CN107667630A - 一种气力式超高速精密排种器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气力式超高速精密排种器,仿生水蛭吸盘通过铰接传动机构固定在吸种孔内;仿人体指纹结构固定在仿生水蛭吸盘结构内表面;排种盘轴与排种器盖活动连接;排种管固接于排种器盖一侧,且位于排种盘的吸种孔正下方;柔性挤压轮与排种器盖活动连接;排种盘轴齿轮与排种盘轴固接,柔性挤压轮轴齿轮与柔性挤压轮轴固接且与排种盘轴齿轮相啮合;通风管一端与壳体固接,另一端与密闭风箱固接;吸种孔位于密闭风箱的一侧置有橡胶挡风板。本发明以水蛭吸盘和人体指纹结构为仿生原型,设计出仿生水蛭吸盘和仿人体指结构,提高了种子吸取效率、增强了种子夹持稳定性和种子个体差异的适应性,种子受力小不易伤种,降低高速精密排种机构漏播率。
Description
技术领域
本发明属于农业机械技术领域,具体涉及一种气力式超高速精密排种器。
背景技术
气力式高速精密排种器的核心机构是种子吸拾机构,其在取种阶段通过气流吸力吸取种子,之后在运种阶段依靠吸力和摩擦力对种子进行夹持运移。在复杂田间环境作业时,由于气压波动和振动加剧对高速精播作业质量产生的影响,吸拾机构易产生如下问题:①吸力下降致使取种阶段发生漏充现象;②吸力下降和振动加剧,致使运种阶段发生掉种现象;③作物种子多具有很大的个体差异性,致使吸拾机构夹持效果不佳,加大了振动对夹持效果的影响。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明通过对水蛭吸盘遇到不同结构形态吸附物时的运动方式、形态变化和人体指纹结构夹持物体时稳定夹持的机理研究,提供一种气力式超高速精密排种器,以实现提高种子吸取效率、增强种子夹持稳定性和种子个体差异适应性的目的。
本发明的目的是通过以下方案实现的,结合附图:
一种气力式超高速精密排种器,其特征在于,包括排种器盖1、排种盘轴2、排种管15、吸种孔9、仿生水蛭吸盘17、排种盘13、铰接传动机构16、仿人体指纹结构23、柔性挤压轮8、柔性挤压轮轴7、柔性挤压轮轴齿轮5、排种盘轴齿轮4、橡胶挡风板14、密闭风箱10、通风管12和壳体11;
排种盘13通过排种盘轴2与排种器盖1轴承连接,排种盘13上均布设置有多个吸种孔9,每个吸种孔9内分别通过铰接传动机构16安装有仿生水蛭吸盘17,仿人体指纹结构23设置在仿生水蛭吸盘17结构内表面;排种管15固接于排种器盖1一侧,且对准吸种孔9正下方;柔性挤压轮8通过柔性挤压轮轴7 与排种器盖1轴承连接;排种盘轴齿轮4安装在排种盘轴2上,柔性挤压轮轴齿轮5安装柔性挤压轮轴7上,且柔性挤压轮轴齿轮5与排种盘轴齿轮4相啮合;通风管12一端与壳体11固接,另一端与密闭风箱10固接;吸种孔9朝向密闭风箱10的一侧设置有橡胶挡风板14。
进一步地,所述仿生水蛭吸盘17采用姿态可调节式的水蛭吸盘的结构形态,以硅橡胶材料通过3D打印技术和纳米压印技术制备。
进一步地,每个所述吸种孔9内安装有12组铰接传动机构16,用于安装所述仿生水蛭吸盘17,12组铰接传动机构16以吸种孔9中心轴线呈90°对称排列,每侧各3组,铰接传动机构16可根据扭矩传感器调节仿生水蛭吸盘对种子的加持力。
进一步地,所述铰接传动机构16包括铰接臂a18、铰接臂b21、扭矩传感器22、拉力弹簧20和限位杆19;铰接臂a18、铰接臂b18相互铰接,且铰接臂 a18、铰接臂b18外端分别与吸种孔9内壁和仿生水蛭吸盘17固连;扭矩传感器22安装于铰接臂a18和铰接臂b18的铰接位置;限位杆19实心轴一侧铰接臂a18底端固连,空心轴一侧与铰接臂a18底端固连;拉力弹簧20套装于限位杆19且两端分别与铰接臂a18、铰接臂a18底端固连。
进一步地,所述柔性挤压轮8的轮廓曲线以蜗牛壳为仿生原型,其轮廓曲线方程为:
(x2+y2)3=27.5(x2+y2)+2.5(x2-y2)(0≤x≤25)
柔性挤压轮8采用柔性橡胶材料。
进一步地,所述仿人体指纹结构23以人体指纹非对称椭圆螺旋线结构为仿生原型,所取材料为硅橡胶材料,并通过3D打印技术和纳米压印技术制备。仿人体指纹结构23与仿生水蛭吸盘17内表面固连。
