CN107251693B - 一种手扶电动移植机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业机械领域的提供了一种手扶电动移植机，包括手扶行走系统、若干栽植单元、接苗单元和控制系统，以电动偏三轮构型的手扶行走系统为底盘，配置栽植单元和接苗单元，通过传感器检测控制接苗单元按需接苗和投苗给栽植单元，由栽植单元进行苗钵插植作业，从而实现秧苗机械化有序定植。本发明整机结构简单，行驶高度、跨度可调，能适应多种垄形栽植需求，对手扶行走系统和栽植单元采用电动无级可调控制，能实现任一株距下苗钵栽植，采用传感器技术协调配合接苗单元和栽植单元，使接苗、投苗、栽苗可靠，本发明可用在秧苗移栽领域。

Description

一种手扶电动移植机
技术领域
本发明属于农业机械领域，尤其涉及一种轻简型手扶电动移植机。
背景技术
移栽是农作物生产的一种常见方式，首先在苗床或者穴盘里培养小苗，待壮苗后移植到大田。采用育苗移栽法可实现大小苗分开栽植，苗能保持合理的行距、株距，利于田间农艺管理，同时可避免直播法出苗不整齐、疏密不一、生长速度不一致等问题。但如果采用人工的方式进行移栽费工、费时、增加成本，尤其是规模化种植中需机械化移植作业。
国内对农作物育苗的机械化移栽技术研究早在20世纪50年代未60年代初就已经开始，研制了多种类型的半自动移栽机。如吊桶式农作物半自动移栽机申请号：201210384290.5采用拖拉机牵引的方式，提供行进动力，以行走驱动轮的转动为驱动，以一定的传动比实现稳定的农作物苗的栽植株距，同时增设一液压马达提供栽插力，能满足不同行距和株距的秧苗移植要求。这种牵引式移栽机应用上需要借助于拖拉机的动力，移植性能依赖于牵引动力，采用机械方式传递动力调节不方便。鼎铎机械有限公司生产的2ZB-2移植机采用机电一体化结构，实现了苗钵移植株距、行距可调。但整机轮距固定不变，不能适应多种垄形栽植需要，其结构也比较复杂，成本较高。现代化设施内需要轻简型的作业装备替代人工完成种植作业，既要实现苗钵移植操作简便，安全可靠，又要机器转弯过埂时容易，并且价格低廉。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种手扶电动移植机，利用电动偏三轮构型的手扶行走系统为底盘，配置栽植单元和接苗单元，通过传感器检测控制接苗单元按需接苗和投苗给栽植单元，由栽植单元进行苗钵栽植作业，从而实现秧苗机械化有序移植。本发明整机机械结构简单，常用的栽植单元都可配置，并且采用电动技术，清洁无污染，操作使用简便，能代替人工高效完成苗钵移植作业。
本发明的技术方案是：一种手扶电动移植机，包括手扶行走系统、若干栽植单元、接苗单元和控制系统；
所述手扶行走系统为偏三轮构型，包括轮毂电机、后叉架、万向脚轮、前叉架、行走脚轮、侧叉架、导向横梁、锁紧器、卡槽板、导向杆、导向轮、苗盘架、操纵把手、滑槽板、伸缩杆和L型车架；所述轮毂电机铰接在所述后叉架下端，后叉架的上端与车架的直角位置连接；万向脚轮铰接在前叉架下端，所述前叉架安装在后叉架的前面、且上端与所述车架的一边支杆活动铰接；所述行走脚轮铰接在侧叉架下端，侧叉架的上端与伸缩杆的一端固定连接；所述伸缩杆的另一端与所述车架的另一边支杆以移动副形式连接，形成以轮毂电机为主动后轮、万向脚轮为转向前轮、行走脚轮为侧边支撑轮的偏三轮机构；所述导向横梁水平横穿在所述车架的另一端，所述锁紧器紧固连接所述导向横梁和车架，所述卡槽板紧固在所述导向横梁的一端，所述导向杆活动铰接在所述卡槽板上，所述导向轮与所述导向杆的下端以转动副形式连接，形成以所述导向轮为引导的偏三轮机构前置的垄沟导向机构；所述苗盘架和操纵把手分别安装在所述车架上，所述滑槽板水平固定在所述车架的另一直杆上；
所述栽植单元位于所述手扶行走系统上，包括栽植架、栽植器、覆土轮和电机；所述栽植架平直安装在所述滑槽板的行程槽内，所述栽植器与所述栽植架紧固连接，所述覆土轮后挂在所述栽植器上，所述电机的机身与所述栽植架紧固连接，其输出轴连通所述栽植器的动力驱动部分；
