CN107172895A - 一种株间自动除草机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种株间自动除草机，包括能够沿X向行走的行走机构；用于清除作物株间杂草的除草刀机构；驱动除草刀机构沿Y向和Z向往复移动的驱动导向装置，除草刀机构设置在驱动导向装置上；其中，X向为作物的行方向，Z向为竖直方向，X向、Y向与Z向两两垂直。本发明利用行走机构沿作物的行方向行走，将除草刀机构移动到预设除草位置，然后通过驱动导向装置驱动除草刀机构沿Y向移动至作物株间位置，并驱动除草刀机构沿Z向移动至除草深度，最后利用除草刀机构清除作物株间杂草。故本发明利用机械除草的方式实现了株间除草，减少了对农作物的药物残留，进而提高了作物的有机质含量；而且减少了农药使用量，进而减少环境污染。

Description

一种株间自动除草机

技术领域

本发明涉及农用机械技术领域，更具体地说，涉及一种株间自动除草机。

背景技术

在农作物生长的幼苗时期，除净行间与株间杂草是保证高产、稳产不可缺少的有效措施。

目前，机械除草主要用于作物行间除草。而株间杂草防除方面，主要以化学除草为主，即依靠大型喷药机械进行精确喷施化学药剂消灭株间杂草，导致对农作物的药物残留较多，影响了作物的有机质含量，而且农药使用量较多，较易造成环境污染。

综上所述，如何减少对农作物的药物残留，以提高作物的有机质含量，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种株间自动除草机，以减少对农作物的药物残留，进而提高作物的有机质含量。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种株间自动除草机，包括：

