CN109479398A - 一种竹林施工设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竹林施工设备及方法，竹林施工设备包括底盘(1)、行走机构、动力系统(5)、机械臂和施工执行机构；行走机构设置在底盘上，用于支撑底盘并驱动底盘行走；机械臂安装在底盘上，机械臂的前端部用于安装所述的施工执行机构；底盘上设有动力系统；动力系统用于驱动行走机构和机械臂；施工执行机构为挖掘装置、除草装置和翻土装置中的至少一种；在挖掘施工前，将挖掘装置安装在机械臂的前端，挖掘装置用于挖掘竹林中的沙土；在除草施工前，除草装置安装在机械臂的前端；在翻土施工前，在底座前端或后端安装翻土装置；底盘上安装有控制系统。该竹林施工设备及方法易于实施，功能丰富。

Description

一种竹林施工设备及方法
技术领域
本发明涉及一种多功能竹林施工机械，特别是涉及一种用于竹笋、竹根挖掘、竹林除草、竹林翻土等作用的竹林施工机械及方法。
背景技术
竹笋味甘、微寒，无毒。在药用上具有清热化痰、益气和胃、治消渴、利水道、利膈爽胃等功效。竹笋还具有低脂肪、低糖、多纤维的特点，食用竹笋不仅能促进肠道蠕动，帮助消化，去积食，防便秘，并有预防大肠癌的功效。
目前竹笋的挖掘基本上靠人工，劳动强度大，效率低，劳动力成本高，由于竹林施工机械化程度非常低，除草、翻土等工作基本上靠人力完成，劳动强度非常大，所以基本上没有对竹林进行除草、翻土等工作，导致竹林生长发育水平不高，影响竹笋和竹子的产量和品质。因此，急需一种用于竹笋、竹根挖掘、竹林除草、竹林翻土等作用的竹林施工机械对竹林进行施工，提高产量和品质，降低劳动强度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种竹林施工设备及方法，该竹林施工设备便于操作，功能独特，施工效率高。
发明的技术解决方案如下：
一种竹林施工设备，包括底盘(1)、行走机构、动力系统(5)、机械臂和施工执行机构；
行走机构设置在底盘上，用于支撑底盘并驱动底盘行走；
机械臂安装在底盘上，机械臂的前端部用于安装所述的施工执行机构；
底盘上设有动力系统；动力系统用于驱动行走机构和机械臂；(必要时，还可以进一步驱动施工执行机构；)
施工执行机构为挖掘装置、除草装置和翻土装置中的至少一种；
在挖掘施工前，将挖掘装置安装在机械臂的前端，挖掘装置用于挖掘竹林中的沙土；
在除草施工前，除草装置安装在机械臂的前端，除草装置用于清除竹林中的杂草和灌木；
在翻土施工前，在底座前端或后端安装翻土装置，翻土装置用于对竹林进行翻土施工；
底盘上安装有控制系统。
底盘包括底盘上部(又称上身)和底盘下部(又称下身)；
底盘上部能相对于底盘下部旋转；机械臂与所述的底盘上部相连；机械臂为多段式调节臂(由液压驱动，类似于普通的挖掘机的机械臂，优选三段式调节臂)。
挖掘装置包括挖掘装置油缸(2a)、导向套(2b)、挖铲(2c)和挖掘机座(2d)；导向套和挖铲均为2个；
挖掘机座2d上有两组铰座，分别与机械臂和机械臂上的调节油缸相铰接，在调节油缸的推动下，挖掘机座能绕调节臂旋转以调节挖掘装置的角度，挖掘机座两侧各安装有一个导向杆，导向套能沿导向杆做相对滑动，挖铲与导向套相连，在挖掘油缸的驱动下，挖铲通过导向套沿挖掘机座的导向杆上下滑动，实现挖掘动作。2个导向杆的夹角为30-120°，优选60度，2个挖铲朝下，2个挖铲同时动作，可以用来挖掘竹笋，或挖掘竹桩。
除草装置包括刀片(3a)、防护罩(3b)、除草装置液压马达(3c)和除草装置机座(3d)；除草装置机座上设有两组铰座，分别与机械臂和机械臂上的调节油缸相铰接，在调节油缸的推动下，除草装置机座可绕调节臂旋转以调节除草装置的角度；
刀片与除草装置液压马达的转轴相连，在液压马达的驱动下，刀片能旋转实现除草，刀片位于防护罩内，防护罩为刀片提供防护。
翻土装置包括第一铰座(4a)、第二铰座(4b)、翻土装置机座(4c)、滚筒(4d)、翻土装置液压马达(4e)和传动装置(4f)；