所述接苗单元位于所述栽植单元上，包括推拉机构、接苗杯和开合片；所述接苗杯安装在栽植架上，且所述接苗杯的落苗口正对所述栽植器的入土栽植单元最上行工位，所述开合片活动铰接在所述接苗杯的落苗口侧边，所述推拉机构的机身固定连接在所述接苗杯侧面上，其推拉杆铰接所述开合片；
所述控制系统分别与所述轮毂电机、电机、推拉机构和传感器电连接；所述传感器用于检测所述栽植器的入土栽植单元是否到达最上行接苗工位并将信号传递给所述控制系统，所述控制系统根据工作信号驱动所述轮毂电机转动从而带动偏三轮构型的所述手扶行走系统行驶，根据栽植工作信号驱动所述电机转动从而带动所述栽植器执行栽植作业，根据接苗工作信号驱动所述推拉机构带动所述开合片闭合和打开实现按需接苗和投苗。
上述方案中，所述接苗单元还包括支撑杆；所述支撑杆垂直紧固在所述栽植架上，所述接苗杯与所述支撑杆竖直紧固连接。
上述方案中，所述后叉架的上端与车架通过锁紧螺栓连接；
所述前叉架的上端与所述车架通过锁紧螺栓铰接；
所述侧叉架的上端与伸缩杆的一端通过锁紧螺栓连接。
上述方案中，所述伸缩杆嵌套在所述车架里，所述伸缩杆的另一端与所述车架的另一边支杆以移动副形式通过锁紧螺栓连接。
上述方案中，所述滑槽板上有横向的行程通槽，栽植架通过螺栓连接安装在滑槽板的行程通槽内。
上述方案中，所述苗盘架和所述操纵把手安装布置在所述手扶行走系统的同一侧。
上述方案中，所述推拉机构是电动推杆、推拉式电磁铁等直线伸缩运动单元的任一种；
所述传感器是光电传感器、接近传感器等能检测所述栽植器的入土栽植单元运行到最上行工位的任一种。
上述方案中，若干所述栽植单元并行安装在所述手扶行走系统上。
上述方案中，所述控制系统对所述轮毂电机、电机实行无级调速控制。
上述方案中，所述轮毂电机的轮廓直径D(mm)与转速n1转/分钟，和所述栽植器的栽植频率f(株/分钟)、苗钵栽植株距d(mm)满足如下的关系：
Figure BDA0001348914230000031
且当所述轮毂电机的轮廓直径D为固定值时，通过调配所述轮毂电机的转速n1和所述栽植器的栽植频率f之间的比例关系能实现任一株距下苗钵栽植。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明底盘为电动偏三轮构型的手扶行走系统，整机结构简单，行驶高度、跨度可调，能适应多种垄形栽植需求；
2.本发明手扶行走系统和栽植单元采用电动无级可调控制，通过调配其速度关系，能实现任一株距下苗钵栽植；
3.本发明接苗单元和栽植单元采用传感器技术进行协调控制，使接苗、投苗、栽苗操作顺畅。
4.本发明可调节所述后叉架、前叉架、侧叉架在所述车架上相对安装高度，使所述栽植器的入土栽植单元具有不同的插植深度。
5.本发明通过锁紧螺栓调节所述伸缩杆的一端与所述车架的锁定连接距离，使所述手扶行走系统具有不同的行驶跨度。
6.本发明滑槽板上有横向的行程通槽，栽植架通过螺栓连接安装在滑槽板的行程槽内，左右调节所述栽植架在所述滑槽板的行程通槽内平直安装位置，再用螺栓锁紧，栽植器也就左右移动一定距离，随之改变的就是栽植距离，使所述栽植器的入土栽植单元具有不同的栽植成行距离。
7.本发明调节所述锁紧器使所述导向横梁上的导向轮倾斜，能引导所述手扶行走系统在不同斜度的垄沟里行驶。
8.本发明所述覆土轮对所述栽植器的入土栽植单元插植的苗钵进行培土压实作业。
9.本发明所述苗盘架和所述操纵把手安装布置在所述手扶行走系统的同一侧，便于人工操作。
10.本发明若干所述栽植单元能N个并行组合安装在所述手扶行走系统上，对应N个所述接苗单元按需接苗和投苗给所述栽植单元进行栽植作业。
附图说明
图1是本发明一实施方式的整体结构示意图。
图2是本发明一实施方式的手扶行走系统示意图。
图3是本发明一实施方式的栽植与接苗单元示意图。