能够沿X向行走的行走机构；

用于清除作物株间杂草的除草刀机构；

驱动所述除草刀机构沿Y向和Z向往复移动的驱动导向装置，所述除草刀机构设置在所述驱动导向装置上；

其中，X向为作物的行方向，Z向为竖直方向，X向、Y向与Z向两两垂直。

优选的，上述株间自动除草机中，所述行走机构包括：机架；

设置在所述机架底部前侧的两个前轮；

设置在所述机架底部后侧的两个后轮；

驱动所述后轮转动的行走驱动电机；

驱动所述前轮转向的转向驱动电机；

控制所述行走驱动电机和所述转向驱动电机工作的控制箱。

优选的，上述株间自动除草机中，所述行走机构还包括用于供电的电池，所述电池设置在所述机架上。

优选的，上述株间自动除草机中，所述机架的底端高于所述作物的顶端。

优选的，上述株间自动除草机中，所述除草刀机构包括：

支架；

设置在所述支架上的除草刀，所述除草刀包括刀盘和设置在所述刀盘底端的多个刀齿；

驱动所述刀盘转动的除草电机，所述除草电机设置在所述支架上。

优选的，上述株间自动除草机中，所述刀齿为细钢条，所述细钢条的底端为向内弯曲的弧形段。

优选的，上述株间自动除草机中，所述除草刀为三个，相邻两个所述除草刀之间的距离为所述作物的行间距；

位于中间的所述除草刀与所述除草电机同轴连接，另外两个所述除草刀与所述除草电机通过同步带传动机构连接。

优选的，上述株间自动除草机中，所述驱动导向装置包括：

驱动所述除草刀机构沿Z向往复移动的Z向驱动机构，所述除草刀机构设置在所述Z向驱动机构上；

驱动所述Z向驱动机构沿Y向往复移动的Y向驱动机构，所述Z向驱动机构设置在所述Y向驱动机构上，所述Y向驱动机构设置在所述行走机构上。

优选的，上述株间自动除草机中，所述Y向驱动机构包括：

设置在所述行走机构上的底板，所述底板上设置有Y向导轨；

设置在所述底板上的Y向滚珠丝杠；

驱动所述Y向滚珠丝杠的Y向螺杆转动的Y向驱动电机，所述Y向驱动电机设置在所述底板上；

与所述Y向滚珠丝杠的Y向螺母同步移动的Y向工作台，所述Y向工作台通过Y向滑块与所述Y向导轨滑动配合。

优选的，上述株间自动除草机中，所述Z向驱动机构包括：

设置在所述Y向工作台上的支撑立板，所述支撑立板上设置有沿Y向布置的Z向导轨；

设置在所述支撑立板上的Z向滚珠丝杠；

驱动所述Z向滚珠丝杠的Z向螺杆转动的Z向驱动电机，所述Z向驱动电机设置在所述支撑立板上；

与所述Z向滚珠丝杠的Z向螺母同步移动的Z向工作台，所述Z向工作台通过Z向滑块与所述Z向导轨滑动配合，所述除草刀机构设置在所述Z向工作台上。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的株间自动除草机包括能够沿X向行走的行走机构；用于清除作物株间杂草的除草刀机构；驱动除草刀机构沿Y向和Z向往复移动的驱动导向装置，除草刀机构设置在驱动导向装置上；其中，X向为作物的行方向，Z向为竖直方向，X向、Y向与Z向两两垂直。

本发明利用行走机构沿作物的行方向行走，将除草刀机构移动到预设除草位置，然后通过驱动导向装置驱动除草刀机构沿Y向移动至作物株间位置，并驱动除草刀机构沿Z向移动至除草深度，最后利用除草刀机构清除作物株间杂草。

综上所述，本发明利用机械除草的方式实现了株间除草，减少了对农作物的药物残留，进而提高了作物的有机质含量；而且减少了农药使用量，进而减少环境污染。

此外，上述机械除草还具有疏松土壤、提高地温、蓄水保墒，利于作物秧苗生长的优点。同时，本发明实现了株间自动除草，降低了农民劳动强度，对促进农业增效、农民增收有着重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的株间自动除草机的俯视图；

图2是沿图1中A-A线的剖视图；

图3是沿图2中B-B线的剖视图；

图4是本发明实施例提供的除草刀机构的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的驱动导向装置的主视图；

图6是本发明实施例提供的驱动导向装置的俯视图；

图7是本发明实施例提供的驱动导向装置的侧视图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种株间自动除草机，减少了对农作物的药物残留，进而提高了作物的有机质含量。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1-7，本发明实施例提供的株间自动除草机包括能够沿X向行走的行走机构1；用于清除作物株间杂草的除草刀机构3；驱动除草刀机构3沿Y向和Z向往复移动的驱动导向装置，除草刀机构3设置在驱动导向装置上；其中，X向为作物的行方向，Z向为竖直方向，X向、Y向与Z向两两垂直。

本发明利用行走机构1沿作物的行方向行走，将除草刀机构3移动到预设除草位置，然后通过驱动导向装置驱动除草刀机构3沿Y向移动至作物株间位置，并驱动除草刀机构3沿Z向移动至除草深度，最后利用除草刀机构3清除作物株间杂草。

综上所述，本发明利用机械除草的方式实现了株间除草，减少了对农作物的药物残留，进而提高了作物的有机质含量；而且减少了农药使用量，进而减少环境污染。

此外，上述机械除草还具有疏松土壤、提高地温、蓄水保墒，利于作物秧苗生长的优点。同时，本发明实现了株间自动除草，降低了农民劳动强度，对促进农业增效、农民增收有着重要意义，而且耕土深度稳定。

本发明一种具体的实施方式中，行走机构1包括机架12；设置在机架12底部前侧的两个前轮11；设置在机架12底部后侧的两个后轮14；驱动后轮14转动的行走驱动电机15；驱动前轮11转向的转向驱动电机17；控制行走驱动电机15和转向驱动电机17工作的控制箱16。

