CN107155663B - 一种组合式玉米去顶施肥机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农用机械，具体涉及一种组合式玉米去顶施肥机器人。技术方案如下：包括行走装置、去顶装置、施肥装置、蓄电池、信号收发器和遥控器；所述行走装置包括后轮驱动部分、底盘、平衡轮和前轮导向部分，后轮驱动部分和前轮导向部分分别设置在所述底盘的前后两端，所述平衡轮设置在所述底盘的左右两侧；所述去顶装置和施肥装置安装在所述底盘中部，所述蓄电池和信号收发器安装在所述底盘后部；所述蓄电池通过电路提供动力，所述电路设有控制器，所述遥控器由人工操作向所述信号收发器发射控制信号，所述信号收发器向所述控制器发出指令调节输出电流。本发明具有小型便捷、自动化的特点，实施玉米去顶技术，同时施肥，对于农业增产增收、防虫害和抗倒伏可以起到重要的作用。

Description

一种组合式玉米去顶施肥机器人

技术领域

本发明涉及一种农用机械，具体涉及一种组合式玉米去顶施肥机器人。

背景技术

如今，国内外的农用机械大多趋于大型化，但在我国农村，农业生产普遍以小农户生产为主，对于我国数以亿计的农民家庭来说，需要更小型便捷式的农用机械减轻、取代劳动力，因此，自动化、小型化的农用机械还有很大缺口。同时，目前农业机械生产设计与农作物培育机理的结合依然很少。

玉米去顶技术具有以下优势：(1)玉米去顶(去雄)可使植株吸收和制造的养分能够源源不断地向籽粒输送，减少雄穗因生长需要消耗的养分，实验证明去雄后可实现单产增产10％左右。(2)去雄后植株变矮，有利于增加密度，去雄后植株高度降低25～30公分，能够改善田间的通风条件，达到增加植株密度，实现密度增产的目的。(3)花期相遇好，结实率高，去雄后明显改善了植株的生长条件和养分输送方向，能提早抽丝2～3天。花期相遇好，授粉充足，有效克服花而不实，同时降低空杆率，提早成熟3～5天。(4)减少病虫害，玉米螟常聚集在雄穗处，去雄后可以极大地减少玉米螟虫的数量。

发明内容

本发明提供一种组合式玉米去顶施肥机器人，具有小型便捷、自动化的特点，实施玉米去顶技术，同时施肥，对于农业增产增收、防虫害和抗倒伏可以起到重要的作用。

本发明的技术方案如下：

一种组合式玉米去顶施肥机器人，包括行走装置、去顶装置、施肥装置、蓄电池、信号收发器和遥控器；所述行走装置包括后轮驱动部分、底盘、平衡轮和前轮导向部分，后轮驱动部分和前轮导向部分分别设置在所述底盘的前后两端，所述平衡轮设置在所述底盘的左右两侧；所述去顶装置和施肥装置安装在所述底盘中部，所述蓄电池和信号收发器安装在所述底盘后部；所述蓄电池通过电路提供动力，所述电路设有控制器，所述遥控器由人工操作向所述信号收发器发射控制信号，所述信号收发器向所述控制器发出指令调节输出电流。

所述的组合式玉米去顶施肥机器人，其中所述后轮驱动部分包括驱动轮、无刷轮毂电机和刹车片，所述驱动轮和刹车片安装在所述底盘下面，无刷轮毂电机的转子与驱动轮的轮毂连接，所述蓄电池通过电路为无刷轮毂电机提供动力。

所述的组合式玉米去顶施肥机器人，其中所述前轮导向部分包括方向轮、手轮、方向导轮、连接杆、T型杆和限位板，所述连接杆与所述底盘转动连接，所述方向轮和手轮分别设置在所述连接杆的两端，T型杆设置在所述连接杆上，两个方向导轮分别安装在T型杆的两端，所述底盘上对称设有两个卡槽，两个限位板分别插入两个卡槽中用于对T型杆进行限位。

