CN109068571B - 驱动至少一个施用器臂相对于农业植株进行定位的施用单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了相对于农田的农业植株进行定点液流体施用的机具和施用器。在一个实施例中，用于向农田中成行植株施加流体的流体施用器包含至少一个施用器臂，由致动器驱动所述施用器臂从行中的位置移动到邻近植株的位置。

Description

驱动至少一个施用器臂相对于农业植株进行定位的施用单元
相关申请
本申请要求了2016年4月18日提交的名称为“用于相对于农田的农业植株进行定点施用的机具和施用单元”的美国临时申请No.62/324,095、2016年7月22题提交的名称为“用于相对于农田的农业植株进行定点施用的机具和施用单元”的美国临时申请No.62/365,824、2017年1月5日提交的名称为“用于相对于农田的农业植株进行定点施用的机具和施用单元”的美国临时申请No.62/442,895的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明所公开的实施方式涉及驱动至少一个施用器臂相对于农业植株进行定位流体施用的机具、施用单元和流体施用器。
背景技术
播种机用于在田间播种农作物(例如，玉米、大豆)的种子。播种机也可以用于施加流体施用(例如，肥料、化学品)到土壤或农作物上。其它流体施用器具包括喷雾器和追肥杆。在针对不同的行单元控制这种施用方面，在行间施加流体施用可能具有挑战性。
附图说明
在附图的图中通过示例示出了本申请，但并不限于此。其中：
图1示出了根据一个实施例的用于执行农田农业操作(包括具有施用单元的机具的操作)的系统的示例。
图2示出了根据一个实施例的用于输送施用(例如，流体施用，流体混合物施用)的机具200的架构。
图3A示出了根据一个实施例的用于向植株P-1，P-2(例如，玉米植株，大豆植株，等)施加施用的施用单元300(例如，流体施用单元300)的后视图。
图3B示出了根据一个实施例的用于施加施用到植株P-1，P-2(例如，玉米植株，大豆植株，等)的施用单元300(例如，流体施用单元300)的顶视图。
图4示出了施用单元400(例如，流体施用单元400)的实施例(后视图402)。
图5示出了施用单元500(例如：流体施用单元500)的实施例(后视图502)。
图6A和6B示出了流体施用单元600的另一实施例。
图7示出了流体施用单元700的另一实施例。
图8A示出了流体施用单元800的实施例。
图8B示出了流体施用单元850的实施例。
图9A示出了根据一个实施例的用于施加施用到植株P-9，P-10(例如，玉米植株，大豆植株，等)的施用单元900(例如，流体施用单元900)的顶视图902。
图9B示出了根据一个实施例的连杆构件920a、920b被偏置在两行植株之间处于非居中位置处的顶视图904。
图9C示出了根据一个实施例的施用单元900的侧视图940。
图9D示出了根据一个实施例的用于向植株P-9，P-10(例如，玉米植株，大豆植株，等)施加施用的施用单元950,980(例如，流体施用单元)的顶视图952。
图10示出了根据一个实施例的施用单元1000的侧视图。
图11示出了根据一个实施例的施用单元1100的后视图1102。
图12示出了根据一个实施例的系统1200的一个例子，包括机器1202(例如，拖拉机、联合收割机，等)和机具1240(例如，播种机、中耕机、犁、喷雾器、撒播机、灌溉机具，等)。
图13A(侧视图)示出了流体施用单元1300的实施例。
图13B(顶视图)示出了具有多个沟槽成型构件(例如，刀片)和流体出口的液体施用单元1350的实施例。
图14示出了根据一个实施例的用于将本申请所述的任一框架连接在杆10上的可调节托座1400。
图15A示出了根据一个实施例的施用单元1500的等距视图。
图15B示出了根据一个实施例的用于与施用单元1532一起使用的流体偏置装置的等距视图。
图16示出了根据一个实施例的定位在靠近植株行的施用单元1600的等距视图。
图17A示出了根据一个实施例的施用单元1700的等距视图。
图17B示出了根据一个实施例的施用单元1750的等距视图。
图17C示出了根据一个实施例的施用单元1752的侧视图。
图17D示出了根据另一个实施例的施用单元1780的等距视图。
图18A示出了根据一个实施例的用于与施用单元1700一起使用的螺线管致动系统的等距视图。
图18B示出了根据一个实施例的用于与施用单元1700一起使用的电动机致动系统的等距视图。
图19A示出了根据一个实施例的用于与施用单元1700一起使用的由螺线管致动的连杆系统的等距视图。
图19B示出了根据一个实施例的用于与施用单元1700一起使用的由电动机致动的连杆系统的等距视图。
图19C示出了根据一个实施例的用于与施用单元1700一起使用的地面接触臂驱动的连杆系统的等距视图。
图20A为根据一个实施例的设在犁刀轮上的闭沟器的侧视图。
图20B为根据一个实施例的图20A的闭沟器的后视图，其中所述臂的顶面和底面到地沟轴线等距，且所述臂的前面和后面到地沟轴线等距。
图20C为根据一个实施例的图20A的闭沟器的后视图，其中所述臂的底面比所述臂的顶面更靠近地沟轴线。
图20D为根据一个实施例的图20A的闭沟器的后视图，其中所述臂的后面比所述臂的签名更靠近地沟轴线。
图20E为根据一个实施例所述的图20A的闭沟器的后视图，其中所述臂的底面比所述臂的顶面更靠近地沟轴线；所述臂的后面比所述臂的前面更靠近地沟轴线。
图20F为根据一个实施例所述的图20B的闭沟器的侧视图，其中与所述臂的底面在行走方向上至少部分设在所述臂的顶部后面。
图21A为根据一个实施例的设在刀片上的可选择替代的闭沟器的侧视图。
图21B为图21A的刀片和闭沟器的后视图。
图22A为根据一个实施例的具有偏置滑撬的可选择替代的喷嘴的侧视图。
图22B为图22A中喷嘴的底视图(为清晰起见，移去了偏置滑撬)。
图23为根据一个实施例的其上设置有加强件的柔性构件的顶视图。
图24A为根据一个实施例的设置在支架上的托架的侧视图。
图24B为图24A的托架的后视图。
图25为根据一个实施例的施用单元3200的可选择替代的实施例。
图26为套设在柔性构件上的弹簧的可选择替代的实施例。
图27A为根据一个实施例的施用单元2700的侧视图。
图27B为图27A中实施例的顶视图。
图27C为图27A中所示实施例穿行在具有成行植株的田地中的后视图。
图27D为自图27A中所示实施例从顶部观察的局部立体图，为清晰起见移去了一些部件。
图27E为图27A中所示实施例的局部立体图，为清晰起见移去了一些部件。
图27F为图27A中所示实施例的局部底视图，具有可选的止动件，为清晰起见移去了一些部件。
图27G为图27A中所示实施例的局部顶视图，示出了可选的偏置元件2748。
图28A为根据一个实施例的具有阻尼器的施用单元的顶视图。
图28B为根据一个实施例的具有阻尼器的施用单元的顶视图。
图28C为根据一个实施例的具有阻尼器的施用单元的顶视图。
图28D为根据一个实施例的具有阻尼器的施用单元的顶视图。
发明内容
本文描述了具有用于向农田中农业植株进行定点施用的机构的系统、机具和施用单元。在一个实施例中，施用单元包括：框架，在作业过程中位于两行植株之间；和第一多个柔性构件，在作业过程中连接在所述框架上，使得基于所述第一多个柔性构件中是否有至少一个柔性构件接触所述两行植株中一株或多株植株，所述第一多个柔性构件将所述框架的侧面位置引到与两行植株大致等距。所述第一多个柔性构件包括多个流体出口，用于贴近所述两行植株喷洒作物投入物。在一个示例中，所述施用单元还包括第二多个柔性构件，用于引导接在所述框架上的基座构件的侧面位置。
在一个实施例中，施用单元包括：框架，在作业过程中位于第一和第二行植株之间；第一植株接触构件，在作业过程中可枢转地连接在所述框架上，使得所述第一植株接触构件在接触所述第一行植株中至少一株植株时相对所述框架的运动方向向后偏转，这使得第一植株接触构件相对于所述框架发生第一方向变化；和第一出口，通过机械方式连接在所述第一植株接触构件上，用于向第一行植株施加液体施用；其中所述第一方向变化导致第一出口相对于所述框架发生相应的第二方向变化。
在一个实施例中，施用单元包括：框架，在作业过程中位于两行植株之间；基座构件，连接在所述框架上，所述基座构件在作业过程中贴近地面；以及第一和第二植株导引构件，在作业过程中连接在所述基座构件上，使得基于所述第一和第二植株导引构件中是否有至少一个导引构件接触所述两行植株中一株或多株植株，所述第一和第二植株导引构件将所述基座构件的侧面位置引到与两行植株大致等距。
在一个实施例中，施用单元包括：框架，在作业过程中位于两行植株之间；基座构件，连接在所述框架上；至少一个连杆构件，用于传送流体，在作业过程中所述连杆构件连接在所述基座构件的偏置元件上，以便所述偏置元件使所述至少一个连杆构件偏置一定的角位置。
一种施用单元包括：框架，在作业过程中位于两行植株之间；和第一多个柔性构件，在作业过程中连接在所述框架上，使得基于所述第一多个柔性构件中是否有至少一个柔性构件接触所述两行作物中一株或多株植株，所述第一多个柔性构件将所述框架的侧面位置引到与两行植株大致等距。
在一个实施例中，一种用于向田地中成行植株施加流体的流体施用器，包括：至少一个施用器臂，通过致动器驱动所述施用器臂从成行的植株之间的一个位置移动到邻近植株的位置。
在一个实施例中，一种用于向田地中成行植株施加流体的流体施用器，包括：基座；至少一个柔性或枢转施用构件，连接在所述基座上并配置成向植株施加流体；以及稳定器，与所述至少一个柔性或枢转施用构件相联合，其中所述稳定器包括以下中的至少一种：
a)弹簧，套设在所述至少一个柔性施用构件上；
b)加强件，沿所述至少一个施用构件的全长设在所述至少一个施用构件上面或里面；
c)金属丝，附接在所述至少一个施用构件上，所述金属丝的具有一长度以接触至少一株植株；以及
d)阻尼器。
在一个实施例中，一种用于向田地中成行植株施加流体的流体施用器，包括：框架；犁刀，连接在所述框架上并配置成在两行植株之间开出地沟；至少一个施用构件，连接在所述框架或所述犁刀上并配置成向植株的根围施加流体。
在一个实施例中，一种用于向田地中成行植株施加流体的流体施用器，包括：基座，设在相邻行的植株之间；至少一个施用构件，连接在所述基座上并设成向植株的根围施加流体；以及喷嘴，设在施用构件的末端，用于从施用构件向植株的根围分配流体。
在一个实施例中，用于肥料施用器的闭沟器包括：杆，横向于行走方向在田地中移动，肥料施用器连接所述杆上用于在土壤中开出地沟，其中肥料施用器包括：犁刀、刀片、或犁刀和刀片，闭沟器设在行走方向上位于所述肥料施用器的后面并连接在所述肥料施用器或所述杆上，所述闭沟器不是那种在行走方向上滚动的圆盘。
具体实施方式
本文描述了具有用于向农田中农业植株进行定点施用的机构的系统、机具和施用单元。
在一个实施例中，施用单元包括：框架，配置成在作业过程中位于第一和第二行植株之间；第一植株接触构件，在作业过程中可枢转地连接在所述框架上，使得所述第一植株接触构件在接触所述第一行植株中至少一株植株时相对框架的运动方向向后偏转，这使得所述第一植株接触构件相对于所述框架发生第一方向变化。第一出口向第一行植株施加流体施用。第一方向变化导致第一出口相对于所述框架发生相应的第二方向变化。
每个施用单元均包括多个部件(例如，植株接触构件、触头、导引构件、连杆构件和柔性构件，等)，用于将一个或多个流体出口相对于农田中成行植株进行适当定点(例如，方向和/或定位)。这样，流体出口就能在成行植株的预期目标区域(例如，根围、植株的底部、根团、根颈、冠根、中胚轴和植株的第一节以下)精确地施加(喷或滴)流体施用，使得作物投入物(例如，养分、肥料、杀菌剂、除草剂或杀虫剂)的浪费减少，从而在一个更低的成本下实现植株喷洒更高效。
下面的描述中阐述了许多细节描述。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在没有这些具体细节的描述的情况下也应该是可实施本发明的实施例。在一些例子中，为了避免与模糊本发明的公开，众所周知的结构和设备的示意采用的是框图而不是以详图的形式。