该行走机构1采用后驱，由控制箱16控制行走驱动电机15带动后轮14驱动前行即X向行走，前轮11负责转向，从而实现平面给定曲线的运动，进而实现株间除草。

株间自动除草机主要在大棚内工作，地面较平坦，震动较小，采用上述行走机构1，结构比较简单；本发明也可以在行走机构1上设置减震的悬挂系统。上述行走机构1还可以为其他结构，如包括固定在地面上并沿X向设置的滑道和与滑道配合的滑动支架32，由电机驱动滑动支架32沿着滑道移动，以实现同样的沿X向行走的效果，本发明在此不再一一赘述。

为了方便使用，行走机构1还包括用于供电的电池13，电池13设置在机架12上。这样，行走机构1自身具有供电装置，无需外接电源，便于行走，还能避免电线缠绕，提高了工作可靠性。当然，本发明还可以仅设置用于连接电源的插头。

优选的，机架12的底端高于作物的顶端。行走机构1在行走过程中，机架12始终位于作物上方，能够避免机架12伤苗，降低伤苗率。当然，上述机架12的底端还可以低于或平齐于作物的顶端，此时使行走机构1在行间行走，以达到同样的避免伤苗的效果。

如图4所示，除草刀机构3包括支架32；设置在支架32上的除草刀，除草刀包括刀盘34和设置在刀盘34底端的多个刀齿35；驱动刀盘34转动的除草电机31，除草电机31设置在支架32上。具体的，刀盘34上均布八个刀齿35，根据实际情况刀齿35还可以为六个、十个或其他个数，每个刀齿35通过螺母与刀盘34连接。本设计按照大棚内韭菜等农作物株间除草技术要求进行，大棚采用机械种植，株间距一致；行走机构1的行走速度为1km/h，作物行距为300mm，株距为200mm，刀盘34具体采用直径80mm的圆盘，每个刀齿35的高度约为200mm。

除草时，首先使刀齿35伸入地面以下，然后通过除草电机31驱动刀盘34转动，从而带动刀齿35在土壤内转动，同时通过驱动导向装置驱动除草刀沿Y向移动，不仅能除草还能起到松土的作用，一次可完成松碎土、除草、翻土、覆土等作业工序，大大提高工作效率和作业质量，节约生产成本，节本增效效果显著。

可以理解的是，上述除草刀还可以为其他结构，如包括铲刀和驱动铲刀沿Z向往复移动的铲除电机等，以达到同样的清楚株间杂草的效果，本发明在此不再一一赘述。

上述实施例中，刀齿35为细钢条，细钢条的底端为向内弯曲的弧形段。这样，细钢条围成的整刀底端呈渐缩状，细钢条底端(即远离刀盘34的一端)与土壤为点接触，接触面积较小，而且弧形段表面圆滑，不易损伤作物，从而保护作物根部，降低伤苗率。细钢条的强度较好，使用寿命较长。可替换的，上述刀齿35还可以为铁条、钢片等。

为了进一步优化上述技术方案，除草刀为三个，相邻两个除草刀之间的距离为作物的行间距；位于中间的除草刀与除草电机31同轴连接，另外两个除草刀与除草电机31通过同步带传动机构33连接。本发明由一个除草电机31经过减速箱把动力传到中间的除草刀的转轴上，该转轴通过同步带传动机构33分别带动另外两个除草刀的转轴旋转，从而实现三个转轴的同步运动即三个刀盘34的旋转运动，进而实现三行除草，提高了除草效率。上述三个除草刀共用一个电机，结构简单，节省成本。当然，上述三个除草刀可以分别采用一个电机。根据实际应用场合，本发明也可以包括其他个数的除草刀，如一个、两个或四个等。