所述的组合式玉米去顶施肥机器人，其中所述平衡轮包括外套、弹簧一、内套、轮架和轮子，所述外套安装在所述底盘上，所述内套安装在所述轮架上，所述内套与所述外套套装在一起，所述弹簧一安装在所述内套与所述外套外部位于所述底盘与所述轮架之间，所述轮子设置在所述轮架上；其优选方案为，所述平衡轮数量为四个，两两对称设置在所述底盘的左右两侧。

所述的组合式玉米去顶施肥机器人，其中所述去顶装置包括支架、套管、筒体、丝杠、丝母、伺服电机一、转轴、刀盘和伺服电机二，所述支架安装在所述底盘上，所述套管安装在所述支架上，所述丝杠设置在所述套管内，所述支架上设有固定平台，所述丝杠与固定平台转动连接，伺服电机一安装在所述丝杠的端头，所述筒体设置在所述套管内，所述丝母固定设置在所述筒体的一端，所述丝母与所述丝杠啮合，所述筒体的另一端设有移动平台，移动平台的上端设有台板，所述转轴与所述台板转动连接，伺服电机二安装在所述转轴的下端并位于移动平台内，所述刀盘设置在所述转轴的上端；所述蓄电池通过电路为伺服电机一和伺服电机二提供动力。

所述的组合式玉米去顶施肥机器人，其中所述施肥装置包括箱体、施肥管、施肥导轮、L型杆、挡肥板、弹簧二和限位块，所述箱体内设有隔板，所述箱体底部设有两个出肥口，所述施肥管安装在所述出肥口处，所述箱体两侧设有凸出部，所述凸出部及所述箱体底部设有滑槽，所述L型杆与所述挡肥板固定连接，所述弹簧二套装在所述L型杆上，所述施肥导轮安装在所述L型杆的端部，所述挡肥板上设有漏肥口，所述挡肥板放置在所述滑槽内，所述凸出部上设置所述限位块。

本发明的有益效果为：

1、本发明是一种小型自动化农用机械，将给玉米杆去顶和给苗株施肥的功能相结合，具有便捷、高效、自动行走等特点。由行走装置、施肥部分和去顶部分三大机械装置组成，通过信号收发器和遥控器可同时实现协调工作，也可分别实现施肥或去顶功能。

2、后轮驱动部分的驱动轮由无刷轮毂电机驱动，电机与驱动轮安装一体，极大地缩小机器的体积，更方便转速的控制。

3、前轮导向部分的方向轮与方向导轮，可以根据苗株的行距自动控制前方的行走方向，不仅适应玉米地复杂环境，而且配合手轮可以实现人机协同控制方向。手轮的作用是在每一次工作完成后实现人工转向功能。

4、平衡轮通过弹簧一的作用使机器人保持平衡。未工作时弹簧一保持原长，与驱动轮在同一水平面上；工作时平衡轮行走在垄面上，驱动轮行走在垄沟，由于垄沟与垄面存在高度差，所以通过平衡轮弹簧压缩实现机器的减震和平衡作用。

5、由伺服电机一带动丝杠转动实现移动平台的升降，用于削顶的刀盘可以在垂直方向上下移动，进而调控切削刀盘的高度，以适应苗株的高度；同时移动平台上的伺服电机二控制刀盘旋转切削，一次性可切削两行玉米顶。

6、施肥装置依靠机器人的行进由施肥导轮控制实现点动施肥，施肥量的大小由限位块调节；一次性实现两行玉米的施肥工作。

附图说明

图1为组合式玉米去顶施肥机器人主视图；

图2为组合式玉米去顶施肥机器人俯视图；

图3为图1中A-A向截面图；

图4为图1中B-B向截面图；

图5为图2中C-C向截面图；

图6为图2中D-D向截面图；

图7为图2中E-E向截面图；

图8为前轮导向部分实现导向功能示意图。

具体实施方式

如图1-8所示，一种组合式玉米去顶施肥机器人，包括行走装置、去顶装置3、施肥装置4、蓄电池40、信号收发器41和遥控器；所述去顶装置3和施肥装置4安装在所述底盘中部，所述蓄电池40和信号收发器41安装在所述底盘后部；所述蓄电池40通过电路提供动力，所述电路设有控制器，所述遥控器由人工操作向所述信号收发器41发射控制信号，所述信号收发器41向所述控制器发出指令调节输出电流。