图中：1、轮毂电机；2、后叉架；3、万向脚轮；4、前叉架；5、车架；6、导向横梁；7、锁紧器；8、卡槽板；9、导向杆；10、导向轮；11、穴盘苗；12、苗盘架；13、操纵把手；14、推拉机构；15、接苗杯；16、开合片；17、控制系统；18、支撑杆；19、传感器；20、伸缩杆；21、侧叉架；22、行走脚轮；23、栽植架；24、栽植器；25、覆土轮；26、电机；27、滑槽板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1所示为所述手扶电动移植机的一种实施方式，所述手扶电动移植机，包括手扶行走系统、若干栽植单元、接苗单元和控制系统17。
图2所示为所述手扶行走系统示意图，所述手扶行走系统为偏三轮构型，包括轮毂电机1、后叉架2、万向脚轮3、前叉架4、行走脚轮22、侧叉架21、导向横梁6、锁紧器7、卡槽板8、导向杆9、导向轮10、苗盘架12、操纵把手13、滑槽板27、伸缩杆20和车架5；所述轮毂电机1铰接在所述后叉架2下端，后叉架2的上端与车架5的直角位置通过锁紧螺栓连接；万向脚轮3铰接在前叉架4下端，所述前叉架4安装在后叉架2的前面、且上端与所述车架5的一边支杆通过锁紧螺栓活动铰接；所述行走脚轮22铰接在侧叉架21下端，侧叉架21的上端与伸缩杆20的一端通过锁紧螺栓连接；所述伸缩杆20嵌套在所述车架5里，所述伸缩杆20的另一端与所述车架5的另一边支杆以移动副形式垂直通过锁紧螺栓连接；形成以轮毂电机1为主动后轮、万向脚轮3为转向前轮、行走脚轮22为侧边支撑轮的偏三轮机构；所述导向横梁6水平横穿在所述车架5的另一端，所述锁紧器7紧固连接所述导向横梁6和车架5，所述卡槽板8紧固在所述导向横梁6的一端，所述导向杆9活动铰接在所述卡槽板8上，所述导向轮10与所述导向杆9的下端以转动副形式锁定连接，形成以所述导向轮10为引导的偏三轮机构前置的垄沟导向机构；所述苗盘架12和操纵把手13分别安装在所述车架5上，所述滑槽板27水平固定在所述车架5的另一直杆上。
图3所示为所述栽植单元和接苗单元示意图，所述栽植单元位于所述手扶行走系统上，包括栽植架23、栽植器24、覆土轮25和电机26；所述滑槽板27上有横向的行程通槽，栽植架23通过螺栓连接安装在滑槽板27的行程通槽内。所述栽植器24与所述栽植架23紧固连接，所述覆土轮25后挂在所述栽植器24上，所述电机26的机身与所述栽植架23紧固连接，其输出轴连通所述栽植器24的动力驱动部分。
所述接苗单元位于所述栽植单元上，包括推拉机构14、接苗杯15、开合片16和支撑杆18；所述支撑杆18垂直紧固在所述栽植架23上，所述接苗杯15与所述支撑杆18竖直紧固连接，且所述接苗杯15的落苗口正对所述栽植器24的入土栽植单元最上行工位，所述开合片16活动铰接在所述接苗杯15的落苗口侧边，所述推拉机构14的机身固定连接在所述接苗杯15侧面上，其推拉杆铰接所述开合片16。
所述控制系统17分别与所述轮毂电机1、电机26、推拉机构14和传感器19电连接；所述传感器19用于检测所述栽植器24的入土栽植单元是否到达最上行接苗工位并将信号传递给所述控制系统17，所述控制系统17根据工作信号驱动所述轮毂电机1转动从而带动偏三轮构型的所述手扶行走系统行驶，根据栽植工作信号驱动所述电机26转动从而带动所述栽植器24执行栽植作业，根据接苗工作信号驱动所述推拉机构14带动所述开合片16闭合和打开实现按需接苗和投苗。
调节所述后叉架2、前叉架4、侧叉架21在所述车架5上相对安装高度，使所述栽植器24的入土栽植单元具有不同的插植深度，调节所述伸缩杆20与所述车架5的锁定连接距离，使所述手扶行走系统具有不同的行驶跨度，调节所述栽植架23在所述滑槽板27的行程槽内平直安装位置，使所述栽植器24的入土栽植单元具有不同的栽植成行距离，调节所述锁紧器7使所述导向横梁6上的导向轮10倾斜，能引导所述手扶行走系统在不同斜度的垄沟里行驶。