本发明以水蛭吸盘和人体指纹结构为仿生原型,设计出仿生水蛭吸盘和仿人体指结构,提高了种子吸取效率、增强了种子夹持稳定性和种子个体差异的适应性,种子受力小不易伤种,降低高速精密排种机构漏播率。
附图说明
图1是气力式超高速精密排种器结构示意图
图2是吸种孔内部结构示意图
图3是铰接传动机构示意图
图4是柔性挤压轮结构正视图
图5是气力式超高速精密排种器左视图
图6是仿人体指纹结构示意图
图中:1.排种器盖;2.排种盘轴;3.排种盘轴承;4.排种盘轴齿轮; 5.柔性挤压轮轴齿轮;6.柔性挤压轮轴承;7.柔性挤压轮轴;8.柔性挤压轮;9.吸种孔;10.密闭风箱;11.壳体;12.通风管;13.排种盘;14.橡胶挡风板;15.排种管;16.铰接传动机构;17.仿生水蛭吸盘;18.铰接臂a; 19.限位杆;20.拉力弹簧;21.铰接臂b;22.扭矩传感器;23.仿人体指纹结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案作详细的描述:
如图1至图6所示,一种气力式超高速精密排种器,由排种器盖1、排种盘轴2、排种盘轴承3、排种管15、吸种孔9、仿生水蛭吸盘17、排种盘13、铰接传动机构16、扭矩传感器19、仿人体指纹结构23、柔性挤压轮8、柔性挤压轮轴7、柔性挤压轮轴齿轮5、排种盘轴齿轮4、柔性挤压轮轴承6、橡胶挡风板14、密闭风箱10、通风管12、和壳体11组成。排种盘13上均布设置多个吸种孔9,仿生水蛭吸盘17通过铰接传动机构16固定在吸种孔9内;仿人体指纹结构23固定在仿生水蛭吸盘17结构内表面。排种盘轴2经排种盘轴承3与排种器盖1活动连接,排种盘轴2与排种盘13中心固接。排种管15固接于排种器盖1一侧,且对准排种盘13的吸种孔9正下方。柔性挤压轮8经柔性挤压轮轴承22与排种器盖1活动连接。排种盘轴齿轮4与排种盘轴2固接,柔性挤压轮轴齿轮5与柔性挤压轮轴6固接且与排种盘轴齿轮4相啮合。通风管12一端与壳体11固接,另一端与密闭风箱10固接。吸种孔9朝向密闭风箱10的一侧置有橡胶挡风板14,橡胶挡风板14与密闭风箱10侧壁固接。
如图1、图4和图6所示,密闭风箱10内的风机使排种盘13左、右两侧之间产生负压,种子在气流吸力的作用下被吸往吸种孔9处。排种盘轴齿轮4随排种盘轴2做顺时针转动,因柔性挤压轮轴齿轮5与排种盘轴齿轮4啮合,故柔性挤压轮8随柔性挤压轮轴7做逆时针转动。柔性挤压轮8转动时会对充种区种子产生持续扰动和刮擦,迫使种子填充于吸种孔9,可加快吸种孔9吸种效率,同时减小吸种孔9吸取多粒种子的机率。种子在安装于吸种孔9内仿生水蛭吸盘17的夹持下运送至排种管15处,排种管15正上方的橡胶挡风板14将吸种孔 9堵住,使种子不再受到风机所产生的气流吸力作用,掉落入排种管15完成播种作业。
如图2、图3所示,排种盘13上每个吸种孔9内安装有一个仿生水蛭吸盘 17。仿生水蛭吸盘17采用水蛭吸盘的结构形态,以硅橡胶材料通过3D打印技术和纳米压印技术制备。如图6所示,仿人体指纹结构23以人体指纹非对称椭圆螺旋线结构为仿生原型,采用硅橡胶材料通过3D打印技术和纳米压印技术制备。仿人体指纹结构23紧贴于仿生水蛭吸盘17内表面,可在夹持种子时增加各方向上的摩擦力,提高对种子的夹持力和稳定性。
仿生水蛭吸盘17采用姿态可调节式的水蛭吸盘结构形态,可根据吸附物不同的结构形态进行高效仿形,保证吸盘持续保持产生最大吸力的结构形态,增强种子吸附和夹持的稳定性,同时对个体差异较大的种子具有良好的适应性,采用硅橡胶材料通过3D打印技术和纳米压印技术制备。每个吸种孔9内安装有 12组铰接传动机构16,以吸种孔9中心轴线呈90°对称排列,每侧各3组,可根据扭矩传感器调节仿生水蛭吸盘对种子的加持力。铰接传动机构16由铰接臂 a18、铰接臂b21、扭矩传感器22、拉力弹簧20和限位杆19组成,可进行一定程度的往复伸缩运动。铰接臂a18、铰接臂b18相互铰接,且铰接臂a18、铰接臂b18外端分别与吸种孔9内壁和仿生水蛭吸盘17固连。限位杆19实心轴一侧铰接臂a18底端固连,空心轴一侧与铰接臂a18底端固连,拉力弹簧20套装于限位杆19且两端分别与铰接臂a18、铰接臂a18底端固连,扭矩传感器22则安装于两条铰接臂的铰接位置,可监测铰接位置处的扭矩。
