CN108566783B - 一种基于超声波传感器的果园避让式管理机及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于超声波传感器的果园避让式管理机，包括牵引架、主机架、工作机具，牵引架设有机架滑移油缸，主机架上设有滑动油缸，变速箱体的动力输入端与拖拉机相连，变速箱体的第一动力输出端与液压泵相连、第二动力输出端与工作机具相连，液压泵与滑动油缸、机架滑移油缸分别相连；主机架与机架滑移油缸相连，滑动油缸与工作机具相连；工作机具上设有超声波传感器，超声波传感器与液压控制系统相连，液压泵通过液压控制系统与滑动油缸、机架滑移油缸相连。本发明提供一种避让式、作业幅宽可随时调整的果园管理机，从而可以实现无漏耕、少耕并提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种基于超声波传感器的果园避让式管理机及其工作方法。
背景技术
目前，中耕作业是果园生产管理的重要基础环节，但工作量大、劳动强度高。通过中耕作业可以消除土壤板结，改善土壤物理特性，增加土壤的透气性，为果树生长发育创造良好的条件；同时，土层的翻覆置换还可以抑制杂草，促进肥效，增温保墒，提高果树产量和水果品质。
我国果园面积约2700万亩，随着近年来林果业的快速发展，果园机械化中耕除草相对传统作业，因为能降低劳动成本、提高劳动效率，受到了普遍欢迎。但目前的果园耕作机械在进行作业时，由于果园的密植园艺种植模式，树干是旋耕作业时的障碍物，受耕作对象的局限，为了避让果树，只能断断续续作业，在果树株距之间的区域存在少耕、漏耕现象。同时，造成机具操作复杂、劳动强度大、效率低，耕作效果不能满足农艺要求。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种避让式、作业幅度宽可随时调整的基于超声波传感器的果园避让式管理机及其工作方法，从而可以实现无漏耕、少耕并提高工作效率。
技术方案：本发明所述基于超声波传感器的果园避让式管理机，包括牵引架、主机架、工作机具，牵引架与拖拉机相连，主机架与牵引架相连，工作机具偏离设置在主机架侧边；所述主机架包括底板以及设于底板上的变速箱体、液压油箱、液压泵和滑动油缸，所述变速箱体的动力输入端与拖拉机相连，变速箱体的第一动力输出端与液压泵相连，变速箱体的第二动力输出端通过万向联轴器与工作机具相连，所述液压油箱与液压泵相连，液压泵通过液压控制系统与机架滑移油缸和滑动油缸相连；所述牵引架前端设有三点悬挂机构、后端连接有机架滑移轴，机架滑移轴两端与牵引架底部两端固定连接，所述机架滑移油缸设置在机架滑移轴端部；所述底板前端设有滑套、后端连接有限深轮，所述底板通过滑套与机架滑移轴滑动配合，所述机架滑移油缸与底板相连，所述机架滑移油缸动作牵引底板沿机架滑移轴做一级横向运动；所述滑动油缸与所述工作机具相连，所述工作机具上设有超声波传感器，超声波传感器与液压控制系统相连，所述超声波传感器探测工作机具前方障碍物并将探测信号传输至液压控制系统，液压控制系统输出控制信号至液压泵，液压泵驱动滑动油缸动作带动工作机具做二级横向运动。
进一步完善上述技术方案，所述牵引架包括底梁、U形梁、勾形杆和导轮支架，所述U形梁以其开口侧向下与底梁固定相连，所述勾形杆包括长连杆和短连杆，长连杆顶端与U形梁顶部相连，长连杆底端与短连杆一端对接相连，短连杆另一端与U形梁中部相连，短连杆在底梁上方处于水平状态；所述导轮支架设置在长连杆、短连杆对接处，导轮支架包括U形框以及安装在U形框内的两个导轮，两个导轮之间形成供管状结构通过的通孔。