所述栽植器24的入土栽植单元承接所述接苗单元释放的苗钵并将苗钵栽植到土壤里，所述覆土轮25对所述栽植器24的入土栽植单元插植的苗钵进行培土压实作业。
所述苗盘架12和所述操纵把手13安装布置在所述手扶行走系统的同一侧，便于人工操作。
所述栽植单元能N个并行组合安装在所述手扶行走系统上，对应N个所述接苗单元按需接苗和投苗给所述栽植单元进行栽植作业。
接苗时所述推拉机构14带动所述开合片16闭合，所述接苗杯15接住人工投放的待移栽苗钵，投苗时所述推拉机构14带动所述开合片16打开，所述接苗杯15里接住的待移栽苗钵滑落到所述栽植器24的入土栽植单元里。
所述推拉机构14是电动推杆、推拉式电磁铁等直线伸缩运动单元的任一种。
所述传感器19是光电传感器、接近传感器中能检测所述栽植器24的入土栽植单元运行到最上行工位的任一种。
所述控制系统17对所述轮毂电机1、电机26实行无级调速控制。
所述轮毂电机1的轮廓直径D(mm)与转速n1转/分钟，和所述栽植器24的栽植频率f(株/分钟)、苗钵栽植株距d(mm)满足如下的关系：
Figure BDA0001348914230000061
且当所述轮毂电机1的轮廓直径D为固定值时，通过调配所述轮毂电机1的转速n1和所述栽植器24的栽植频率f之间的比例关系能实现任一株距下苗钵栽植。
以番茄苗移植为例，在穴盘里培育穴盘苗11，按照农艺要求栽植株距为300mm，设定栽植器24的栽植频率为40株/分钟，可得移植机每分钟需要行走的距离为12000mm，假设所述轮毂电机1的轮廓直径D为350mm，经计算可得所述轮毂电机1的转速n1为11转/分钟，按照此参数要求设定移植机工作速度。
在移植时，首先将待移栽的穴盘苗11放置在苗盘架12上，调节所述锁紧器7使所述导向横梁6上的导向轮10倾斜，手扶操纵把手13，使移植机的轮毂电机1与万向脚轮3和行走脚轮22分两侧行驶在作业田垄里，同时控制系统17驱动推拉机构14带动开合片16闭合准备接苗；接着人工取苗放进接苗单元的接苗杯15里，当传感器19检测栽植器24的入土栽植单元到达最上行接苗工位时，传感器19将工作信号传递给控制系统17；然后控制系统17驱动推拉机构14带动开合片16打开，使接苗杯15接住的待移栽苗钵滑落到栽植器24的入土栽植单元里进行栽植作业，控制系统17驱动推拉机构14再次带动开合片16闭合准备接苗，如此重复，移植机行驶在作业田垄上，人工取苗投给接苗单元，接苗单元按需接苗和投苗给栽植单元进行栽植作业，直到完成穴盘苗定植任务。转弯时，以轮毂电机1为主动后轮，万向脚轮3为转向前轮，行走脚轮22为侧边支撑轮的偏三轮机构原地摆转。
本发明整机结构简单，行驶高度、跨度可调，能适应多种垄形栽植需求，对手扶行走系统和栽植单元采用电动无级可调控制，能实现任一株距下苗钵栽植，采用传感器技术协调配合接苗单元和栽植单元，使接苗、投苗、栽苗可靠，本发明可用在秧苗移栽领域。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手扶电动移植机，其特征在于，包括手扶行走系统、若干栽植单元、接苗单元和控制系统(17)；
所述手扶行走系统为偏三轮构型，包括轮毂电机(1)、后叉架(2)、万向脚轮(3)、前叉架(4)、行走脚轮(22)、侧叉架(21)、导向横梁(6)、锁紧器(7)、卡槽板(8)、导向杆(9)、导向轮(10)、苗盘架(12)、操纵把手(13)、滑槽板(27)、伸缩杆(20)和L型车架(5)；所述轮毂电机(1)铰接在所述后叉架(2)下端，后叉架(2)的上端与车架(5)的直角位置连接；万向脚轮(3)铰接在前叉架(4)下端，所述前叉架(4)安装在后叉架(2)的前面、且上端与所述车架(5)的一边支杆活动铰接；所述行走脚轮(22)铰接在侧叉架(21)下端，侧叉架(21)的上端与伸缩杆(20)的一端连接；所述伸缩杆(20)的另一端与所述车架(5)的另一边支杆以移动副形式连接，形成以轮毂电机(1)为主动后轮、万向脚轮(3)为转向前轮、行走脚轮(22)为侧边支撑轮的偏三轮机构；所述导向横梁(6)水平横穿在所述车架(5)的另一端，所述锁紧器(7)紧固连接所述导向横梁(6)和车架(5)，所述卡槽板(8)紧固在所述导向横梁(6)的一端，所述导向杆(9)活动铰接在所述卡槽板(8)上，所述导向轮(10)与所述导向杆(9)的下端以转动副形式连接，形成以所述导向轮(10)为引导的偏三轮机构前置的垄沟导向机构；所述苗盘架(12)和操纵把手(13)分别安装在所述车架(5)上，所述滑槽板(27)水平固定在所述车架(5)的另一直杆上；