图1所示例子为农田中农业作业(例如，向植株施加流体施用)用的系统100，包括具有根据一个实施例的施用单元的机具的作业。例如，在一个实施例中，系统100可作为具有服务器、数据处理设备、计算机等的基于云的系统来实现。系统100的各个方面、特征和功能性可以在服务器、播种机、播种机显示器、喷雾器、追肥杆、联合收割机、笔记本电脑、平板电脑、计算机终端、客户端设备、用户设备(例如，设备190)、手提电脑、个人数字助理、手机、相机、智能手机、移动电话、计算设备或这些或其它数据处理设备的任一组合中实现。
在其它实施例中，系统100包括网络计算机或在另一设备(例如，显示设备)或机器(例如，播种机和联合收割机)中的嵌入式处理设备、或具有比图1中所示系统更少部件或可能更多部件的其它类型的数据处理系统。系统100(例如，基于云的系统)和农业作业能控制和监测使用机具或机器进行的流体施用。系统100包括机器140、142、144、146和分别连接在各个机器140、142、144、146上的机具141、143、145。机具(或机器)可包括用于控制和监测相关田地(例如，田地102、105、107和109)中作物和土壤的流体施用(例如，喷雾和施肥)的流量设备。系统100包括农业分析系统102，所述农业分析系统102包括存储当前和历史天气数据的天气存储器150、对不同区域进行天气预测的天气预测模块152和至少一个用于执行控制和监测不同作业(例如，流体施用)的指令的处理系统132。存储介质136可存储指令、软件、软件程序等，用于处理系统执行和用于农业分析系统102的执行操作。在一个例子中，存储介质136可包含流体施用指示(例如，田地中地理坐标位置与施用比率相关联的流体施用指示)。机具141(或这些机具中任一个)可包括机具200，所述机具200的泵、流量传感器和/或流量控制器可具体为与网络180通信以传送控制信号或接收应用数据的元件。
图像数据库160存储在不同生长阶段采集的作物图像。数据分析模块130可对农业数据(例如，图像、天气、田地、产量等)进行分析以生成与农业作业有关的作物预测162。
田地信息数据库134存储受系统100监测的田地的农业数据(例如，作物生长阶段、土壤类型、土壤特性、保水能力等)。农业措施信息数据库135存储受系统100监测的田地的农场实行信息(例如，应用的播种信息、应用的喷洒信息、应用的施肥信息、播种密度、施加的养分(如氮)、产量水平和专有指数(例如，种子密度与土壤参数之比)，等)。机具能从CMU获取流体施用数据并将该数据提供给系统100。成本/价格数据库138存储投入物成本信息(例如，种子成本、养分(如氮)成本)和农产品价格信息(例如，农作物收益)。
图1所示的系统100可包括网络接口118，用于通过网络180(例如，互联网、广域网、WiMax、卫星、蜂窝网、IP网络等)与诸如无人机设备、用户设备和机器(例如，播种机、联合收割机)的其它系统或设备进行通信。所述网络接口包括用于通过网络180进行通信的一种或多种类型的收发器。
处理系统132可包括一个或多个微处理器、处理器、片上系统(集成电路)或一个或多个微控制器。所述处理系统包括用于执行一个或多个程序的软件指令的处理逻辑。系统100包括用于存储处理系统执行的数据和程序的存储介质136。例如，存储介质136可存储诸如控制和监测流体施用的软件应用或任何其它软件应用的软件组件。存储介质136可为任何已知形式的机器可读的非暂时性存储介质，例如半导体存储器(例如，闪存、SRAM和DRAM)或非易失性存储器(例如，硬盘或固态硬盘)。
虽然示例性实施例中所示的存储介质(例如，机器可存取的非暂时性介质)为单种介质，但是应将“机器可存取的非暂时性介质”理解为包括存储一个或多个指令集的单种介质或多种介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或关联高速缓存和服务器)。还应将“机器可存取的非暂时性介质”这一术语理解为包括能存储、编码或传送机器执行的指令集的和使机器执行本发明中任一种或多种方法的任何介质。因此，应将“机器可存取非暂时性介质”这一术语理解为包括但不限于固态硬盘、光介质和磁介质以及载波信号。图2示出了根据一个实施例的用于将施用(例如，流体施用、流体混合物施用)输送至农田的机具200的架构。机具200包括：至少一个存储罐250、流动管线260和261、流量控制器252(例如，阀门)和至少一个可变流量泵254(例如，电动泵、离心泵、活塞泵等)。可变流量泵254用于泵取和控制从所述至少一个存储罐至机具的不同施用单元210-217的流体(例如，流体施用、半流体混合物)的施用速率。机具200可以设置至少一个流量传感器270，流量传感器270可逐列设置或在流体向施用单元分流处的上游设置(如图2中所示)。流量控制器252可与图2中所示正好相反，对整个机具逐列设置。
所述施用单元通过机械方式连接在框架220-227上，而所述框架220-227通过机械方式连接在杆10上。每个施用单元210-217可包括流量传感器和具有定点机构(例如，植株接触构件、触头和导引构件)的部件，所述定点机构用于使流体出口相对于农田中的植株具有适当的方向和/或定位。施用单元可包括本文中结合图3A、图3B、图4-11、图13A和图13B所述的任一实施例。
图3A为根据一个实施例的用于向植株P-1、P-2(例如，玉米植株、大豆植株)施加施用的施用单元300(例如，流体施用单元)的后视图。应该理解，在图3A(后视图302)中，单元300在沿方向D向页面里面的方向运动，而在图3B(顶视图350)中，沿方向D上向上运动。优选地，施用单元300安装在由拖拉机后其它机具拉动的横向延伸的杆10(例如，通用机架或吊杆)上。优选地，当杆10在具有地面390的田地上穿行时，施用单元300在现有的玉米植株P-1、P-2之间横向延伸。
继续参考图3A(后视图)，优选地，流体施用单元300包括向下延伸的框架310。优选地，触头320a、320b和流体出口330a、330b可枢转地连接在框架310上。如图3B(顶视图350)所示，优选地，触头320绕平行于框架310的轴(例如，垂直轴)在角运动范围321a、321b内进行转动。作业时，当触头320a、320b接触经过的植株(例如，P-1、P-2)时，触头320a、320b优选在向下方向上向后偏转。优选地，弹簧元件(未示出)或其它偏置元件将触头320a、320b偏置到中立位置360a、360b。优选地，当植株或其它障碍物未使其偏转时，触头回到所述中立位置。触头320a、320b的长度可根据行间距(例如，20”、30”)进行设计，每个触头320a、320b的长度约等于两行植株之间的行间距的一半。在一个例子中，触头320a、320b可具有可根据田地行间距进行调节的长度。
优选地，每个触头320可操作地通过机械方式连接在流体出口330中的其中一个上，这样一来触头320相对框架310的方向发生变化会导致所连接的流体出口330的方向也发生变化。
在图3A(后视图)所示实施例中，触头320(例如，320a、320b)发生向后角偏转会导致连接在所述触头上的流体出口330(例如，330a、330b)发生相应的(例如，相等的)角运动范围为331a、331b的角偏转。刚性连杆325(例如，325a、325b)限制流体出口330以使其与触头320同步绕轴转动。优选地，流体出口330绕轴转动，该轴优选是与框架310平行。优选地，流体出口330的枢轴线与触头320的枢轴线平行且基本与其成一直线。因此，优选地，从流体出口330(例如，通过孔332a、332b)放出的喷雾S(例如，加压喷雾Sa、Sb)朝向所述触头320接触的植株P-1、P-2。优选地，喷雾S是设计成从出口的远端放出。
在另一个实施例中，流体施用单元300包括单个流体出口和单个触头，用于喷洒单行植株。在一个例子中，施用单元300包括触头320a和流体出口330a，用于喷洒成行植株P-1。该例中不包括触头320b和流体出口330b，而是提供不同的施用单元来喷洒植株P-2。
在另一个例子中，施用单元300包括触头320b和流体出口330b，用于喷洒成行植株P-2。该例中不包括触头320a和流体出口330a，而是提供不同的施用单元来喷洒植株P-1。
在另一个实施例中，流体施用单元300包括至少一个流体出口(例如，330a和330b)，无触头320、320b，无连杆325a、325b。所述至少一个流体出口定位和/或定向成向植株的基部区域喷洒流体(例如，向植株基部区域的3～4英寸以内的土壤中、朝着植株基部从土壤中冒出的区域)。
应该理解，优选地，本文中所述的各个实施例中的每个流体出口均与装有施用物(例如，流体施用，肥料、杀菌剂、除草剂或杀虫剂等作物投入物)的来源(例如，储罐250)流体联通。本文中所述的每个流体出口在朝着植株基部区域的方向(例如，基本向下的方向)上提供加压喷雾(例如，1-200psi、5-100psi等)(例如，向植株基部区域的3～4英寸以内的土壤中、朝着植株基部从土壤中冒出的区域)。在另一个例子中，施用单元的至少一个流体出口提供滴流液体(例如，非加压来源)，而不是加压喷雾。
在图4(后视图402)所示实施例的施用单元400(例如，流体施用单元400)中，框架410支撑触头420。所述施用单元400优选具有与上述单元300相似的功能。框架410可以与图3A中框架310连接在杆10上的相似方式连接在杆10上。如本文中更详细地描述，优选地，触头420向后偏转(页面外)导致流体出口430在横向垂直面中偏转(例如，通常按照图4(后视图)的视角向上和向下)。在一个例子中，当框架410和相邻植株P-3之间的横向距离减小时，触头相对触头的中立位置向后转动，优选地导致流体出口430向下转动，这样一来从流体出口430(例如，从优选设在所述流体出口远端的流体孔432)放出的喷雾S-3被导向更加紧密地靠近植株的底部部分(例如，根团、根颈、冠根和中胚轴)。相反地，当框架410和相邻植株P-3之间的横向距离增大时，偏置元件(未显示)促使触头相对触头的中立位置向前转动，优选地导致流体出口向上转动，这样一来喷雾S-3被导向更加紧密地靠近植株的底部部分或朝着植株底部部分的0-4英寸以内的土壤。
更详细地参照图4(后视图)所示的实施例，触头420优选绕框架410的中心垂直轴转动，其优选为圆形横截面。优选地，连杆411限制水平齿轮415使其绕框架410的中心垂直轴转动。中心垂直轴基本与地面490垂直。优选地，水平齿轮415驱动垂直齿轮425(例如，齿轮415的齿与齿轮425的齿啮合)。通过这种方式，优选地可选择性地提升或降低出口430，例如，通过缠绕或解绕支撑缆429，该支撑缆429的上端缠绕在垂直齿轮425的驱动轴上，下端系在出口430上。
本文中所述的实施例均可包括一对触头，每个触头均具有相关联的(例如，连接的)流体出口。在其它实施例中，流体出口可被限制(例如，通过连杆)使其以相等但相反的角度转动，且其中一个出口可与单个触头相关联(例如，连接到单个触头上)。
本文中所述的触头320、420可在任何位置处接触相邻的植株。在较佳实施例中，优选地将每个触头设成接触相邻植株的茎或秆；例如，可邻近地面设置触头以便在土壤正上方位置处接触植株的秆(例如，在根颈以上且在植株最低那节以下)。在一些这类实施例中，流体出口可设在触头的上方，而不是如图5所示的实施例那样在触头的下方。
在图5(后视图502)所示实施例的施用单元500(例如，流体施用单元500)中，框架510支撑触头520。所述单元500优选具有与上述单元400相似的功能。如本文中更详细地描述，优选地，触头520向后偏转导致流体出口530在横向垂直面中偏转(例如，通常按照图5(后视图)的视角向上和向下)。当框架510和相邻植株P-4之间的横向距离减小时，触头520相对触头520的中立位置向后转动，优选地导致流体出口530向下转动，这样一来从流体出口530(例如，从优选设在所述流体出口远端的流体孔532)放出的喷雾S-4被导向更加紧密地靠近植株的底部部分(例如，根团、根颈、冠根和中胚轴)，也即是贴近地面590。相反地，当框架510和相邻植株P-4之间的横向距离增大时，偏置元件(未显示)使触头相对触头520的中立位置向前转动，优选地导致流体出口530向上转动，这样一来喷雾S-4被导向更加紧密地靠近植株的底部部分(例如，在植株底部部分的0-4英寸以内)。