进一步地，所述底板中部设有U形侧开口，开口朝向所述工作机具方向设置，所述万向联轴器与变速箱体连接后沿U形侧开口处伸出底板外与所述工作机具相连；所述底板前部通过三角支座固定有水平拉杆，水平拉杆穿过所述导轮支架的通孔处与所述牵引架相连。
进一步地，所述底板上对应U形侧开口的上方设有导向座，所述滑动油缸固定在导向座上，滑动油缸的伸缩杆通过调节件与所述工作机具相连。
进一步地，所述工作机具包括安装座以及设于安装座底部的刀轴，所述滑动油缸的伸缩杆通过调节件与安装座相连，所述万向联轴器与刀轴相连。
进一步地，所述安装座设有卡接头，卡接头为两个相对设置的连接板，连接板设有呈上下分布的固定孔、弧形调节孔；所述调节件包括侧板、衬板、滑动板，所述滑动油缸伸缩杆的末端穿过侧板伸入到两个连接板之间并分别通过衬板、滑动板固定，衬板、滑动板、伸缩杆对应固定孔设有安装孔，滑动板对应弧形调节孔设有连接孔。伸缩杆末端与安装座之间通过依次穿过连接板固定孔、滑动板安装孔、伸缩杆安装孔、衬板安装孔、连接板固定孔的螺栓固定连接，伸缩杆末端与安装座通过在滑动板连接孔与弧形调节孔之间连接件的位置调节角度。
进一步地，所述工作机具为耕整地机构、除草机构、平地机构中任一种。
进一步地，采用上述基于超声波传感器的果园避让式管理机的工作方法，包括如下步骤：
（1）将拖拉机通过牵引杆与牵引架的三点悬挂装置固定相连，拖拉机的动力输出轴与变速箱体相连，初始时，调节牵引杆使得管理机保持悬空，液压泵通过液压控制系统控制机架滑移油缸带动主机架向工作机具侧偏移，偏移到位后，调节牵引杆使得管理机限位轮落地；
（2）液压泵通过液压控制系统控制滑动油缸带动工作机具向外伸出到达作业区域；
（3）拖拉机通过牵引架带动主机架、工作机具向前运动，工作机具进行作业并通过超声波传感器探测障碍物；
（4）当超声波传感器探测到障碍物时，输出信号至液压控制系统，液压控制系统输出控制信号至液压泵，液压泵驱动滑动油缸动作，带动工作机具回缩；
（5）当超声波传感器探测到障碍物消失时，输出信号至液压控制系统，液压控制系统输出控制信号至液压泵，液压泵驱动滑动油缸动作，带动工作机具伸出。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：（1）本发明通过机架滑移油缸带动主机架朝向工作机具方向偏移形成一级调节，在工作过程中，工作机具通过超声波传感器探测障碍物，在遇到障碍物时通过滑动油缸回缩进行二级调节，遇到果树时可以自动避让，可以连续作业，避免了在果树株距之间的区域存在的少耕、漏耕现象；（2）滑动油缸通过调节件与工作机具的安装座连接，在实现二级偏置调节的同时，改变连接处安装座与调节件之间的角度还能实现工作机具的角度调节 ；（3）工作机具设有调节部与主机架相连，能够调节连接处的高低位置，在遇到坡地时能够及时调整工作机具高度，提高耕地效果；（4）工作机具采用分体式连接，通过更换工作头能适应不同的工作需求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明的后视图；
图4为本发明中牵引架的主视图；
图5为本发明中牵引架的俯视图；
图6为本发明中牵引架的侧视图；
图7为本发明中底板的俯视图；
图8为滑动油缸伸缩杆的固定示意图；
图9为图8的侧视图。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：如图1、图2、图3所示的基于超声波传感器的果园避让式管理机，包括牵引架1、主机架12、工作机具10，牵引架1与拖拉机相连，主机架12与牵引架1相连，工作机具10偏离设置在主机架12侧边；工作机具10为耕整地机构、除草机构、平地机构中任一种，根据实际需要调整。