种子在风机所产生的气流吸力作用下会紧压于仿生水蛭吸盘17表面,在此压力作用下仿生水蛭吸盘17发生变形,同时带动12组铰接传动机构16运动。铰接传动机构16经过持续的运动调整,气流吸力、种子自身的重力以及仿生水蛭吸盘17施加给种子的反作用力达到静态平衡,种子得以稳定夹持于仿生水蛭吸盘17而不掉落。在此过程中,吸附有多粒种子的仿生水蛭吸盘17在12组多级铰接仿生传动机14不断的运动调整下难以维持平衡状态,最终多余的种子脱离仿生水蛭吸盘17,保证每个仿生水蛭吸盘17仅吸附一粒种子。处于受力平衡状态的种子在仿生水蛭吸盘17的夹持以及排种盘的运转下运送至排种管处。
如图4所示,柔性挤压轮8的轮廓曲线以蜗牛壳为仿生原型,材料采用柔性橡胶材料,在排种器充种区转动时,在不损伤种子的同时可有效减小运转阻力。其轮廓曲线方程为:
(x2+y2)3=27.5(x2+y2)+2.5(x2-y2)(0≤x≤25)。
Claims (6)
1.一种气力式超高速精密排种器,其特征在于,包括排种器盖(1)、排种盘轴(2)、排种管(15)、吸种孔(9)、仿生水蛭吸盘(17)、排种盘(13)、铰接传动机构(16)、仿人体指纹结构(23)、柔性挤压轮(8)、柔性挤压轮轴(7)、柔性挤压轮轴齿轮(5)、排种盘轴齿轮(4)、橡胶挡风板(14)、密闭风箱(12)、通风管(12)和壳体(11);
排种盘(13)通过排种盘轴(2)与排种器盖(1)轴承连接,排种盘(13)上均布设置有多个吸种孔(9),每个吸种孔(9)内分别通过铰接传动机构(16)安装有仿生水蛭吸盘(17),仿人体指纹结构(23)设置在仿生水蛭吸盘(17)结构内表面;排种管(15)固接于排种器盖(1)一侧,且对准吸种孔(9)正下方;柔性挤压轮(8)通过柔性挤压轮轴(7)与排种器盖(1)轴承连接;排种盘轴齿轮(4)安装在排种盘轴(2)上,柔性挤压轮轴齿轮(5)安装柔性挤压轮轴(7)上,且柔性挤压轮轴齿轮(5)与排种盘轴齿轮(4)相啮合;通风管(12)一端与壳体(11)固接,另一端与密闭风箱(12)固接;吸种孔(9)朝向密闭风箱(12)的一侧设置有橡胶挡风板(14)。
2.如权利要求1所述的一橡胶挡风板种气力式超高速精密排种器,其特征在于,所述仿生水蛭吸盘(17)采用姿态可调节式的水蛭吸盘的结构形态,以硅橡胶材料通过3D打印技术和纳米压印技术制备。
3.如权利要求1所述的一种气力式超高速精密排种器,其特征在于,每个所述吸种孔(9)内安装有12组铰接传动机构(16),用于安装所述仿生水蛭吸盘(17),12组铰接传动机构(16)以吸种孔(9)中心轴线呈90°对称排列,每侧各3组,铰接传动机构(16)可根据扭矩传感器调节仿生水蛭吸盘对种子的加持力。
4.如权利要求1所述的一种气力式超高速精密排种器,其特征在于,所述铰接传动机构(16)包括铰接臂a(18)、铰接臂b(21)、扭矩传感器(22)、拉力弹簧(20)和限位杆(19);铰接臂a(18)、铰接臂b(21)相互铰接,且铰接臂a(18)、铰接臂b(21)外端分别与吸种孔(9)内壁和仿生水蛭吸盘(17)固连;扭矩传感器(22)安装于铰接臂a(18)和铰接臂b(21)的铰接位置;限位杆(19)实心轴一侧铰接臂a(18)底端固连,空心轴一侧与铰接臂a(18)底端固连;拉力弹簧(20)套装于限位杆(19)且两端分别与铰接臂a(18)、铰接臂a(18)底端固连。
5.如权利要求1所述的一种气力式超高速精密排种器,其特征在于,所述柔性挤压轮(8)的轮廓曲线以蜗牛壳为仿生原型,其轮廓曲线方程为:
(x2+y2)3=27.5(x2+y2)+2.5(x2-y2) (0≤x≤25)
柔性挤压轮(8)采用柔性橡胶材料。
6.如权利要求1所述的一种气力式超高速精密排种器,其特征在于,所述仿人体指纹结构(23)以人体指纹非对称椭圆螺旋线结构为仿生原型,所取材料为硅橡胶材料,并通过3D打印技术和纳米压印技术制备。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180713 Termination date: 20190913 |