动，逐渐完成施肥工作，实现了该工作的自动化，提高工作效率。
Claims (3)
1.一种畦栽葡萄自动化施肥机器人，包括：框架（1）、四个行走轮（12）和四个行走电机（13）、施肥滑轨（20）和施肥齿条（5）、两个施肥齿轮（7）和两个施肥电机（21）、两个施肥滑块（6）、两个施肥管安装架（9）和两个施肥管调整电缸（8）、两个施肥管（10）和两个水管（11）、两个水槽（4）、肥料罐（3）、顶盖（2）、两套挖坑系统，其特征在于：所述的框架（1）为长方体框架结构，框架（1）下部四个角位置分别设置有一个行走轮（12），四个行走电机（13）分别设置在框架（1）下部四个角位置，每个行走电机（13）的主轴与每个行走轮（12）同轴连接，行走电机（13）驱动行走轮（12）旋转，驱动框架（1）移动；所述的施肥滑轨（20）安装在框架（1）后部下方，所述的施肥齿条（5）与施肥滑轨（20）平行安装在框架（1）后部下方，所述的两个施肥滑块（6）分别滑动安装在施肥滑轨（20）上，施肥滑块（6）中部安装有施肥电机（21），所述的施肥电机（21）主轴上同轴安装有施肥齿轮（7），所述的施肥齿轮（7）与施肥齿条（5）相互啮合；所述的两个施肥管调整电缸（8）分别安装在两个施肥滑块（6）上部，施肥管调整电缸（8）的活塞杆的伸缩方向与施肥滑轨（20）的长度方向相互垂直，并指向框架（1）内部；所述的两个施肥管安装架（9）分别安装在两个施肥管调整电缸（8）的活塞杆端部，施肥管调整电缸（8）驱动施肥管安装架（9）向框架（1）内部移动和移出；施肥管安装架（9）上部分别设置有两个通孔；所述的顶盖（2）安装在框架（1）顶部，顶盖（2）上方中央位置设置有肥料罐（3），顶盖（2）两侧分别设置有一个水槽（4），肥料罐（3）内侧底部设置有斜面，斜面的较低一端设置有两个肥料孔，两个水槽（4）的一端分别设置有水孔；所述的两个施肥管（10）的上端分别安装在肥料罐（3）的两个肥料孔中，与肥料罐（3）内部相通，两个施肥管（10）的下端分别与两个施肥管安装架（9）上的其中一个通孔相连接；所述的两个水管（11）的上端分别安装在两个水槽（4）的水孔中，两个水管（11）的下端分别安装在两个施肥管安装架（9）上的另一个通孔中，每个施肥管安装架（9）均连接有一个施肥管（10）和水管（11）；
所述的挖坑系统包括：平移滑轨（23）和平移齿条（22）、平移电机（25）和平移滑块（26）、平移齿轮（24）、竖直调整电缸（14）、压实板（15）、两个间隙调整电缸（27）、两个间隙调整滑轨（28）和两个间隙调整滑块（29）、两个角度调整电机（30）、两个下挖电缸（16）和两个挖铲（17），框架（1）上部的前后两侧分别对称设置有调整孔，所述的平移滑轨（23）的两端分别安装在框架（1）前后两侧的调整孔中，平移滑轨（23）的长度方向与施肥滑轨（20）的长度方向相互垂直；所述的平移齿条（22）平行安装在平移滑轨（23）上部，所述的平移滑块（26）滑动安装在平移滑轨（23）上，所述的平移电机（25）安装在平移滑块（26）侧部，平移电机（25）主轴上同轴安装有平移齿轮（24），所述的平移齿轮（24）与平移齿条（22）相互啮合；所述的竖直调整电缸（14）的缸体底部安装在平移滑块（26）的下部，竖直电缸（14）的活塞杆端部与压实板（15）的中央位置相连接；所述的压实板（15）上对称设置有两个矩形槽，所述的两个间隙调整滑轨（28）分别安装在压实板（15）上，并分别与两个矩形槽相互平行；所述的两个间隙调整滑块（29）分别滑动安装在两个间隙调整滑轨（28）上，所述的两个间隙调整电缸（27）分别安装在压实板（15）上，两个间隙调整电缸（27）的活塞杆端部分别与两个间隙调整滑块（29）相连接，并驱动间隙调整滑块（29）在间隙调整滑轨（28）上移动；所述的两个角度调整电机（30）分别安装在两个间隙调整滑块（29）侧部，所述的两个下挖电缸（16）分别安装在间隙调整滑块（29）另一侧，并位于压实板（15）的两个矩形槽中，下挖电缸（16）的缸体底部与角度调整电机（30）的主轴相连接，角度调整电机（30）驱动下挖电缸（16）旋转，下挖电缸（16）的活塞杆端部安装有挖铲（17）。
2.如权利要求1所述的一种畦栽葡萄自动化施肥机器人，其特征在于：所述的肥料罐（3）上两个肥料孔位置处分别设置有肥料下漏控制开关（19），控制肥料罐（3）中的肥料向施肥管（10）的下漏；所述的两个水槽（4）上的水孔位置处分别设置有水阀开关（18），控制水槽（4）中的水向水管（11）的下漏。
3.如权利要求1所述的一种畦栽葡萄自动化施肥机器人，其特征在于：所述的施肥管（10）和水管（11）均为软管，可随着施肥管安装架（9）的移动做适应性变形。
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