如图4至图7所示，牵引架1前侧设有三点悬挂装置104、后侧设有机架滑移轴101和机架滑移油缸2，牵引架1包括底梁106、U形梁105、勾形杆102和导轮支架103，U形梁105以其开口侧向下与底梁106固定相连，勾形杆102包括长连杆和短连杆，长连杆顶端与U形梁105顶部相连，长连杆底端与短连杆一端对接相连，短连杆另一端与U形梁105中部相连，短连杆在底梁106上方处于水平状态；导轮支架103设置在长连杆、短连杆对接处，导轮支架103包括U形框以及安装在U形框内的两个导轮，两个导轮之间形成供管状结构通过的通孔。
主机架12包括底板以及安装在底板上的变速箱体3、滑动油缸4、液压控制系统、液压泵7、与液压泵7相连的液压油箱8；底板前端设有滑套，滑套套设在牵引架的机架滑移杆101上，底板中部设有U形侧开口，开口朝向工作机具10方向设置，底板上对应U形侧开口的上方设有导向座，滑动油缸4固定在导向座上，底板前部通过三角支座固定有水平拉杆，水平拉杆穿过导轮支103架的通孔处与牵引架相连，底板后侧连接有限深轮6。
变速箱体3的动力输入端与拖拉机相连，变速箱体3的第一动力输出端与液压泵7相连、第二动力输出端与万向联轴器11相连，万向联轴器11沿底部U形侧开口伸出底板外与工作机具10相连，工作机具10上设有超声波传感器13，超声波传感器13与液压控制系统相连，液压泵7通过液压控制系统与滑动油缸4、机架滑移油缸2相连。
工作机具10包括安装座以及设于安装座底部的刀轴，滑动油缸4的伸缩杆9沿主机架12横向设置且伸缩杆的外端通过调节件与工作机具10的安装座相连，万向联轴器11与刀轴相连。
安装座设有卡接头，卡接头为两个相对设置的连接板，连接板设有呈上下分布的固定孔、弧形调节孔；调节件如图8、图9所示，包括侧板、衬板91、滑动板92，滑动油缸4伸缩杆9的末端穿过侧板伸入到两个连接板之间并分别通过衬板91、滑动板92固定，衬板91、滑动板92、伸缩杆9对应固定孔设有安装孔，滑动板92对应弧形调节孔设有连接孔。伸缩杆9末端与安装座之间通过依次穿过连接板固定孔、滑动板安装孔、伸缩杆安装孔、衬板安装孔、连接板固定孔的螺栓固定连接，伸缩杆9末端与安装座通过调节滑动板连接孔与弧形调节孔之间连接件的位置调节角度。
工作时：（1）将拖拉机通过牵引杆与牵引架1的三点悬挂装置固定相连，拖拉机的动力输出轴与变速箱体3相连，初始时，调节牵引杆使得管理机保持悬空，液压泵7通过液压控制系统控制机架滑移油缸2带动主机架12向工作机具10侧偏移，此时，调节牵引杆使得管理机限位轮6落地；
（2）液压泵7通过液压控制系统控制滑动油缸4带动工作机具10向外伸出到达作业区域；
（3）拖拉机通过牵引架1带动主机架12、工作机具10向前运动，工作机具10进行作业并通过超声波传感器13探测障碍物；
（4）当超声波传感器13探测到障碍物时，输出信号至液压控制系统，液压控制系统输出控制信号至液压泵，液压泵驱动滑动油缸4动作，带动工作机具10回缩；
（5）当超声波传感器13探测到障碍物消失时，输出信号至液压控制系统，液压控制系统输出控制信号至液压泵7，液压泵7驱动滑动油缸4动作，带动工作机具10伸出。
在工作过程中，工作机具10通过超声波传感器探测障碍物，在遇到障碍物时通过滑动油缸4回缩进行二级调节，遇到果树时可以自动避让，可以连续作业，避免了在果树株距之间的区域存在的少耕、漏耕现象。
如上，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (4)