如图5-7所示，本发明一种具体的实施例中，驱动导向装置包括驱动除草刀机构3沿Z向往复移动的Z向驱动机构22，除草刀机构3设置在Z向驱动机构22上；驱动Z向驱动机构22沿Y向往复移动的Y向驱动机构21，Z向驱动机构22设置在Y向驱动机构21上，Y向驱动机构21设置在行走机构1上。本实施例通过Y向驱动机构21驱动Z向驱动机构22沿Y向往复移动，间接实现驱动除草刀机构3沿Y向往复移动；通过Z向驱动机构22直接驱动除草刀机构3沿Z向往复移动，Y向驱动机构21靠近行走机构1，从而靠近作物，便于调整除草刀机构3的Y向位置，工作可靠性更高。

可替换的，除草刀机构3还可以设置在Y向驱动机构21上，使Z向驱动机构22设置在行走机构1上，此时间接驱动除草刀机构3沿Z向往复移动，直接驱动Y向往复移动，本发明对此不做具体限定。

优选的，Y向驱动机构21包括设置在行走机构1上的底板212，底板212上设置有Y向导轨215；设置在底板212上的Y向滚珠丝杠211；驱动Y向滚珠丝杠211的Y向螺杆转动的Y向驱动电机214，Y向驱动电机214设置在底板212上；与Y向滚珠丝杠211的Y向螺母同步移动的Y向工作台216，Y向工作台216通过Y向滑块213与Y向导轨215滑动配合。具体的Y向驱动电机214采用步进电机。Y向滚珠丝杠由Y向驱动电机214通过梅花联轴器与螺杆连接。

由于Y向工作台上需要安装Z向驱动机构22和除草刀机构3，为了增加稳定性，Y向滑块213为四个，Y向导轨215为两条，每条Y向导轨215与两个Y向滑块213配合。Y向工作台采用250*200的矩形平台。由于除草刀的Y向位移最大不超过200mm，所以Y向导轨215长度为500mm。

工作时，通过Y向驱动电机214驱动Y向螺杆转动，从而带动Y向螺母以及Y向工作台216沿Y向往复移动，Y向工作台216移动过程中，Y向滑块213沿着Y向导轨215滑动，工作平稳性和可靠性较高。当然，上述Y向驱动机构21还可以采用蜗轮蜗杆机构或者直线电机驱动结构。

进一步的技术方案中，Z向驱动机构22包括设置在Y向工作台216上的支撑立板222，支撑立板222上设置有沿Y向布置的Z向导轨223；设置在支撑立板222上的Z向滚珠丝杠224；驱动Z向滚珠丝杠224的Z向螺杆转动的Z向驱动电机221，Z向驱动电机221设置在支撑立板222上；与Z向滚珠丝杠224的Z向螺母同步移动的Z向工作台225，Z向工作台225通过Z向滑块226与Z向导轨223滑动配合，除草刀机构3设置在Z向工作台225上。具体的，支撑立板222通过螺栓与设置在Y向工作台216上。

工作时，通过Z向驱动电机221驱动Z向螺杆转动，从而带动Z向螺母以及Z向工作台225沿Z向往复移动，Z向工作台225移动过程中，Z向滑块226沿着Z向导轨223滑动，工作平稳性和可靠性较高。当然，上述Z向驱动机构22还可以采用蜗轮蜗杆机构或者直线电机驱动结构。

Z向滚珠丝杠224主要目的是使除草机工作时除草刀能够伸进土里工作，而株间自动除草机不工作时，除草刀则要抬起防止刮地，所以对Z方向的位移要求不高。又由工作条件知除草机工作时除草刀要深入土壤15mm左右，为了适应不同的地形，在大棚里作物土一般比过道高一些，但高的具体数字却不一定，为了便于调节，取Z向导轨223长为400mm。

本发明由滚珠丝杠实现Y方向和Z方向的运动，采用两个滚珠丝杠叠在一起组成一个能实现平面任意曲线运动的机构。工作时，Z向驱动电机221保持不动，Y向驱动电机214运转，使除草刀旋转的同时Y向移动，除草效果更好；不工作时Z向驱动电机221运转，带动除草刀上移，避免与地面接触。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种株间自动除草机，其特征在于，包括：