第一铰座(4a)的一端与底盘下部相铰接，使得翻土装置能绕底盘下部做旋转运动，第一铰座的另一端与机座后端相连；
第二铰座一端与调节油缸相铰接，另一端与翻土装置机座后端相连，在调节油缸的驱动下，机座能绕底盘旋转，从而调节翻土装置的离地高度，以及调节翻土深度；
机座前端安装有轴承座及轴承，滚筒两端的轴插装在机座4c的轴承中，滚筒外围设有滚刀(优选螺旋形布置的滚刀)，翻土装置液压马达通过传动装置与滚筒相连；传动装置采用带传动的方式，将翻土装置液压马达传递过来的动力传递到滚筒上。
底盘上设有操作室，控制系统设置在操作室内，便于人工现场操作施工。
底盘上安装有摄像头和无线通信模块，摄像头和无线通信模块均与控制系统相连，无线通信模块用于接收远程控制指令，摄像头用于向远程控制端提供实时视频，这种模式便于实现远程控制，优选的远程的操作室内的布置与现场的布置相同，包括操作杆，按钮等，都相同，便于操作人员不改变操作习惯进行施工。
底盘上设有支架或支杆，用于支撑摄像头，摄像头为变焦式摄像头，或者摄像头为多个不同焦距的摄像头。
一种竹林施工方法，采用前述的竹林施工设备进行竹林施工；
竹林施工过程中：
(1)通过行走机构实现施工位置的改变；
(2)通过挖掘装置实现竹笋或竹桩的挖掘；
(3)通过除草装置实现竹林中杂草或灌木清除；
(4)通过翻土装置实现竹林的翻土。
采用远程控制竹林施工设备进行竹林施工。可以是操作人员在远程控制，也可以是采用AI技术实现操控；
采用柴油机或电池驱动。
还可以进一步包括施肥装置，以及杂物收集装置(包括收集斗和机械爪，收集斗用于存储竹笋或竹桩，机械爪用于从竹林中拾捡竹笋或竹桩)。
有益效果：
本发明的竹林施工设备包括底盘1、挖掘装置2、除草装置3、翻土装置4、动力系统5、液压系统6、控制系统7。底盘1包括上身和下身，上身主要包括旋转装置和调节臂，通过旋转装置，上身与下身可作相对旋转，挖掘装置2、除草装置3安装在调节臂的前端，通过调节臂的动作可以实现挖掘装置2、除草装置3的前后、上下、角度的调整，下身可实现整机前进、后退、原地回转功能。翻土装置4安装在底盘1下身前部，可通过调节油缸调节翻土装置4的离地高度，调节翻土深度。动力系统5将动力传递给液压系统6，并通过控制系统7的操控实现各工作装置动作。控制系统7采用线控和遥控两种方式，能有效提高设备的安全性能。
本发明具有以下特点：
(1)各施工执行装置采用模块式设计，便于安装和拆卸，灵活性好。
(2)挖掘装置专门为挖掘竹笋和筑装设计。
(3)施工执行装置为多个，功能完备。而且使用时能灵活调节角度和方向。
(4)支持现场控制和远程控制，灵活性好。
综上所述，本发明能够实现竹笋、竹根挖掘、竹林除草、竹林翻土等功能，能有效提高施工速度，减轻人员施工强度，施工速度快，效率高。这种竹林施工设备及方法功能丰富，集成度高，利于推广实施。
附图说明
图1为竹林施工设备的总体结构示意图(调节臂上安装有挖掘装置的效果图)；
图2为竹林施工设备的总体结构示意图(调节臂上安装有除草装置的效果图)；
图3为挖掘装置的结构示意图；
图4为除草装置的结构示意图；
图5为翻土装置的结构示意图。
标号说明：1-底盘，2-挖掘装置，3-除草装置，4-翻土装置，5动力系统,6液压系统,7-控制系统；
2a-挖掘装置油缸，2b-导向套，2c-挖铲，2d-挖掘机座；
3a-刀片，3b-防护罩，3c-除草装置液压马达，3d-除草装置机座；
4a-第一铰座，4b-第二铰座，4c-翻土装机座，4d-滚筒，4e-翻土装置液压马达，4f-传动装置。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：如图1～5，一种多功能竹林施工机械，包括底盘1、挖掘装置2、除草装置3、翻土装置4、动力系统5、液压系统6、控制系统7，可实现竹笋、竹根挖掘、竹林除草、竹林翻土等功能。