所述行走装置包括后轮驱动部分5、底盘2、平衡轮和前轮导向部分1，后轮驱动部分5设置在所述底盘2的后端，所述后轮驱动部分5包括驱动轮37、无刷轮毂电机38和刹车片39，所述驱动轮37和刹车片39安装在所述底盘2下面，无刷轮毂电机38的转子与驱动轮37的轮毂连接，所述蓄电池40通过电路为无刷轮毂电机38提供动力；

前轮导向部分1设置在所述底盘2的前端，所述前轮导向部分1包括方向轮26、手轮27、方向导轮29、连接杆28、T型杆30和限位板31，所述连接杆28与所述底盘2转动连接，所述方向轮26和手轮27分别设置在所述连接杆28的两端，T型杆30设置在所述连接杆28上，两个方向导轮29分别安装在T型杆30的两端，所述底盘2上对称设有两个卡槽，两个限位板31分别插入两个卡槽中用于对T型杆30进行限位，两个限位板31之间的圆周角为17°(以连接杆28与所述底盘2的交点为圆心)；

所述平衡轮包括外套32、弹簧一33、内套34、轮架35和轮子36，所述外套32安装在所述底盘2上，所述内套34安装在所述轮架35上，所述内套34与所述外套32套装在一起，所述弹簧一33安装在所述内套34与所述外套32外部位于所述底盘2与所述轮架35之间，所述轮子36设置在所述轮架35上，所述平衡轮数量为四个，两两对称设置在所述底,2的左右两侧。

所述去顶装置3包括支架、套管10、筒体11、丝杠17、丝母9、伺服电机一7、转轴15、刀盘14和伺服电机二16，所述支架安装在所述底盘2上，所述套管10安装在所述支架上，所述丝杠17设置在所述套管10内，所述支架上设有固定平台8，所述丝杠17与固定平台8转动连接，伺服电机一7安装在所述丝杠17的端头，所述筒体11设置在所述套管10内，所述丝母9固定设置在所述筒体11的一端，所述丝母9与所述丝杠17啮合，所述筒体11的另一端设有移动平台12，移动平台12的上端设有台板13，所述转轴15与所述台板13转动连接，伺服电机二16安装在所述转轴15的下端并位于移动平台12内，所述刀盘14设置在所述转轴15的上端；所述蓄电池40通过电路为伺服电机一7和伺服电机二16提供动力。

所述施肥装置4包括箱体21、施肥管18、施肥导轮23、L型杆20、挡肥板24、弹簧二25和限位块19，所述箱体21内设有隔板22，所述箱体21底部设有两个出肥口，所述施肥管18安装在所述出肥口处，所述箱体21两侧设有凸出部，所述凸出部及所述箱体21底部设有滑槽，所述L型杆20与所述挡肥板24固定连接，所述弹簧二25套装在所述L型杆20上，所述施肥导轮23安装在所述L型杆20的端部，所述挡肥板24上设有漏肥口，所述挡肥板24放置在所述滑槽内，所述凸出部上设置所述限位块19。

工作时，遥控器由人工操作向所述信号收发器41发射控制信号，所述信号收发器41向所述控制器发出指令，使得蓄电池40通过电路为无刷轮毂电机38提供动力，无刷轮毂电机38带动驱动轮37转动，机器人前进；方向轮26进入垄沟，两侧的平衡轮压在垄面上；进行去顶操作时，遥控器由人工操作向所述信号收发器41发射控制信号，所述信号收发器41向所述控制器发出指令，使得蓄电池40通过电路为伺服电机一7提供动力，伺服电机一7带动丝杠17转动，丝母9在丝杠17上移动，带动筒体11上下移动调整刀盘14的高度，以便与玉米高度配合，遥控器控制伺服电机二16旋转，带动刀盘14旋转对两边的玉米进行去顶；由于相邻两株玉米间隔约为300mm，方向导轮29向前方伸出300mm，T型杆30的转动角度范围为17°，机器人前进过程中，前轮导向部分1负责控制方向，由于垄沟会有一些微小斜度，方向偏转时，方向导轮29会不停地触碰左右两边的玉米秸秆，方向导轮29带动方向轮26回转，持续调控机器人的行走方向；机器人前进过程中，施肥装置4的施肥导轮23会触碰左右两边的玉米秸秆，施肥导轮23受力向内部移动，弹簧二25被压缩，施肥导轮23带动挡肥板24移动使得其上的漏肥口与箱体21底部的出肥口叠合，箱体21中的肥料会通过施肥管18施加到被触碰的玉米处，施肥导轮23越过玉米秸秆后，弹簧二25回弹将L型杆20推出，带动挡肥板24移动遮挡住出肥口，只有接触玉米时才实施施肥功能从而实现无动力点动施肥，即节省能源又节省肥料，实现肥料的极大利用；每一次工作完成后，拔出限位板31，人工通过手轮27带动方向轮26实现转向功能。