在图6A(侧视图602)和图6B(顶视图604)所示的另一个实施例流体施用单元600中，通过支架610将向下且优选向后延伸的框架620(例如，柔性或半柔性框架)的上端固定在杆10上。基座构件630支撑在框架620的下端上，优选地邻近地面690设置且其具有下弯曲表面以便(连续或不连续地)沿着地面移动。优选地，流体出口640a、640b由基座构件630支撑且设置成向植株P-5、P-6施用流体(例如，在每个植株的下部，例如在其根颈处)。在流体出口640a、640b的远端可设置孔，用于形成优选朝向植株的喷雾。优选地，导引构件650a、650b对基座构件630的横向位置进行引导；例如，导引构件650a、650b与植株P-5、P-6的茎的接触可使框架620偏转，以使基座构件630与和基座构件630相邻的每行植株P-5、P-6保持等距。优选地，导引构件650由弹簧钢的半柔性或半刚性材料制成，并可包括弹簧圈652以使导引构件650a、650b在遇到障碍物时偏转。导引构件650可包括：第一部分655a、656a，相对植株行向外向后延伸；第二部分655b、656b，大体上与植株行平行；和第三部分655c、656c，相对植株行向内向后延伸。在一个实施例中，所有基座构件相对于成行的植株调整它们的位置。
导引构件的宽度(W)可基于行间距(例如，20”和30”)进行设计，每个导引构件的长度略小于两行植株之间的行间距的一半。在一个例子中，导引构件可具有可调节的宽度，取决于田地行间距。
在一个例子中，施用单元600包括至少一个流体出口(例如，640a、640b)，所述流体出口向植株P-5、P-6的基部区域喷或滴流体。基座构件630沿着地面连续或不连续地接触地面690。柔性框架620将基座构件630连接在杆610上。在另一个实施例中，施用单元600不包括导引构件650a、650b。至少一个流体出口640a、640b向植株P-5、P-6的基部区域喷洒流体。
在图7(后视图702)所示的另一个实施例流体施用单元700中，向下延伸的框架710优选地能相对杆10按箭头722所示的方向上下滑动，但在框架710上端用环箍720将其保持在杆10上。除了单元700包括地面接合元件712、环箍720和引导流体流过框架710的内部通道750外，单元700优选地在功能上与单元300相似。地面接合元件712(例如，轮子或滑撬)优选地安装在框架710的下端，并设置成在作业过程中接触地面，使得流体出口730在作业过程中保持其相对于地面的位置。另外，单元700中可加入一个或多个触头和相关的用于对流体出口重新定向的连杆机构(如本文中根据各个实施例进行的描述)。框架710可包括流体进口740，所述流体进口740与引导流体流向流体出口730的内部通道750(例如，在所述框架内部形成和/或布置在所述框架的内部)流体相通。流体出口730可另外包括内部通道760(例如，在流体出口730内部形成为一部分和/或布置在流体出口730的内部)用于引导流体流向流体出口730的远端(例如，孔732)。优选地，内部通道750和760通过诸如软管或管道的柔性导管(未示出)实现流体连通。流体入口740可与柔性导管流体连通，柔性导管与流体源(例如，储罐)流体连通。
参考图8A(后视图802)，图中示出了流体施用单元800的一个实施例。流体施用单元800基本上与本文所述的施用单元300相似，除了框架810上连接有或包括有用于在土壤中开出地沟T的一个或多个开沟圆盘811a、811b(例如，垂直犁刀、成一定角度的开沟圆盘)之外。框架810优选包括内部或外部安装的导管(未示出)，用于将农作物投入物(例如，诸如无水肥料或其它肥料、养分等流体农作物投入物)施加进地沟T中。框架810可包括注入组件(例如，液体肥料追肥用注入组件或无水肥料注入组件)，如通过引用纳入本文中的美国专利No.5,890,445的图7中所示的或如通过引用纳入本文中的美国专利No.8,910,581中所述的；优选地，在这种注入组件的两侧固定流体出口830a、830b和触头820a、820b以及相关的连杆结构，用于在附近的植株P-6上喷洒流体。
优选地，流体出口830a、830b绕优选与框架810平行的轴转动。优选地，流体出口830a、830b的枢轴线与触头820a、820b的枢轴线平行且基本与其成一直线。因此，优选地，流体出口830a、830b(例如，通过喷口832a、832b)放出的喷雾S(例如，Sa、Sb)朝向所述触头820a、820b接触的植株P-7、P-8。优选地，所述喷口设在出口的远端。框架810的下端还可包括将喷雾Sc喷进地沟T中的流体出口830c。应该理解，优选地，本文中所述的各个实施例中的每个流体出口830a、830b均与装有施用物(例如，流体施用物和肥料、杀菌剂、除草剂或杀虫剂等农作物投入物)的来源(例如，储罐250)流体连通。
本文中所述的触头820可在任何位置处接触相邻的植株。在较佳实施例中，优选地将每个触头820设成接触相邻植株的茎或秆；例如，可邻近地面设置触头以便在土壤正上方位置处接触植株的秆(例如，在根颈以上且在植株最低那节以下)。在一些这种实施例中，流体出口830可设在触头820的上方，而不是如图3中所示的实施例在触头830的下方。
在另一个例子中，施用单元800不包括可选触头820a、820b。在流体出口830a向地沟T中喷或滴流体时，至少一个流体出口(例如，820a、820b)向植株P-7、P-8的基部区域喷或滴流体。与喷洒流体相比，当向植株的基部区域滴液体时，至少一个流体出口(例如，820a和820b)的远端伸到更靠近(例如，0-6英寸以内)植株基部区域的地方。
参考图8B(后视图852)，图中示出了流体施用单元850的一个实施例。所述流体施用单元850基本上与本文中所述的施用单元300相似，除了框架810上连接有或包括有用于在土壤中开出地沟Tc的一个或多个开沟圆盘818(例如，垂直犁刀)和用于开出浅沟Td、Te的可选地沟形成构件860、862(例如，刮刀和刀片)之外。另外，单元850中可加入一个或多个触头和相关的用于对流体出口重新定向的连杆机构(如本文中根据各个实施例进行的描述)。
优选地，框架810包括内部或外部安装的导管(未示出)，用于将农作物投入物(例如，诸如无水肥料或其它肥料、养分等液体农作物投入物)施加进地沟中。框架810可包括注入组件(例如，液体肥料追肥用注入组件或无水肥料注入组件)，如通过引用纳入本文中的美国专利No.5,890,445的图7中所示或如通过引用纳入本文中的美国专利No.8,910,581中所述；优选地，在这种注入组件的两侧固定流体出口830a、830b以及相关的连杆结构，用于在附近的植株上喷或滴液体。
优选地，流体出口830a、830b绕优选与框架810平行的轴转动。靠近圆盘818制作流体出口830c，靠近相应的地沟形成构件860、862制作流体出口830d、830e。因此，优选地，流体出口放出的喷雾S(例如，Sa、Sb、Sd和Se)或滴流朝向植株P-7、P-8。优选地，所述出口设在出口的远端。框架810的下端还可包括将喷雾Sc喷进地沟T中的流体出口830c。应该理解，优选地，本文中所述的各个实施例中的每个流体出口均与装有施用物(例如，流体施用物和肥料、杀菌剂、除草剂或杀虫剂等作物投入物)的来源(例如，储罐250)流体连通。
在一个例子中，使用拖拉机或其它机具拉动多个追肥犁刀单元(例如，施用单元850)以开出一定深度(例如，4-8英寸、约5-7英寸，等)的地沟Tc。通常略微侧向偏离每行幼苗进行追肥，此时作物可能处在幼苗阶段。每个施用单元包括框架(未示出)；犁刀圆盘或轮818，用于开较深地沟(例如，深度为4-8英寸、约5-7英寸，等)且其侧面位置在植株P-7、P-8之间大致等距；地沟形成构件860(例如，刮刀860)，用于在贴近成行植株P-8处(例如，其侧面位置在植株P-8的5-10英寸以内)开浅地沟Td(例如，深度为0-4英寸、0-2英寸、约1英寸)；和地沟形成构件862(例如，刮刀862)，用于在贴近成行植株P-7处(例如，其侧面位置在植株P-7的5-10英寸以内)开浅地沟(例如，深度为0-4英寸、0-2英寸、约1英寸)。优选地，框架810包括内部或外部安装的导管(未示出)，用于通过流体出口将农作物投入物(例如，诸如无水肥料或其它肥料、养分等流体农作物投入物)施加进各自的地沟中。可将每个刀片与各自的覆盖尖齿(例如，耙和闭沟轮)联合起来，用来闭合浅地沟以将农作物投入物保留在土壤(或大地)中并且防止作物投入物挥发。
在另一个例子中，施用单元850中不包括圆盘818和流体出口830c，但包括构件860和862中的至少一个构件。在另一个例子中，施用单元850中仅包括地沟形成构件860和862中的一个地沟形成构件。
图9A为根据一个实施例所述的用于向植株P-9、P-10(例如，玉米植株、大豆植株)施加施用物的施用单元900(例如，流体施用单元)的顶视图902。应该理解，在图9A和图9B中，单元900在方向D上运动。优选地，施用单元900安装在横向延伸的杆10(例如，通用机架或吊杆)上，所述杆10由拖拉机或其它机具拉动。优选地，当图9C所示的杆10在具有地面990的田地上穿行时，施用单元900在现有的玉米植株之间横向延伸。
在图9A(顶视图)中，流体施用单元900优选地包括基座912。优选地，连杆连杆构件920a、920b可枢转地连接在所述基座上。连杆连杆构件920a、920b连接在柔性构件922a、922b上，所述柔性构件在作业过程中可接触成行的植株。在作业过程中，当柔性构件922a、922b接触经过的植株(例如，P-9和P-10)时，柔性构件922a、922b优选地使连杆连杆构件920a、920b从中立位置960向后偏转到向后偏转位置，如图9A和图9B所示。优选地，弹簧元件914、915或其它偏置元件(例如，弹簧和铰链)将连杆连杆构件920a、920b偏置到中立位置960。优选地，在植株或其它障碍物未使其偏转时，连杆连杆构件920a、920b回到所述中立位置。连杆连杆构件920a、920b和柔性构件922a、922b的长度可根据行间距(例如，20”、30”，等)进行设计，每个连杆构件920a、920b的长度约等于两行植株之间的行间距的一半。在一个例子中，连杆构件920a、920b可具有可根据田地行间距进行调节的长度。
图9A为连杆构件920a、920b被偏置在两行植株之间居中位置处使得基座912与植株P-9和P-10大致等距的顶视图902。图9B为连杆构件920a、920b被偏置在两行植株之间非居中位置处使得与植株P-9相比基座912在侧向上较靠近P-10的顶视图904。
图9C为根据一个实施例所述的施用单元900的侧视图940。优选地，施用单元900安装在横向延伸的杆10(例如，通用机架或吊杆)上，所述杆10由拖拉机或其它机具拉动。框架910(例如，刚性框架)连接在杆10和基座912上。在一个例子中，基座912位于高于地面990一定距离处，连杆构件920a、920b朝地面向下倾斜，柔性构件922a、922b位于略高于地面(例如，高于地面1-12英寸)的水平面内。
流体出口930可相对于连杆构件920a、920b或柔性构件922a、922b进行定位，用于贴近植株喷洒流体。在一个例子中，流体出口930定位在连杆构件920a、920b的远端，产生的喷雾Sa朝着植株P-9的基部区域向下喷洒。应该理解，优选地，本文中所述的各个实施例中的每个流体出口930均与装有施用物(例如，流体施用物和肥料、杀菌剂、除草剂或杀虫剂等作物投入物)的来源(例如，储罐250)流体连通。
图9D为根据一个实施例所述的用于向植株P-9、P-10(例如，玉米植株、大豆植株，等)施加施用的施用单元950、980(例如，流体施用单元)的顶视图952。优选地，施用单元950、980安装在横向延伸的杆10(例如，通用机架或吊杆)上，所述杆10由拖拉机或其它机具拉动。优选地，当图9C所示的杆10在具有地面990的田地上穿行时，施用单元950、980在现有的玉米植株之间横向延伸。