能够沿X向行走的行走机构(1)；

用于清除作物株间杂草的除草刀机构(3)；

驱动所述除草刀机构(3)沿Y向和Z向往复移动的驱动导向装置，所述除草刀机构(3)设置在所述驱动导向装置上；

其中，X向为作物的行方向，Z向为竖直方向，X向、Y向与Z向两两垂直。

2.根据权利要求1所述的株间自动除草机，其特征在于，所述行走机构(1)包括：

机架(12)；

设置在所述机架(12)底部前侧的两个前轮(11)；

设置在所述机架(12)底部后侧的两个后轮(14)；

驱动所述后轮(14)转动的行走驱动电机(15)；

驱动所述前轮(11)转向的转向驱动电机(17)；

控制所述行走驱动电机(15)和所述转向驱动电机(17)工作的控制箱(16)。

3.根据权利要求2所述的株间自动除草机，其特征在于，所述行走机构(1)还包括用于供电的电池(13)，所述电池(13)设置在所述机架(12)上。

4.根据权利要求2所述的株间自动除草机，其特征在于，所述机架(12)的底端高于所述作物的顶端。

5.根据权利要求1所述的株间自动除草机，其特征在于，所述除草刀机构(3)包括：

支架(32)；

设置在所述支架(32)上的除草刀，所述除草刀包括刀盘(34)和设置在所述刀盘(34)底端的多个刀齿(35)；

驱动所述刀盘(34)转动的除草电机(31)，所述除草电机(31)设置在所述支架(32)上。

6.根据权利要求5所述的株间自动除草机，其特征在于，所述刀齿(35)为细钢条，所述细钢条的底端为向内弯曲的弧形段。

7.根据权利要求5所述的株间自动除草机，其特征在于，所述除草刀为三个，相邻两个所述除草刀之间的距离为所述作物的行间距；

位于中间的所述除草刀与所述除草电机(31)同轴连接，另外两个所述除草刀与所述除草电机(31)通过同步带传动机构(33)连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的株间自动除草机，其特征在于，所述驱动导向装置包括：

驱动所述除草刀机构(3)沿Z向往复移动的Z向驱动机构(22)，所述除草刀机构(3)设置在所述Z向驱动机构(22)上；

驱动所述Z向驱动机构(22)沿Y向往复移动的Y向驱动机构(21)，所述Z向驱动机构(22)设置在所述Y向驱动机构(21)上，所述Y向驱动机构(21)设置在所述行走机构(1)上。

9.根据权利要求8所述的株间自动除草机，其特征在于，所述Y向驱动机构(21)包括：

设置在所述行走机构(1)上的底板(212)，所述底板(212)上设置有Y向导轨(215)；

设置在所述底板(212)上的Y向滚珠丝杠(211)；

驱动所述Y向滚珠丝杠(211)的Y向螺杆转动的Y向驱动电机(214)，所述Y向驱动电机(214)设置在所述底板(212)上；

与所述Y向滚珠丝杠(211)的Y向螺母同步移动的Y向工作台(216)，所述Y向工作台(216)通过Y向滑块(213)与所述Y向导轨(215)滑动配合。

10.根据权利要求9所述的株间自动除草机，其特征在于，所述Z向驱动机构(22)包括：

设置在所述Y向工作台(216)上的支撑立板(222)，所述支撑立板(222)上设置有沿Y向布置的Z向导轨(223)；

设置在所述支撑立板(222)上的Z向滚珠丝杠(224)；

驱动所述Z向滚珠丝杠(224)的Z向螺杆转动的Z向驱动电机(221)，所述Z向驱动电机(221)设置在所述支撑立板(222)上；

与所述Z向滚珠丝杠(224)的Z向螺母同步移动的Z向工作台(225)，所述Z向工作台(225)通过Z向滑块(226)与所述Z向导轨(223)滑动配合，所述除草刀机构(3)设置在所述Z向工作台(225)上。