1.一种基于超声波传感器的果园避让式管理机的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将拖拉机通过牵引杆与牵引架的三点悬挂装置固定相连，拖拉机的动力输出轴与变速箱体相连，初始时，调节牵引杆使得管理机保持悬空，液压泵通过液压控制系统控制机架滑移油缸带动主机架向工作机具侧偏移，偏移到位后，调节牵引杆使得管理机限深轮落地；（2）液压泵通过液压控制系统控制滑动油缸带动工作机具向外伸出到达作业区域；（3）拖拉机通过牵引架带动主机架、工作机具向前运动，工作机具进行作业并通过超声波传感器探测障碍物；（4）当超声波传感器探测到障碍物时，输出信号至液压控制系统，液压控制系统输出控制信号至液压泵，液压泵驱动滑动油缸动作，带动工作机具回缩；（5）当超声波传感器探测到障碍物消失时，输出信号至液压控制系统，液压控制系统输出控制信号至液压泵，液压泵驱动滑动油缸动作，带动工作机具伸出；
所述基于超声波传感器的果园避让式管理机包括牵引架、主机架、工作机具，牵引架与拖拉机相连，主机架与牵引架相连，工作机具偏离设置在主机架侧边；其特征在于：所述主机架包括底板以及设于底板上的变速箱体、液压油箱、液压泵和滑动油缸，所述变速箱体的动力输入端与拖拉机相连，变速箱体的第一动力输出端与液压泵相连，变速箱体的第二动力输出端通过万向联轴器与工作机具相连，所述液压油箱与液压泵相连，液压泵通过液压控制系统与机架滑移油缸和滑动油缸相连；
所述牵引架前端设有三点悬挂机构、后端连接有机架滑移轴，机架滑移轴两端与牵引架底部两端固定连接，所述机架滑移油缸设置在机架滑移轴端部；所述底板前端设有滑套、后端连接有限深轮，所述底板通过滑套与机架滑移轴滑动配合，所述机架滑移油缸与底板相连，所述机架滑移油缸动作牵引底板沿机架滑移轴做一级横向运动；
所述滑动油缸与所述工作机具相连，所述工作机具上设有超声波传感器，超声波传感器与液压控制系统相连，所述超声波传感器探测工作机具前方障碍物并将探测信号传输至液压控制系统，液压控制系统输出控制信号至液压泵，液压泵驱动滑动油缸动作带动工作机具做二级横向运动；
所述牵引架包括底梁、U形梁、勾形杆和导轮支架，所述U形梁以其开口侧向下与底梁固定相连，所述勾形杆包括长连杆和短连杆，长连杆顶端与U形梁顶部相连，长连杆底端与短连杆一端对接相连，短连杆另一端与U形梁中部相连，短连杆在底梁上方处于水平状态；所述导轮支架设置在长连杆、短连杆对接处，导轮支架包括U形框以及安装在U形框内的两个导轮，两个导轮之间形成供管状结构通过的通孔；
所述底板中部设有U形侧开口，开口朝向所述工作机具方向设置，所述万向联轴器与变速箱体连接后沿U形侧开口处伸出底板外与所述工作机具相连；所述底板前部通过三角支座固定有水平拉杆，水平拉杆穿过所述导轮支架的通孔处与所述牵引架相连；
所述底板上对应U形侧开口的上方设有导向座，所述滑动油缸固定在导向座上，滑动油缸的伸缩杆通过调节件与所述工作机具相连。
2.根据权利要求1所述基于超声波传感器的果园避让式管理机的工作方法，其特征在于：所述工作机具包括安装座以及设于安装座底部的刀轴，所述滑动油缸的伸缩杆通过调节件与安装座相连，所述万向联轴器与刀轴相连。
3.根据权利要求2所述基于超声波传感器的果园避让式管理机的工作方法，所述的基于超声波传感器的果园避让式管理机，其特征在于：所述安装座设有卡接头，卡接头为两个相对设置的连接板，连接板设有呈上下分布的固定孔、弧形调节孔；所述调节件包括侧板、衬板、滑动板，所述滑动油缸伸缩杆的末端穿过侧板伸入到两个连接板之间并分别通过衬板、滑动板固定，衬板、滑动板、伸缩杆对应固定孔设有安装孔，滑动板对应弧形调节孔设有连接孔。
4.根据权利要求1至3任一所述基于超声波传感器的果园避让式管理机的工作方法，其特征在于：所述工作机具为耕整地机构、除草机构、平地机构中任一种。
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