在图9D(顶视图952)中，流体施用单元950、980优选地分别包括基座912、972。优选地，连杆构件920、984可枢转地连接在所述基座上。基座912和972借助框架连接在杆10上。连杆构件920、984连接在柔性构件922a、982a上，所述柔性构件在作业过程中可接触成行的植株。在作业过程中，当柔性构件922a、982a接触经过的植株(例如，P-9和P-10)时，柔性构件922a、982a优选地导致连杆构件920、984从中立位置960向后偏转到向后偏转位置，如图9D所示。优选地，弹簧元件914、974或其它偏置元件(例如，弹簧和铰链)将连杆构件920、984偏置到中立位置960。优选地，在植株或其它障碍物不使其偏转时，连杆构件回到所述中立位置。连杆构件920、984和柔性构件922a、982a的长度可根据行间距(例如，20”和30”)进行设计，每个连杆构件920、984的长度约等于两行植株之间的行间距的一半。在一个例子中，连杆构件920、984可具有可根据田地行间距进行调节的长度。流体出口930、981可相对于连杆构件920、984或柔性构件922a、982a进行定位，用于贴近植株喷洒流体。在一个例子中，流体出口定位在连杆构件920、984的远端，产生的喷雾或滴流朝着植株P-9、P-10的基部区域向下施加。
图9A-9D所示的框架910和基座(例如，912、972)中的至少一个可连接有或包括有用于在土壤中开沟的一个或多个开沟圆盘/犁刀(例如，811a、811b、818、1318)和用于在土壤中开浅沟的可选的地沟形成构件(例如，地沟形成构件860、862、1360和1362、刮刀和刀片)。
图10为根据一个实施例所述的施用单元1000的侧视图。优选地，施用单元1000安装在横向延伸的杆10(例如，通用机架或吊杆)上，所述杆10由拖拉机或其它机具拉动。框架1010(例如，刚性框架1010)连接在杆10、柔性框架1011和基座1012上。基座1012可连接在倾斜构件1014(例如，滑撬和地面接触构件)和连杆构件1020a上。所述连杆构件1120a连接在柔性构件1022a上。在一个例子中，除了基座1012和柔性构件1022a(或任何其它柔性构件)在与沿方向D运动的施用单元1000一起工作时至少部分接触大地1090以外，施用单元1000的这些部件起到与施用单元900的框架、基座、连杆构件和柔性构件相似的作用，其中方向D基本与一行植株P-11平行。倾斜构件1014可部分接触大地或贴近大地以便为部分接触地面的基座1012提供更加均匀的地面。
流体出口1030可相对于连杆构件或柔性构件进行定位，用于贴近植株喷洒流体。在一个例子中，流体出口定位在连杆构件1020a的远端，产生的喷雾Sa朝着植株P-11的基部区域向下喷洒。应该理解，优选地，本文中所述的各个实施例中的每个流体出口1030与装有施用物(例如，流体施用物和肥料、杀菌剂、除草剂或杀虫剂等作物投入物)的来源(例如，储罐250)流体连通。
在另一个实施例中，施用单元1000不包括柔性构件1022a，且框架1011或框架1010也可以是可选的。至少一个流体出口(例如，1030)向植株P-11的基部区域喷洒流体。
图11为根据一个实施例所述的施用单元1100的后视图1102。优选地，施用单元1100安装在横向延伸的杆10(例如，通用机架或吊杆)上，所述杆10由拖拉机或其它机具拉动。框架1110(例如，刚性框架1110)连接在杆10和框架1112上。所述框架1112连接在可选基座构件1140上，所述基座构件与框架1112成一角度1104。基座构件1140位于高于地面1190的平面(例如，基本水平的平面)内。框架1112为柔性构件1113-1118提供支撑，基座构件1140也可为附加柔性构件(例如，1141-1142)提供支撑。若柔性构件不与植株或其它物体接触，柔性构件处于中立位置，所述中立位置与杆10的纵轴平行。作业过程中施用单元1100在方向D上运动时，柔性构件接触成行植株后弯曲，使框架1110、1112和基座构件1140的侧面位置与成行植株大致等距。柔性构件以树叶的形状和花纹布置在框架1112和可选基座构件1140上。至少多个柔性构件的末端区包含流体出口1171、1174，用于贴近植株喷洒流体。
在一个例子中，流体出口定位在距柔性构件远端区域的远端约0-10英寸的地方，产生的喷雾Sa和Se朝着植株P-12、P-13的基部区域向下喷洒。应该理解，优选地，本文中所述的各个实施例中的每个流体出口与装有施用物(例如，流体施用物和肥料、杀菌剂、除草剂或杀虫剂等作物投入物)的来源(例如，储罐250)流体连通。本文中所述的每个流体出口朝着植株的基部区域基本向下喷洒加压喷雾(例如，1-200psi、5-100psi，等)。或者，流体出口可滴下液体(不加压)。
图12为根据一个实施例所述的包括机器1202(例如，拖拉机和联合收割机)和机具1240(例如，播种机、追肥杆、中耕机、犁、喷雾器、撒播机、灌溉机具，等)的系统1200的一个例子。所述机器1202包括处理系统1220、内存1205、机器网络1210(例如，控制器局域网络(CAN)串行总线协议网络和ISOBUS网络)和网络接口1215，所述网络接口用于与包括机具1240在内的其它系统或设备通信。机器网络1210包括传感器1212(例如，速度传感器)和控制器1211(例如，GPS接收器、雷达单元)用于控制和监测机器或机具的运转情况。网络接口1215可包括GPS收发器、WLAN收发器(例如，WiFi)、红外收发器、蓝牙收发器、以太网或与包括机具1240的其它设备和系统通信的其它接口中的至少一种。网络接口1215可与机器网络1210整合或者如图12所示与机器网络1210分开。I/O端口1229(例如，诊断/机载诊断(OBD)端口)使得能够与另一数据处理系统或设备(例如，显示设备、传感器)进行通信。
在一个例子中，机器起到拖拉机的作用，将它连接在给田地施用流体的机具上。机具的每个行单元的流体施用流量可与施用时的位置数据关联起来，以对田地中每行和每个区的施用流体有更好的了解。与流体施用相关的数据可显示在显示设备1225和1230中的至少一个设备上。
处理系统1220可包括一个或多个微处理器、处理器、片上系统(集成电路)或一个或多个微控制器。所述处理系统包括处理逻辑1226和通信单元1228(例如，发送器、接收器)，其中所述处理逻辑用于执行一个或多个程序的软件指令，所述通信单元用于通过机器网络1210或网络接口1215发送和接收来自机器的通信或通过机具网络1250或网络接口1260来自机具的通信。通信单元1228可与处理系统整合，也可与处理系统分开。在一个实施例中，通信单元1228通过I/O端口1229的诊断/OBD端口与机器网络1210和机具网络1250进行数据通信。
处理逻辑1226包括一个或多个处理器，可处理从通信单元1228收到的通信，通信包括农业数据(例如，GPS数据、流体施用数据、流量，等)。系统1200包括存储处理系统执行的数据和程序(包括软件)的内存1205。内存1205可存储实施本发明中作业的软件构件(如分析流体施用的流体施用软件)、或者任何其它软件应用或模块、图像(例如，采集的作业图像)、警报和地图。内存1205可为任何已知形式的机器可读非暂时性存储介质，例如半导体存储器(例如，闪存、SRAM、DRAM等)或非易失性存储器(例如，硬盘或固态硬盘)。所述系统还能包括音频输入/输出子系统(未示出)，所述子系统可包括麦克风和扬声器，例如用于接收和发出语音命令或用于用户身份鉴定或授权(例如，生物测定)。
所述处理系统1220分别通过通信链路1231-1236与内存1205、机器网络1210、网络接口1215、收割台1280、显示设备1230、显示设备1225和I/O端口1229进行双向通信。
显示设备1225和1230能为用户或操作员提供直观的用户界面。所述显示设备可包括显示控制器。在一个实施例中，显示设备1225为有触控屏的便携式平板设备或计算设备。所述触控屏显示数据(例如，流体施用数据、采集的图像、局部视图地图图层、施用时流体施用数据、种植时或收割时数据或其它农业变量或参数的高清晰度田地地图、产量图和警报)和农业数据分析软件应用生成的数据，并接收用户或操作员的输入以获取田地某一区域的分解图，从而对田地作业进行监测和控制。操作包括配置机器或机具、报告数据、控制包括传感器和控制器在内的机器或机具、和存储生成的数据。显示设备1230可以为显示器(例如，原始设备制造商(OEM)提供的显示器)，显示器上显示局部视图地图图层的图像和数据、施用时的流体施用数据、种植时或收获时数据、产量数据，用于对机器(例如，播种机、拖拉机、联合收割机、喷雾器，等)进行控制，驾驶机器，和对机器或接到机器上的机具(例如，播种机、联合收割机和喷雾器，其中传感器和控制器安装在机器或机具上)进行监控。
驾驶室控制模块1270可包括附加控制模块用于启用或禁用机器或机具某些部件或设备。例如，若用户或操作员使用所述显示设备中的一个或多个设备无法控制机器或机具，则驾驶室控制模块可包括开关，用来关闭机器或机具的部件或设备。
机具1240(例如，播种机、中耕机、犁、喷雾器、撒播机、灌溉机具，等)包括机具网络1250、处理系统1262、网络接口1260和用于与包括机器1202在内的其它系统或设备通信的可选输入/输出端口1266。机具网络1250(例如，控制器局域网络(CAN)串行总线协议网络和ISOBUS网络)包括泵1256，用于将流体从储罐1290泵送到机具的施用单元1280、1281......N；传感器1252(例如，联合收割机的速度传感器、检测种子通过的种子传感器、下压力传感器、执行机构阀门、水分传感器或流量传感器、机器的速度传感器、播种机的种子力传感器、喷雾器的流体施用传感器、或机具的真空、升降传感器、和流量传感器)；控制器1254(例如，GPS接收器)；和处理系统1262，用于控制和监测机具的作业。泵对机具向作物或土壤施用流体进行控制和监测。可在作物发育的任何阶段施用流体，包括播种后在种植沟以内、邻近种植沟、在单独的沟中、或在有种子或作物生长的种植区附近的区域(例如，两行玉米或大豆之间)中施加。
例如，控制器可包括与多个种子传感器通信的若干处理器。所述处理器配置成用来处理数据(例如，流体施用数据和种子传感器数据)并将处理后的数据传送给处理系统1262或1220。控制器和传感器可用于监测播种机的电机和驱动，包括改变植株种群的可变速率驱动系统。控制器和传感器还可提供割幅控制以关闭播种机的个别行或截面。传感器和控制器可感测电动机发生的变化，所述电动机单独控制播种机的每一行。这些传感器和控制器可感测播种机每一行的种子管中的排种速度。
网络接口1260可为GPS收发器、WLAN收发器(例如，WiFi)、红外收发器、蓝牙收发器、以太网或与包括机器1202的其它设备和系统通信的其它接口。网络接口1260可与机具网络1250整合或者如图12所示与机具网络1250分开。
所述处理系统1262分别通过通信链路1241-1243与机具网络1250、网络接口1260和I/O端口1266进行双向通信。
机具通过有线或也可以是无线双向通信1204与机器进行通信。机具网络1250可直接或通过网络接口1215和1260与机器网络1210通信。机具还可通过物理方式连接在机器上进行农业作业(例如，种植、收获、喷洒，等)。
内存1205可为机器可存取非暂时性介质，其上存储一个或多个指令集(例如，软件1206)，这些指令对本文中所述方法或功能中的任一种或多种的具体化。在系统1200执行软件1206的过程中，软件1206还可完全或至少部分驻留在内存1205内和/或处理系统1220内，内存和处理系统也构成机器可存取存储介质。还可通过网络接口1215在网络上传输或接收软件1206。
在一个实施例中，机器可存取非暂时性介质(例如，内存1205)包含可执行计算机程序指令。在被数据处理系统执行时，所述指令可使系统执行本发明的操作或方法。虽然示例性实施例中说明机器可存取非暂时性介质(例如，内存1205)为单种介质，但是应将“机器可存取非暂时性介质”理解为包括存储一个或多个指令集的单种介质或多种介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或关联高速缓存和服务器)。还应将“机器可存取非暂时性介质”理解为包括能存储、编码或传送机器执行的指令集的和使机器执行本发明中任一种或多种方法的任何介质。因此，应将“机器可存取非暂时性介质”理解为包括但不限于固态硬盘、光介质和磁介质以及载波信号。