所述栽植单元位于所述手扶行走系统上，包括栽植架(23)、栽植器(24)、覆土轮(25)和电机(26)；所述栽植架(23)平直安装在所述滑槽板(27)的行程槽内，所述栽植器(24)与所述栽植架(23)紧固连接，所述覆土轮(25)后挂在所述栽植器(24)上，所述电机(26)的机身与所述栽植架(23)紧固连接，其输出轴连通所述栽植器(24)的动力驱动部分；
所述接苗单元位于所述栽植单元上，包括推拉机构(14)、接苗杯(15)和开合片(16)；所述接苗杯(15)安装在栽植架(23)上，且所述接苗杯(15)的落苗口正对所述栽植器(24)的入土栽植单元最上行工位，所述开合片(16)活动铰接在所述接苗杯(15)的落苗口侧边，所述推拉机构(14)的机身固定连接在所述接苗杯(15)侧面上，其推拉杆铰接所述开合片(16)；
所述控制系统(17)分别与所述轮毂电机(1)、电机(26)、推拉机构(14)和传感器(19)电连接；所述传感器(19)用于检测所述栽植器(24)的入土栽植单元是否到达最上行接苗工位并将信号传递给所述控制系统(17)，所述控制系统(17)根据工作信号驱动所述轮毂电机(1)转动从而带动偏三轮构型的所述手扶行走系统行驶，根据栽植工作信号驱动所述电机(26)转动从而带动所述栽植器(24)执行栽植作业，根据接苗工作信号驱动所述推拉机构(14)带动所述开合片(16)闭合和打开。
2.根据权利要求1所述的一种手扶电动移植机，其特征在于，所述接苗单元还包括支撑杆(18)；所述支撑杆(18)垂直紧固在所述栽植架(23)上，所述接苗杯(15)与所述支撑杆(18)竖直紧固连接。
3.根据权利要求1所述的一种手扶电动移植机，其特征在于，所述后叉架(2)的上端与车架(5)通过螺栓连接；
所述前叉架(4)的上端与所述车架(5)通过螺栓铰接；
所述侧叉架(21)的上端与伸缩杆(20)的一端通过螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的一种手扶电动移植机，其特征在于，所述伸缩杆(20)嵌套在所述车架(5)里，所述伸缩杆(20)的另一端与所述车架(5)的另一边支杆以移动副形式通过锁紧螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种手扶电动移植机，其特征在于，所述滑槽板(27)上有横向的行程通槽，栽植架(23)通过螺栓连接安装在滑槽板(27)的行程通槽内。
6.根据权利要求1所述的一种手扶电动移植机，其特征在于，所述苗盘架(12)和所述操纵把手(13)安装布置在所述手扶行走系统的同一侧。
7.根据权利要求1所述的一种手扶电动移植机，其特征在于，所述推拉机构(14)是直线伸缩运动单元；所述传感器(19)是光电传感器或接近传感器。
8.根据权利要求1所述的一种手扶电动移植机，其特征在于，若干所述栽植单元并行安装在所述手扶行走系统上。
9.根据权利要求1所述的一种手扶电动移植机，其特征在于，所述控制系统(17)对所述轮毂电机(1)和电机(26)实行无级调速控制。
10.根据权利要求1所述的一种手扶电动移植机，其特征在于，所述轮毂电机(1)的轮廓直径D与转速n1，和所述栽植器(24)的栽植频率f、苗钵栽植株距d满足如下的关系：
Figure FDA0001348914220000021
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