Claims (3)

1.一种组合式玉米去顶施肥机器人，其特征在于，包括行走装置、去顶装置、施肥装置、蓄电池、信号收发器和遥控器；所述行走装置包括后轮驱动部分、底盘、平衡轮和前轮导向部分，后轮驱动部分和前轮导向部分分别设置在所述底盘的前后两端，所述平衡轮设置在所述底盘的左右两侧；所述去顶装置和施肥装置安装在所述底盘中部，所述蓄电池和信号收发器安装在所述底盘后部；所述蓄电池通过电路提供动力，所述电路设有控制器，所述遥控器由人工操作向所述信号收发器发射控制信号，所述信号收发器向所述控制器发出指令调节输出电流；

所述前轮导向部分包括方向轮、手轮、方向导轮、连接杆、T型杆和限位板，所述连接杆与所述底盘转动连接，所述方向轮和手轮分别设置在所述连接杆的两端，T型杆设置在所述连接杆上，两个方向导轮分别安装在T型杆的两端，所述底盘上对称设有两个卡槽，两个限位板分别插入两个卡槽中用于对T型杆进行限位；

所述平衡轮包括外套、弹簧一、内套、轮架和轮子，所述外套安装在所述底盘上，所述内套安装在所述轮架上，所述内套与所述外套套装在一起，所述弹簧一安装在所述内套与所述外套外部位于所述底盘与所述轮架之间，所述轮子设置在所述轮架上；

所述平衡轮数量为四个，两两对称设置在所述底盘的左右两侧；

所述施肥装置包括箱体、施肥管、施肥导轮、L型杆、挡肥板、弹簧二和限位块，所述箱体内设有隔板，所述箱体底部设有两个出肥口，所述施肥管安装在所述出肥口处，所述箱体两侧设有凸出部，所述凸出部及所述箱体底部设有滑槽，所述L型杆与所述挡肥板固定连接，所述弹簧二套装在所述L型杆上，所述施肥导轮安装在所述L型杆的端部，所述挡肥板上设有漏肥口，所述挡肥板放置在所述滑槽内，所述凸出部上设置所述限位块。

2.根据权利要求1所述的组合式玉米去顶施肥机器人，其特征在于，所述后轮驱动部分包括驱动轮、无刷轮毂电机和刹车片，所述驱动轮和刹车片安装在所述底盘下面，无刷轮毂电机的转子与驱动轮的轮毂连接，所述蓄电池通过电路为无刷轮毂电机提供动力。

3.根据权利要求1所述的组合式玉米去顶施肥机器人，其特征在于，所述去顶装置包括支架、套管、筒体、丝杠、丝母、伺服电机一、转轴、刀盘和伺服电机二，所述支架安装在所述底盘上，所述套管安装在所述支架上，所述丝杠设置在所述套管内，所述支架上设有固定平台，所述丝杠与固定平台转动连接，伺服电机一安装在所述丝杠的端头，所述筒体设置在所述套管内，所述丝母固定设置在所述筒体的一端，所述丝母与所述丝杠啮合，所述筒体的另一端设有移动平台，移动平台的上端设有台板，所述转轴与所述台板转动连接，伺服电机二安装在所述转轴的下端并位于移动平台内，所述刀盘设置在所述转轴的上端；所述蓄电池通过电路为伺服电机一和伺服电机二提供动力。