参考图13A(侧视图)，根据一个实施例对流体施用单元1300的实施例进行了说明。拖拉机或其它机具拉动多个追肥犁刀单元(例如，施用单元1300)。通常略微侧向偏离每行幼苗进行追肥，此时作物可能处在幼苗阶段。每个施用单元包括框架1310、支撑犁刀轮1318(例如，单圆盘和双圆盘)的构件1316和支撑开浅沟构件1342(例如，刮刀1342)的构件1314，所述开浅沟构件用于在土壤中开出较浅深度(例如，0-4英寸、0-2英寸、约1英寸)的浅沟。优选地，框架1310包括内部或外部安装的导管(未示出)，用于通过流体出口1340将农作物投入物(例如，诸如无水肥料或其它肥料、养分等流体农作物投入物)施加进浅沟中。覆盖尖齿1330(例如，耙和闭沟轮)闭合浅地沟以将作物投入物保留在土壤(或大地1390)中。弹簧枢轴1312使构件1314和流体出口1340能相对构件1316在运动范围1315内进行转动。
框架1310可包括注入组件(例如，液体肥料追肥注入组件或无水肥料注入组件)，如通过引用纳入本文中的美国专利No.5,890,445的图7中所示或如通过引用纳入本文中的美国专利No.8,910,581中所述的。框架1310和施用单元1300可与本发明的任何其它实施例结合使用。在一个例子中，图8中触头820a、820b和流体出口830a、830b与框架1310和施用单元1300结合使用。
图13B(顶视图)示出了根据一个实施例所述的有多个地沟形成构件(例如，刀片)和流体出口的液体施用单元1350的一个实施例。使用拖拉机或其它机具拉动多个追肥犁刀单元(例如，施用单元1350)以开出一定深度(例如，4-8英寸、约5-7英寸，等)的地沟。通常略微侧向偏离每行幼苗进行追肥，此时作物可能处在幼苗阶段。每个施用单元包括框架(未示出)；犁刀轮1318，用于开较深地沟(例如，深度为4-8英寸、约5-7英寸，等)；地沟形成构件1360(例如，刮刀1360)，用于在贴近成行植株P-14处开浅地沟(例如，深度为0-4英寸、0-2英寸、约1英寸)；和地沟形成构件1362(例如，刮刀1362)，用于在贴近成行植株P-15处开浅地沟(例如，深度为0-4英寸、0-2英寸、约1英寸)。优选地，框架包括安装在内部或外部的导管(未示出)，所述导管用于通过流体出口1371-1372将农作物投入物(例如，诸如无水肥料或其它肥料、养分等流体农作物投入物)施进各自的地沟中。可将每个刀片与各自的覆盖尖齿1331-1332(例如，耙和闭沟轮)联合起来，用来闭合浅地沟以将作物投入物保留在土壤(或大地)中并且防止作物投入物挥发。
在另一个例子中，刀片1342、流体出口1340和构件1314可选择地包括在施用单元1350中，连接在构件1316上且其侧面位置与两行植株P-14、P-15大致等距。刀片1360的侧面位置在植株P-14的5-10英寸以内，而刀片1362的侧面位置在植株P-15的5-10英寸以内。这样，能将作物投入物投放在一行植物的约5英寸以内的任何理想位置和任何深度。可将任何理想比例的作物投入物施加到每个流体出口1340、1371-1372以实现植株的最佳生长。在一个例子中，将第一种比例的作物投入物施加到流体出口1340，将第二种比例的作物投入物施加到流体出口1371和1372。
凡是本文中公开的各个实施例中任一个实施例提到流体/液体，均应该理解，任何流体均可通过这种实施例以相似的方式输送和施用；例如，液相、气相、密相或传统相。
对于本文中所述的每种流体施用单元实施例，优选地沿着杆的长度布置多个单元，例如，以便每个单元之间有一行、两行或两行以上植株。
图14示出了根据一个实施例所述的将本文中所述的任一框架连接在杆10上的可调节支架1400。支架1400优选是可调节的，使得可将本文中所述的任一实施例的框架(例如，框架310、410、510、610、710、810和910)安装在尺寸和截面形状可变的任一杆(例如，杆10)上。在图示实施例中，安装工可操作或转动转动构件1432(例如，调节控制盘1432)来调节锁紧构件1434的位置，以便将支架1400锁紧在不同宽度的杆10上。在图示实施例中，支架900包括两个可分离部分1140、1450。安装时，可将这两个部分分离，然后用(例如)螺栓将彼此固定住(未显示)。可通过U型螺栓1412a、1412b和/或现有技术中已知的任何快速连接结构将框架1410固定在支架1400上。
图15A为根据一个实施例所述的施用单元1500的等距视图。优选地，施用单元1500安装在横向延伸的杆10(例如，通用机架或吊杆)上，所述杆10由拖拉机或其它机具拉动。框架1510(例如，刚性框架1510)连接在杆10、框架1511(柔性框架、刚性框架)和基座1512上。应该理解，框架1510和1511可为单一件。基座1512可包括偏置元件1513(例如，弹簧)，用来将连杆构件1520a、1520b向外朝向两行植物P-16、P-17偏置或定位。基座1512还包括定位在孔中的销1514a、1514b，用来为不同的作物行间距设定连杆构件偏置的宽度。基座1512包括附加孔1515a、1515b和1516a、1516b用来减小连杆构件1520a、1520b的宽度，以对不同的作物行间距或不同类型的作物进行调节。安装多个施用单元1500的拖拉机或机具转向时，偏置元件和销使柔性构件向内弯曲。可选地，可在杆10和框架1510之间和/或在框架1511和基座1512之间设置转动旋轴1570或1571。可以转动任意期望角度，但是实际转动将受到在行中运动的限制。转动旋轴1570或1571的使用可以确保在使用过程中，在不对植株施加太大力的情况下能更加灵活地将施用单元1500保持在植株行内。
偏置元件1513使第一和第二连杆构件1520a和1520b偏置的角位置，使得所述连杆构件的远端1521a和1521b之间的间距与植株行P-16、P-17的行间距近似。
在另一个实施例中，可用图15B中施用单元1532的等距视图所示的压力驱动偏置回程活塞1540a和1540b代替偏置元件1513。压力驱动偏置回程活塞1540a和1540b相对设置并用联接器1541连接，所述联轴器具有流体进口1542供通过联接器1541向压力驱动偏置回程活塞1540a和1540b提供压力。压力驱动偏置回程活塞1540a和1540b的活塞分别与设在基座1512边缘上的枢轴1543a和1543b相通。分别通过销1544a和1544b将枢轴1543a和1543b设在基座1512上。连杆构件1520a和1520b分别设在枢轴1543a和1543b上。连杆装置1520a和1520b分别具有流体进口1520-1a和1520-1b，并与流体系统相通。压力驱动偏置回程活塞1540a和1540b在销1544a和1544b与基座边缘1512a之间接在枢轴1543a和1543b上。如图15B所示，压力驱动偏置回程活塞1540a和1540b分别直接连接在1543a和1543b上，但是它们还可通过与图17A中连接体1705a和1705b类似的可选枢轴连接件1545a和1545b进行连接。
与图15B中对与图17A中压力驱动偏置回程活塞类似的压力驱动偏置回程活塞所示的类似，图17D至19C中任一实施例均可设在基座1512上。
驱动活塞的流体可以来自流体系统，或它也可来自通用机架(未示出)上的气动或液压系统。在使用流体系统的情况下，当施加流体时，流体系统中的压力将使压力驱动偏置回程活塞1540a和1540b向外偏置到基座1512的边缘。当关闭流体不再施加时，压力驱动偏置回程活塞1540a和1540b的偏置回程将使活塞朝向基座1512的中间偏置。对于气动或液动系统，在打开流体系统时，可手动或自动启动完成这些动作。
双向偏置的好处是：在施用流体的过程中，连杆构件1520a和1520b将向外朝植株偏置，并且在流体系统未打开时，将向行的中间偏置。通过让连杆构件1520a和1520b向行的中间偏置，可将施用单元(例如，1500和1532)向行的那一端倒行。这在转向导致在行中不对齐的情况下施用单元(例如，1500和1532)需要往后退以纠正转向时会很有用。若连杆构件1520a和1520b总是向植株偏置，若反向行走，它们会缠绕在植株上。
连杆构件1520a、1520b分别连接在柔性构件1522a、1522b上。在一个例子中，连杆构件将柔性构件1522a、1522b定位在贴近植株目标区域的地方。柔性构件1522a、1522b可为任一种柔性材料(例如，软管)或可用管道代替。应该理解，连杆构件1520a、1520b和柔性构件1522a、1522b分别可制成单一件。在一个例子中，地面接触构件1524a、1524b(例如，滑撬、滑板和耐磨元件)在与沿方向D运动的施用单元1500一起工作时至少部分接触大地，施用单元1500的这些部件起到与施用单元1000的框架、基座、连杆构件和柔性构件相似的作用，其中方向D基本与两行植株P-16和P-17平行。地面接触构件1524a、1524b能在很大程度上防止柔性构件1522a、1522b接触大地，从而减少柔性构件1522a、1522b的磨损。地面接触构件1524a、1524b还能提高柔性构件1522a、1522b离开地面稍许(例如，0-3英寸)。
流体出口1530a、1530b(例如，喷雾喷嘴和滴流机构)定位在柔性构件1522a、1522b的远端部分1528a、1528b，用于贴近植株喷洒流体。在一个例子中，流体出口定位在距柔性构件远端部分的远端，产生的喷雾Sa和Sb分别朝着植株P-16、P-17的基部区域向下喷洒。应该理解，优选地，本文中所述的各个实施例中的每个流体出口与装有施用物(例如，流体施用物和肥料、杀菌剂、除草剂或杀虫剂等作物投入物)的来源(例如，储罐250)流体连通。
在另一个实施例中，施用单元1500可选择包括外壳构件1580。所述外壳构件用于以多个不同的角度(例如，向大地倾斜和从外壳构件1580向外倾斜)定位多个流体出口(例如，1581-1585)，最大角度范围约180度。外壳构件1580中可设置更多或更少的流体出口。每个流体出口可具有固定位置或可调节角位置，用于向植株的基部区域或两行植株P-16、P-17之间的某一目标区域喷洒流体。流体出口1581-1585喷洒的流体可与流体出口1530a、1530b喷洒的流体相同，也可不同。在一个例子中，流体出口1581-1585喷洒杀虫剂。
优选地，框架(例如，1510和1511)、基座、连杆构件和柔性构件包括内部或外部安装的导管(未示出)，用于将农作物投入物(例如，诸如无水肥料或其它肥料、养分等流体农作物投入物)施向植株的目标区域或地沟中。框架可包括注入组件(例如，液体肥料追肥注入组件或无水肥料注入组件)，如通过引用纳入本文中的美国专利No.5,890,445的图7中所示或如通过引用纳入本文中的美国专利No.8,910,581中所述；优选地，在这种注入组件的两侧固定流体出口以及相关的连杆结构，用于在附近的植株上或向植株的目标区域喷或滴液体。
图16示出了根据一个实施例的靠近植株行定位的施用单元1600的等距视图。施用单元1600包括与图15的施用单元1500相似的部件和功能。优选地，施用单元1600安装在横向延伸的杆10(图16中未示出)上，所述杆10由拖拉机或其它机具拉动。框架1610(例如，1510和1511)连接在杆10和基座1612上。基座1612可包括偏置元件1613(例如，弹簧)，用来将连杆构件1620a、1620b向外朝向两行植物P-18、P-19偏置或定位。连杆构件1620a、1620b分别连接在柔性构件1622a、1622b上。所述柔性构件可为任一种柔性材料(例如，软管)或可用管道代替。在一个例子中，地面接触构件1624a、1624b(例如，滑撬、滑板、耐磨元件，等)在与沿方向D运动的施用单元1600一起工作时至少部分接触大地1690，其中方向D基本与两行植株P-18和P-19平行。地面接触构件1624a、1624b能在很大程度上防止柔性构件1622a、1622b接触大地，从而减少柔性构件1622a、1622b的磨损。地面接触构件1624a、1624b还能些微地提高柔性构件1622a、1622b离开地面少许(例如，0-3英寸)。
流体出口1630a、1630b(例如，喷雾喷嘴和滴流机构)定位在柔性构件的远端，用于贴近植株喷洒流体。在一个例子中，流体出口产生的喷雾Sa和Sb分别朝着植株P-18、P-19的基部区域向下喷洒。应该理解，优选地，本文中所述的各个实施例中的每个流体出口与装有施用物(例如，流体施用物和肥料、杀菌剂、除草剂或杀虫剂等作物投入物)的来源(例如，储罐250)流体连通。
图17A为用于安装在犁刀肥料圆盘1790上的施用单元1700的等距视图。犁刀肥料圆盘1790具有接到杆10上用的通用机架臂1799。通用机架臂1799上连接的是连接犁刀安装臂1792用的支架1793。在对端，圆盘1791与刀片安装臂1794一起安装在犁刀安装臂1792上，所述刀片安装臂1794设在犁刀肥料圆盘1790行走方向的后面。刀片1795(或喷雾器，未显示)与流体管线1796一起连接在刀片安装臂1794上。施用单元1700具有支架1701(一般以U形显示)，所述支架1701连接在刀片1795(或喷雾器)与刀片安装臂1794连接的地方，支架1702的封闭端在圆盘1791的前方。施用单元1700与以下图17B至19C的实施例结合使用。这些图中仅显示了施用单元1700的一部分。
分别如图17B的等距视图1750和图17C的侧视图1752所示，靠近支架1702的封闭端设置枢轴1703a和1703b，所述枢轴通过销1704a和1704b设在支架1701上。压力驱动偏置回程活塞1710a和1710b分别驱动枢轴1703a和1703b。如图15B中所示的压力驱动偏置回程活塞1540a和1540b接到枢轴1543a和1543b上一样，压力驱动偏置回程活塞1710a和1710b可直接接在枢轴1703a和1703b上。或者，压力驱动偏置回程活塞1710a和1710b可分别通过活塞臂1708a和1708b以及连接体1705a和1705b分别接在枢轴1703a和1703b上。在任一实施例中，销1704a和1704b侧面的连接均远离支架1702的封闭端。压力驱动偏置回程活塞1710a和1710b之间设置具有流体进口1712的联接器1711。接在枢轴1703a和1703b上的分别是连杆装置1720a和1720b。连杆装置1720a和1520b(例如，臂)分别具有流体进口1721a和1721b，并与流体系统相通。
驱动活塞的流体为上面对施用单元1500描述的流体。
图17D为根据另一个实施例所述的施用单元1780的等距视图。除了连杆构件1520a’和1520b’包括向内朝彼此弯曲的远端部分之外，该施用单元1780包括与图17B中施用单元1750相似的部件。本文中所述的任何其它实施例均也可具有有类似向内弯曲的连杆构件1520a和1520b。
在图18A和图18B中所示的其它可选方案中，用螺线管1810a和1810b代替用压力驱动偏置回程活塞1710a和1710b进行的流体驱动。如图18A的施用单元1800中所示，通过支架1811a和1811b将螺线管1810a和1810b设在支架1702上。螺线管1810a和1810b由电气开关(未示出)启动。如图18B的施用单元1850中所示，可用电动机1820a和1820b代替螺线管1810a和1810b。
在图19A至图19C的连杆系统1990-1992中所示的其它替代实施例中，用连杆系统1990代替用用压力驱动偏置回程活塞1710a和1710b进行的流体驱动。所述连杆系统1990通过托架1960设在托架1702上。连杆系统1990具有与齿轮箱1950相通的执行机构1951，所述齿轮箱作用于连杆臂1952a和1952b。连杆臂1952a和1952b分别连接在连接体1705a和1705b上，或直接连接在枢轴1703a和1703b上(未示出)。执行机构1951可通过图19A中螺线管1910或图19B中连杆系统1991的电动机1920进行驱动。所述螺线管和电动机通过托架1911设在托架1702上。螺线管1910和电动机由电气开关(未示出)启动。或者，执行机构1951可通过图19C中连杆系统1992的地面接触臂1940进行驱动。当地面接触臂1940接触大地时，地面接触臂使枢轴1941转动并驱动执行机构1951。
可利用螺线管、电动机或通过使用至少一个螺线管、电动机或地面接触件的连杆装置来驱动本文中所述的连杆构件(臂)。以上实施例中的电气开关可为单独的开关，操作员在犁刀肥料圆盘1790下降到地面时将其启动，或者可在犁刀肥料圆盘1790接到命令下降后启动电气开关。或者，可利用地面接触件启动电气开关。
以下例子涉及其它实施例。例子中的细节可以用在一个或多个实施例中的任何地方。
例如，在一个实施例中，施用单位包括：框架，在作业过程中位于第一行和第二行植株之间；第一植株接触构件，在作业过程中可枢转地连接在框架上，使得所述第一植株接触构件在接触所述第一行植株中至少一株植株时相对框架的运动方向向后偏转，这导致第一植株接触构件相对于框架发生第一方向变化。第一出口通过机械方式连接在第一植株接触构件上，用于向第一行植株施用液体施用。第一方向变化导致第一出口相对于框架发生相应的第二方向变化。
在另一个例子中，施用单位进一步包括：第二植株接触构件，在作业过程中可枢转地连接在框架上，使得所述第二植株接触构件在接触所述第二行植株中至少一株植株时相对框架的运动方向向后偏转，这导致第二植株接触构件相对于框架发生第三方向变化。第二出口通过机械方式连接在第二植株接触构件上，用于向第二行植株施用液体施用。第三方向变化导致第二出口相对于框架发生相应的第四方向变化。
在另一个实施例中，施用单元包括框架，在作业过程中位于两行植株之间；和连接在框架上的基座构件。在作业过程中，基座构件贴近地面。在作业过程中，第一和第二植株导引构件连接在基座构件上，使得在所述第一和第二植株导引构件中是否有至少一个导引构件接触所述两行植株中一株或多株植株的基础上，所述第一和第二植株导引构件将基座构件的侧面位置引到与两行植株大致等距。
在一个例子中，施用单元进一步包括第一和第二出口，在作业过程中连接在基座构件上，使得基座构件的侧面位置发生变化会导致向植株施用流体的第一和第二出口发生相应的位置变化。
在另一个实施例中，可在犁刀肥料圆盘1790的行走方向DT上在犁刀肥料圆盘1790的后面设置闭沟器2010或闭沟器2020。图20A至图20F说明了闭沟器2010的不同实施例，图21A至图21B说明了闭沟器2020。图20A为根据一个实施例所述的设在犁刀轮上的闭沟器的侧视图。图20B为根据图20A所示实施例的闭沟器的后视图，其中所述臂的顶面和底面到地沟轴线等距，且所述臂的前面和后面到地沟轴线等距。图20C为根据一个实施例所述的图20A的闭沟器的后视图，其中与所述臂的顶面相比，所述臂的底面较靠近地沟轴线。图20D为根据一个实施例所述的图20A的闭沟器的后视图，其中与所述臂的前面相比，所述臂的后面较靠近地沟轴线。
图20E为根据一个实施例所述的图20A的闭沟器的后视图，其中与所述臂的顶面相比，所述臂的底面较靠近地沟轴线；与所述臂的前面相比，所述臂的后面较靠近地沟轴线。图20F为根据一个实施例所述的图20B的闭沟器的侧视图，其中，与所述臂的底面在行走方向上至少部分设在所述臂的顶面后面。
图21A为根据一个实施例所述的设在刀片上的替代闭沟器的侧面正视图。
图21B为图21A的刀片和闭沟器的后视图。
闭沟器2010和闭沟器2020的各个实施例均可与图17A中所示的实施例(进一步包括刀片1795)一起使用。可通过接到刀片安装臂1794上或接到刀片1795上，沿犁刀肥料圆盘1790的行走方向DT上，将闭沟器2010和闭沟器2020设在图17A的刀片1795的后面。另外，可将图17A的刀片1795设在安装臂2005上，而不是刀片安装臂1794上。
闭沟器2010具有顶杆2011和自顶杆2011向下设置的至少一个臂2012。可通过焊接、栓接或铆接等合适的连接方式将顶杆2011设在安装臂2005上。顶杆2011可基本成水平状态，并在圆盘1791和/或刀片1795开出的地沟T上横向延伸。在一个实施例中，顶杆2011上可设置两个臂2012-1和2012-2，如图20B中所示。
臂2012具有顶缘2012t、底缘2012b、前缘2012f和后缘2012bk。可沿着犁刀肥料圆盘1790的行走方向DT，根据以下其中一种或多种配置来设置臂2012(或臂2012-1和2012-2具有相同的顶缘2012t-1、2012t-2；底缘2012b-1、2012b-2；前缘2012f-1、2012f-2；和后缘2012bk-1、2012bk-2)：底缘2012b(2012b-1、2012b-2)和顶缘2012t(2012t-1、2012t-2)与所述轴等距(如图20B所示)；与顶缘2012t(2012t-1、2012t-2)相比，底缘2012b(2012b-1、2012b-2)较靠近所述轴(如图20C所示)；与前缘2012f(2012f-1、2012f-2)相比，后缘2012bk(2012bk-1、2012bk-2)较靠近所述轴(如图20D所示)；与顶缘2012t(2012t-1、2012t-2)相比，底缘2012b(2012b-1、2012b-2)较靠近所述轴，且与前缘2012f(2012f-1、2012f-2)相比，后缘2012bk(2012bk-1、2012bk-2)较靠近所述轴(如图20E所示)；或在沿着行走方向DT，将底缘2012b(2012b-1、2012b-2)至少部分设在顶缘2012t(2012t-1、2012t-2)的后面(如图20F所示，使用图20B的实施例)。虽然使用图20B的实施例进行说明，但是图20F的实施例可与图20C、图20D和图20E中任一图中所示的任一实施例一起使用。
如图21A和图21B所示，可用闭沟器2020代替闭沟器2010。在本实施例中，闭沟器2020设在刀片1795上。闭沟器具有平面形状，其宽度可跨越圆盘1791开出的地沟T。当犁刀肥料圆盘1790穿行在田地中开出地沟T时，闭沟器2020整平圆盘1791和/或刀片1795移走的土壤。
如图所示，闭沟器2010或闭沟器2020分别连接在安装臂2005或刀片1795上。或者，可利用安装臂(未示出)将闭沟器2010和闭沟器2020连接在杆10上。
图22A和图22B说明了可设在本文中所述流体管线(例如，柔性构件922、柔性构件982、柔性构件1022、柔性构件1522、连杆构件1520或流体出口1530)末端的喷嘴3000。流体管线3010连接在喷嘴外壳3021上。喷嘴外壳3021的喷嘴3022与流体管线3010相对设置。喷嘴外壳3021与喷嘴3022可为单一件，也可为单独零件。喷嘴3022具有设置在喷嘴3022内的出口3023，用于分配流体。如图所示，出口3023设置成面向地面。另外，可将出口3023设在面向植株的那一侧(未示出)。可选择在出口3023中设置曝气器3025以调节流体流。喷嘴外壳3021进一步包括滑撬3030(例如，弹簧钢丝)，所述滑撬贯穿地喷嘴外壳3021中，并自喷嘴外壳3021向后延伸用于与地面接合以防止喷嘴出口3023接触大地，从而改善流体流。
图23示出了包括有加强件3051的柔性构件3050，所述加强件3051设在柔性构件3050的上面或里面。本实施例可与本文中所述的任何柔性构件(例如，柔性构件922、柔性构件982、柔性构件1022、或柔性构件1522)一起使用。在被拉着在田地中穿行时，无加强件的柔性构件(例如，软管)可能会到处跳动。这会导致不能在选定区域分配流体。加强件3051能增加柔性构件3050的刚度，并使柔性构件3050始终顶着植株偏置。在一个实施例中，加强件3051为金属丝。
图24A和图24B示出了托架3100a、3100b。在与图17A至图19C中所示施用单元1700、1750、1752、1780、1800、1850或1992中任一个结合使用时，所述托架3100a、3100b可用于支撑构件3110a、3110b(例如，柔性构件922、柔性构件982、柔性构件1022、柔性构件1522、连杆构件1520或流体出口1530)。当将圆盘1791调高以运输时，构件3110a、3110b将在重力作用下倾向于向地面拖曳。可将托架3100a、3100b横向于行走方向设在支架1701上。构件3110a、3110b可分别放在托架3100a、3100b中。可选择地，构件3110a、3110b可以用弹簧锁3101a、3101b锁定地设在托架3100a、3100b中。弹簧锁3101a、3101b分别与托架3100a、3100b通过铰链接合在一起。图中示出的是a侧，但是b侧与另一侧具有相同的配置。
图25说明了作为图15A中施用单元1500的替代实施例的施用单元3200。基座1512用基座1312代替，连杆构件1520a、1520b分别用连杆构件3220a、3220b代替。连杆构件3220a、3220b分别通过枢轴3201a、3201b可枢转地连接在基座3212上。连杆构件3220a、3220b具有一部分3221a、3221b，所述部分在行走方向上向基座3212的前方延伸。基座3212具有座壁3202a、3202b，所述座壁在行走方向上向基座3212的前方延伸。偏置构件3203a、3203b(例如，弹簧)分别设在座壁3202a、3202b和所述部分3221a、3221b之间，用于使所述部分3221a、3221b偏离所述座壁3202a、3202b，以便将柔性构件3222a、3222b向植株偏置。
图26说明了柔性构件3322(例如，柔性构件922、柔性构件982、柔性构件1022或柔性构件1522)上设置弹簧3303a、3303b的一个实施例，所述弹簧在接近末端处套设在柔性构件3322(例如，3322a和3322b)上。弹簧3303可以为施用单元中唯一的偏置构件，或者弹簧3303也可与本文中所述的任何其它偏置构件一起使用。图22A中喷嘴3000的部件连接在柔性构件3322a和3322b。喷嘴3000包括流体管线3010(例如，3010a和3010b)，所述流体管线接在喷嘴外壳3021(例如，3021a和3021b)上。喷嘴外壳3021的喷嘴3022(例如，3022a和3022b)与流体管线3010相对设置。喷嘴外壳3021与喷嘴3022可为单一件，也可为单独零件。喷嘴3022具有设置在喷嘴3022内的出口3023(例如，3023a和3023b)，用于分配流体。如图所示，出口3023设置成面向地面。另外，可将出口3023设在面向植株的那一侧。可选择在出口3023中设置曝气器3025以调节流体流(未示出)。
图27A至图27G说明了施用单元2700的另一个实施例。施用单元2700连接在立式支座2799上，所述立式支座连接在横向延伸的杆10(例如，通用机架或吊杆)上，所述杆由拖拉机或其它机具拉动。立式支座2799可以具有一定长度，使施用单元2700设在立式支座2799接近大地的底部上。还可沿着行走方向在施用单元2700的后部将可选犁刀组件2780连接在立式支座2799上。在不包括犁刀组件2780的一个实施例中，立式支座2799的长度可以具有一定长度，使得施用单元2700接近大地。或者，立式支座2799的长度可延伸至犁刀组件2780连接的地方，且施用单元2700在立式支座上的连接位置接近犁刀组件2780连接的地方。即使在不包括犁刀组件2780时，将施用单元2700设置成高于地面且不接近地面也有好处，即在遇到起伏的地形时，可避免施用单元2700撞击地面。
施用单元2700包括连接在立式支座2799上用的支架2701。枢轴2705连接在支架2701上，所述枢轴2705具有垂直轴以便施用单元2700在水平面内转动。这样，在作业过程中施用单元2700未居于两行中间的情况下，施用单元2700能自由转动以在两相邻行之间进行自对齐。可以选择在行走方向上在施用单元2700的前面设置导向板2710。导向板2710通过导向支架2711连接在支架2701上。在一个实施例中，导向支架2711具有臂2712a、2712b，所述臂可为单一件，也可为单独零件。
以下描述针对施用单元2700的两侧。为清晰起见，图中仅说明施用单元的一侧。应当理解，施用单元2700的另一侧上也设置了相同的零部件。
枢轴2705的下面设置的是支架基座2702。支架组件2740(2740a、2740b)通过水平轴上的枢轴2747(2747a、2747b)可枢转地连接在支架基座2702上，以便支架组件2740(2740a、2740b)能垂直转动。支架组件2730(2730a、2730b)通过枢轴2737(2737a、3737b)可枢转地连接在支架组件2740(2740a、2740b)上，以便能横向于行走方向转动。
支架组件2730(2730a、2730b)具有支架基座2731(2731a、2731b)。流体臂2720(2720a、2720b)连接在支架基座2731(2731a、2731b)上。流体管线2722(2722a、2722b)连接在流体臂2720(2720a、2720b)上，所述流体线路与流体源(例如，储罐250)相通。利用偏置元件2735(2735a、2735b)将支架基座2731(2731a、2731b)向外偏置。偏置元件2735(2735a、2735b)(例如，弹簧)套设在元件2734(2734a、2734b)上，所述元件2734连接在支架2732(2732a、2732b)上，而所述支架连接在支架基座2741(2741a、2741b)上。元件2734(2734a、2734b)穿过支架2733(2733a、2733b)。偏置元件2735(2735a、2735b)在止动件2736(2736a、2736b)与支架2733(2733a、2733b)远离支架2732(2732a、2732b)那侧套设在元件2734(2734a、2734b)上。
支架组件2740(2740a、2740b)具有支架基座2741(2741a、2741b)。偏置元件2745(2745a、2745b)(例如，弹簧)套设在元件2744(2734a、2744b)上，所述元件2744连接在支架2742(2742a、2742b)上，而所述支架连接在支架基座2741(2741a、2741b)上。元件2744(2744a、2744b)穿过支架2709，所述支架2709连接在支架基座2702上。偏置元件2745(2745a、2745b)在止动件2746(2746a、2746b)与支架2709远离支架2742(2742a、2742b)那侧套设在元件2744(2744a、2744b)上。可以选择按图27G中所示，将偏置元件2748(2748a、2748b)在支架2709与偏置元件2745(2745a、2745b)相对的那侧设在元件2744(2744a、2744b)上。平衡好偏置元件2745(2745a、2745b)与偏置元件2748(2748a、2748b)之间的偏置量可以确定向下转动的量。
如图所示，施用单元2700具有向外和向下偏置流体臂2720a、2720b的两种角度。在另一个实施例中，例如将施用单元2700设在接近地面的地方，则无需向下偏置。在本实施例中，支架组件2730(2730a、2730b)可枢转地连接在支架基座2702上，支架2732(2732a、2732b)连接在支架基座2702上，且不包括支架组件2740(2740a、2740b)和构件2709(未示出)。
可以选择在流体臂2720a、2720b的排出端设置喷嘴3000。在一个实施例中，流体臂2720a、2720b横向于行走方向向外朝植株转动会受到止动件2721(2721a、2721b)的限制，所述止动件设在支架基座2741(2741a、2741b)用以限制支架基座2731(2731a、2731b)的转动。在另一个实施例中，支架2701的下侧设置凸肩2704。止动件2703可为U形，连接在支架基座2702上，并在凸肩2704接触止动件2703时限制施用单元2700的转动。在另一个实施例中，通过将偏置元件2738(2738a、2738b)在支架2733(2733a、2733b)与偏置元件2735(2735a、2735b)相对的那侧套设在元件2734(2734a、2734b)上，偏置元件2738(2738a、2738b)的反作用力能限制支架基座2731(2731a、2731b)的转动。在图27C所示的一个实施例中，喷嘴3022不接触植株，而是滑撬3030a、3030b接触植株。
可选择地，犁刀组件2780可以连接在立式支座2799上。犁刀支架臂2781的第一端连接在立式支座2799上，犁刀2782可转动地连接在犁刀支架臂2781的相对端上。可选择地，伸长臂2783连接在犁刀支架臂2781上并沿行走方向向后设置。将刀片2784设置成从伸长臂2783向下延伸，用以在犁刀2782的后面接合地面。可选择地，在刀片2784上设置流体施用管线2785，用于向地里排放流体。如图所示，施用管线2785沿行走方向设在刀片2784的后侧，但是可以将施用管线2785设在刀片2784的任一侧。
可选择地，托架2770连接在支架2701上并沿行走方向向后设置。托架2770具有臂2771a、2771b，且分别具有接收器2772a、2772b(开口向上)用于在不使用时(例如，运输过程中)容纳臂。臂2771a、2771b可制成单一件，也可制成单独零件。
除了上述任一施用单元外，还可包括至少一个喷雾器。喷雾器的例子，可参见US20170049043。该专利通过引用纳入本文件中。
在另一个实施例中，可包括阻尼器，用来减弱接触植株的任何构件的运动。作为举例，所述构件包括部件922、982、1522、1528、1520、1720、3030和3110。在图28A至图28D中所示的任一实施例中，流体施用构件与流体源相连通(未示出)。
如图28A所示，施用单元2891包括具有分配流体用的流体施用构件2805(2805a、2805b)的基座2812。围绕流体施用构件2805设置阻尼器2861(2861a、2861b)(例如，螺旋弹簧)。植株接触构件2851(2851a、2851b)连接在阻尼器2861上并自其向延伸以接触植株。植株接触构件2851可以为金属丝。阻尼器2861用于减弱植株接触构件2851的振动。
如图28B所示，施用单元2892包括具有分配流体用的流体施用构件2806(2806a、2806b)的基座2812。在流体施用构件2806上连接植株接触构件2830(2830a、2830b)，所述植株接触构件延伸至并接触植株。在植株接触构件2830和流体施用构件2806之间设置阻尼器2862(2862a、2862b)，用于减弱植株接触构件2830接触植株时造成的振动。阻尼器2862的例子包括但不限于减震器和缓冲器。
如图28C所示，施用单元2893包括具有流体施用构件2807(2807a、2807b)的基座2812，所述流体施用构件自基座2812延伸，用于投放流体和接触植株。将阻尼器2862(2862a、2862b)连接在基座2812上并设置成接触流体施用构件2807。
如图28D所示，施用单元2894包括基座2812和输送流体用的连杆构件2820(2820a、2820b)。在连杆构件2820上连接流体施用构件2822(2822a、2822b)。流体施用构件可为软管。将植株接触构件2851(2851a、2851b)附着在流体施用构件2822上，并使其延伸至并接触植株。植株接触构件2851可以为金属丝或其它柔性材料。将阻尼器2862(2862a、2862b)连接在基座2812上并设置成接触植株接触构件2851。
在有或无阻尼器的另一实施例中，接触植株的任何构件(例如922、982、1522、1528、1520、1720、2851、2830、2807、3030和3110)具有一定的长度，使得该构件与至少两株植株接触。与至少两株植株接触可将该构件的向外弯曲减至最小。
虽然未显示，应该理解，本文中所述的任一施用单元与装有施用物(例如，流体施用物和肥料、杀菌剂、除草剂或杀虫剂等农作物投入物)的来源(例如，储罐250)流体连通。
可将以下例子中的任一例子组合到单个实施例中，或可将这些例子作为单独的实施例。在一个例子中，流体施用器(例如，施用单元1700、1750、1752、1780，等)，用于向田地中成行植株施用流体，包括：至少一个施用器臂(例如，连杆构件1520a、1520b、1520a’、1520b’、连杆1720，等)，由致动器(1710a、1710b、螺线管1810a、1810b、1910、电动机1820a、1820b、1920、致动器1951，等)驱动所述施用器臂从行中的位置移动到邻近植株的位置。
在另一个例子中，所述至少一个施用器臂包括：第一施用器臂，由第一致动器驱动；以及第二施用器臂，由第二致动器驱动。
在另一个例子中，所述至少一个施用臂包括第一施用器臂和第二施用器臂，所述第一施用器臂和第二施用器臂均由致动器驱动，其中所述致动器连接至齿轮箱(例如，1950)，所述第一施用器臂和第二施用器臂均连接在所述齿轮箱上且互相同步启动。
在另一个例子中，所述行中的位置为所述行的中间。
在另一个例子中，所述行中的位置在地面上方。
在另一个例子中，所述至少一个施用器臂具有用于运输的存储位置，所述存储位置为地面上方和行的中间的至少一个。
在另一个例子中，所述至少一个施用器臂连接至绕枢轴设置的枢轴臂上，所述致动器驱动所述枢轴臂绕所述枢轴转动，所述枢轴设置在框架或基座上。
在另一个例子中，所述第一施用器臂连接至绕第一枢轴设置的第一枢轴臂上，所述第二施用器臂连接在绕第二枢轴设置的第二枢轴臂上，所述第一致动器驱动所述第一枢轴臂绕所述第一枢轴转动，所述第二致动器驱动所述第二枢轴臂绕所述第二枢轴转动，所述第一枢轴和第二枢轴设在框架或基座上。
在另一个例子中，所述致动器为流体致动器，所述流体致动器包括连接至流体源的流体进口，所述流体致动器包括驱动活塞臂的活塞，所述活塞臂连接在所述枢轴臂上，偏置件偏置所述活塞至与所述流体相反的方向，以使得当所述流体向所述致动器臂流动时，流体流入所述流体致动器以便将所述施用器臂向所述植株偏置。
在另一个例子中，所述致动器为螺线管。
在另一个例子中，所述致动器为电动机。
在另一个例子中，所述流体施用器进一步包括：齿轮箱，连接至所述致动器。
在另一个例子中，所述至少一个施用器臂连接至所述齿轮箱和致动器。
在另一个例子中，所述致动器为螺线管。
在另一个例子中，所述致动器为电动机。
在另一个例子中，所述流体施用器进一步包括：地面接触臂，连接至所述致动器，并且当所述地面接触臂接触到地面时，所述致动器被致动。
在另一个例子中，所述流体施用器设置在框架上，所述框架连接至杆，并且犁刀连接至所述框架。
在另一个例子中，所述杆为通用机架。
在一个例子中，一种施用单元，包括：向下延伸的框架，配置成在作业过程中位于植株行间；基座，连接至所述框架，所述基座构件在作业过程中贴近地面；以及至少一个施用器臂，连接至所述基座，所述至少一个施用器臂由至少一个致动器驱动将所述至少一个施用器臂从第一和第二行植株之间的位置移动到邻近所述第一和第二行中的一行的植株的位置。
在另一个例子中，所述施用单元进一步包括：杆，连接至框架，所述杆为吊杆。
在另一个例子中，所述施用单元进一步包括：喷嘴，设置在所述至少一个施用器臂上，用于分配液体。
在另一个例子中，至少一个施用器臂具有一个以上流体输送管，用于施加一种以上流体。
在另一个例子中，所述施用单元进一步包括；至少一个喷雾喷嘴，设置在所述至少一个施用器臂的远端。
在另一个例子中，所述至少一个致动器包括流体致动器，所述流体致动器具有第一致动器和第二致动器，所述第一致动器是所述流体致动器的第一侧，所述第二致动器是所述流体致动器的第二侧；所述流体致动器包括连接至流体源的流体进口，所述第一侧包括驱动第一活塞臂的第一活塞，所述第二侧包括驱动第二活塞臂的第二活塞，所述第一活塞臂连接至所述第一枢轴臂，所述第二活塞臂连接至所述第二活塞臂，第一侧的第一偏置件偏置所述第一活塞至与所述流体相反的方向，第二侧的第二偏置件偏置所述第二活塞至与所述流体相反的方向，以使得当流体向第一施用器臂和第二施用器臂时，流体流入所述流体致动器以便将所述第一施用器臂和第二施用器臂向所述植株偏置。
在另一个例子中，所述至少一个致动器包括为螺线管的第一致动器和为螺线管的第二致动器。
在另一个例子中，所述至少一个致动器包括为电动机的第一致动器和为电动机的第二致动器。
在另一个例子中，所述至少一个致动器包括螺线管。
在另一个例子中，所述至少一个致动器包括电动机。
在另一个例子中，所述施用单元进一步包括地面接触臂，连接至所述至少一个致动器，并且当所述地面接触臂接触地面时，所述至少一个致动器被致动。
在另一个例子中，所述施用单元进一步包括犁刀，连接至所述框架。
在另一个例子中，所述施用单元进一步包括杆，连接至所述框架，所述杆为通用机架。
在另一个例子中，所述施用单元进一步包括喷嘴，设置在所述至少一个施用器臂上，用于分配液体。
在另一个例子中，所述至少一个施用器臂具有一个以上流体输送管，用于施加一种以上流体。
在另一个例子中，所述施用单元进一步包括至少一个喷雾喷嘴，设置在所述至少一个施用器臂的远端。
应理解，以上仅为说明性描述，并不具有限制性。在阅读和理解以上描述后，许多其它实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，应参考所附权利要求书和这种权利要求有权享有的等同物的全部范围来确定本发明的范围。

Claims (29)

1.一种流体施用器，用于向田地中成行植株施用流体，包括：
支架或基座，以及
至少一个施用器臂，连接至所述支架或基座，所述至少一个施用器臂包括：第一施用器臂和第二施用器臂以及所述流体施用器的第一致动器和第二致动器，所述第一施用器臂被配置成由所述第一致动器驱动以致所述第一施用器臂以向外偏置的方式横向地从朝向植株的第一和第二相邻行之间的一行的中间的无流体施用的第一位置枢转至与所述植株的第一和第二相邻行中的其中一行邻近的具有所述第一施用器臂的一个终端的第二位置，以便向所述植株第一和第二相邻行中的一行的植株施用流体，所述第二施用器臂被配置成由所述第二致动器驱动，在作业过程中所述流体施用器被设置在行内部位于所述植株的第一和第二相邻行之间。
2.根据权利要求1所述的流体施用器，其特征在于：所述植株的第一和第二相邻行之间的所述第一位置为所述行的中间。
3.根据权利要求1所述的流体施用器，其特征在于：所述植株的第一和第二相邻行之间的所述第一位置在地面上方。
4.根据权利要求1所述的流体施用器，其特征在于：所述至少一个施用器臂具有用于运输的存储位置，所述存储位置为地面上方和行的中间的至少一个。
5.根据权利要求1所述的流体施用器，其特征在于：所述第一施用器臂连接至绕第一枢轴设置的第一枢轴臂上，所述第二施用器臂连接在绕第二枢轴设置的第二枢轴臂上，所述第一致动器驱动所述第一枢轴臂绕所述第一枢轴转动，所述第二致动器驱动所述第二枢轴臂绕所述第二枢轴转动，所述第一枢轴和第二枢轴设在所述支架或所述基座上。
6.根据权利要求5所述的流体施用器，其特征在于：所述第一致动器为第一流体致动器，所述第一流体致动器包括连接至流体源的第一流体进口，所述第一流体致动器包括驱动第一活塞臂的第一活塞，所述第一活塞臂连接在所述第一枢轴臂上，第一偏置件偏置所述第一活塞至与所述流体相反的方向，以使得当流体向所述流体致动器臂流动时，流体流入所述第一流体致动器以便将所述第一施用器臂向所述植株偏置；以及所述第二致动器为第二流体致动器，所述第二流体致动器包括连接至流体源的第二流体进口，所述第二流体致动器包括驱动第二活塞臂的第二活塞，所述第二活塞臂连接在所述第二枢轴臂上，第二偏置件偏置所述第二活塞至与所述流体相反的方向，以使得当流体向所述流体致动器臂流动时，流体流入所述第二流体致动器以便将所述第二施用器臂向所述植株偏置。
7.根据权利要求1所述的流体施用器，其特征在于：所述致动器为螺线管。
8.根据权利要求1所述的流体施用器，其特征在于：所述致动器为电动机。
9.一种流体施用器，用于向田地中成行植株施用流体，包括：
至少一个施用器臂，包括第一施用器臂和第二施用器臂；
连杆系统，包括致动器和齿轮箱，所述致动器被配置成驱动所述第一施用器臂以向外偏置的方式横向地从朝向植株的第一和第二相邻行之间的一行的中间的无流体施用的第一位置枢转至与所述植株的第一和第二相邻行中的其中一行邻近的具有所述第一施用器臂的一个终端的第二位置，以便向所述植株第一和第二相邻行中的一行的植株施用流体；以及
所述齿轮箱连接至所述致动器，在作业过程中所述流体施用器被设置在行内部位于所述植株的第一和第二相邻行之间。
10.根据权利要求9所述的流体施用器，其特征在于：所述第一施用器臂和第二施用器臂连接至所述齿轮箱和致动器，所述第一施用器臂和第二施用器臂均由所述致动器驱动，所述第一施用器臂和第二施用器臂连接至所述齿轮箱上且互相同步启动。
11.根据权利要求10所述的流体施用器，其特征在于：所述致动器为螺线管。
12.根据权利要求10所述的流体施用器，其特征在于：所述致动器为电动机。
13.根据权利要求10所述的流体施用器，其特征在于，进一步包括：地面接触臂，连接至所述致动器，并且当所述地面接触臂接触到地面时，所述致动器被致动。
14.根据权利要求1所述的流体施用器，其特征在于：所述流体施用器设置在框架上，所述框架连接至杆，并且犁刀连接至所述框架。
15.根据权利要求14所述的流体施用器，其特征在于：所述杆为通用机架。
16.一种施用单元，其特征在于，包括：
向下延伸的框架，配置成在作业过程中位于植株行间；
基座，连接至所述框架，所述基座在作业过程中贴近地面；以及
至少一个施用器臂，连接至所述基座，所述至少一个施用器臂包括第一施用器臂和第二施用器臂以及所述施用单元的第一致动器和第二致动器，所述第一施用器臂被配置成由所述第一致动器驱动以致所述第一施用器臂以向外偏置的方式横向地从朝向植株的第一和第二相邻行之间的一行的中间的无流体施用的第一位置枢转至与所述植株的第一和第二相邻行中的其中一行邻近的具有所述第一施用器臂的一个终端的第二位置，以便向所述植株第一和第二相邻行中的一行的植株施用流体，在作业过程中所述施用单元被设置在行内部位于所述植株的第一和第二相邻行之间。
17.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于，进一步包括：杆，连接至框架，所述杆为吊杆。
18.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于，进一步包括：喷嘴，设置在所述至少一个施用器臂上，用于分配液体。
19.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于：至少一个施用器臂具有一个以上流体输送管，用于施加一种以上流体。
20.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于，进一步包括；至少一个喷雾喷嘴，设置在所述至少一个施用器臂的远端。
21.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于：所述第一致动器是流体致动器的第一侧，所述第二致动器是所述流体致动器的第二侧；所述流体致动器包括连接至流体源的流体进口，所述第一侧包括驱动第一活塞臂的第一活塞，所述第二侧包括驱动第二活塞臂的第二活塞，所述第一活塞臂连接至第一枢轴臂，所述第二活塞臂连接至第二枢轴臂，第一侧的第一偏置件偏置所述第一活塞至与所述流体相反的方向，第二侧的第二偏置件偏置所述第二活塞至与所述流体相反的方向，以使得当流体向第一施用器臂和第二施用器臂时，流体流入所述流体致动器以便将所述第一施用器臂和第二施用器臂向所述植株偏置。
22.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于：第一致动器为螺线管，所述第二致动器为螺线管。
23.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于：第一致动器为电动机，所述第二致动器为电动机。
24.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于，进一步包括：地面接触臂，连接至所述第一致动器和第二致动器，并且当所述地面接触臂接触地面时，所述第一致动器和第二致动器被致动。
25.根据权利要求16至24中任一权利要求所述的施用单元，其特征在于，进一步包括：犁刀，连接至所述框架。
26.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于，进一步包括：杆，连接至所述框架，所述杆为通用机架。
27.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于，进一步包括：喷嘴，设置在所述至少一个施用器臂上，用于分配液体。
28.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于：所述至少一个施用器臂具有一个以上流体输送管，用于施加一种以上流体。
29.根据权利要求16所述的施用单元，其特征在于，进一步包括：至少一个喷雾喷嘴，设置在所述至少一个施用器臂的远端。
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