底盘1包括上身和下身，上身主要包括旋转装置和调节臂(又称机械臂)，通过旋转装置，上身与下身可作相对旋转，挖掘装置2、除草装置3安装在调节臂的前端，挖掘装置2和除草装置3根据需要进行更换工作装置，通过调节臂的动作可以实现挖掘装置2、除草装置3的前后、上下、角度的调整，下身可实现整机前进、后退、原地回转功能。
挖掘装置2主要包括挖掘装置油缸2a、导向套2b、挖铲2c、挖掘机座2d，挖掘机座2d上有两组铰座，分别与调节臂和调节油缸相铰接，在调节油缸的推动下，机座2d可绕调节臂旋转以调节挖掘装置2的角度，机座两侧分别安装有两个导向杆，导向套2b可沿导向杆做相对滑动，挖铲2c和导向套2b相连，在挖掘油缸2a的动作下，挖铲2c通过导向套2b可沿机座2d的导向杆上下滑动，实现挖掘动作。
除草装置3主要包括刀片3a、防护罩3b、除草装置液压马达3c、除草装置机座3d组成，除草装置机座3d上有两组铰座，分别与调节臂和调节油缸相铰接，在调节油缸的推动下，除草装置机座3d可绕调节臂旋转以调节除草装置3的角度，刀片3a与液压马达3c相连，在除草装置液压马达3c的驱动下，刀片3a可做高速旋转，防护罩3b起保护作用，防止外物掉入刀片3a的工作范围，同时也能防止刀片3a飞出。
翻土装置4主要包括第一铰座4a、第二铰座4b、翻土装置机座4c、滚筒4d、翻土装置液压马达4e、传动装置4f，第一铰座4a一端与底盘1下身相铰接，可绕底盘1下身做旋转运动，另一端与翻土装置机座4c后端相连，第二铰座4b一端与调节油缸相铰接，另一端与机座4c后端相连，在调节油缸的动作下，翻土装置机座4c可绕底盘1旋转，从而调节翻土装置4的离地高度，调节翻土深度，翻土装置机座4c前端安装有轴承座及轴承，滚筒4d通过两端的轴安装在翻土装置机座4c的轴承座中，滚筒4d外围设有螺旋形布置的滚刀，传动装置4f采用带传动的方式，将液压马达4e传递过来的动力传递到滚筒4d上。
控制系统7采用线控和遥控两种方式，能有效提高设备的安全性能。
翻土装置4安装在底盘1下身前部，可通过调节油缸调节翻土装置4的离地高度，调节翻土深度。动力系统5将动力传递给液压系统6，并通过控制系统7的操控实现各工作装置动作。
当进行竹笋、竹根挖掘作业时，将挖掘装置2两组铰座分别与调节臂和调节油缸相铰接，调整底盘1中调节臂的姿态，使挖掘装置2的两个挖铲2c的中心对准竹笋或竹根，然后控制挖掘油缸2a推出使挖铲2c铲入土内，当两个挖铲2c到达挖掘位置后，提升底盘1中调节臂，从而挖出竹笋或竹根，把竹笋或竹根提到地面后，控制挖掘油缸2a回缩，竹笋或竹根脱离挖掘装置2。
当进行竹林除草作业时，将除草装置3两组铰座分别与调节臂和调节油缸相铰接，调整底盘1中调节臂的姿态，使除草装置3平行与地面，在除草装置液压马达3c的驱动下，刀片3a高速旋转进行除草作业。
当进行竹林翻土作业时，启动翻土装置液压马达4e，经传动装置4f把动力传递到滚筒4d上，滚筒4d做高速旋转，滚筒4d外围设有螺旋形布置的滚刀，操作调节油缸，调节翻土装置4到合适的离地高度，控制滚刀插入地面的深度，在滚刀的作用下实现翻土作业。

Claims (10)

1.一种竹林施工设备，其特征在于，包括底盘(1)、行走机构、动力系统(5)、机械臂和施工执行机构；
行走机构设置在底盘上，用于支撑底盘并驱动底盘行走；
机械臂安装在底盘上，机械臂的前端部用于安装所述的施工执行机构；
底盘上设有动力系统；动力系统用于驱动行走机构和机械臂；
施工执行机构为挖掘装置、除草装置和翻土装置中的至少一种；
在挖掘施工前，将挖掘装置安装在机械臂的前端，挖掘装置用于挖掘竹林中的沙土；
在除草施工前，除草装置安装在机械臂的前端，除草装置用于清除竹林中的杂草和灌木；
在翻土施工前，在底座前端或后端安装翻土装置，翻土装置用于对竹林进行翻土施工；
底盘上安装有控制系统。
2.根据权利要求1所述的竹林施工设备，其特征在于，底盘包括底盘上部和底盘下部；
底盘上部能相对于底盘下部旋转；机械臂与所述的底盘上部相连；机械臂为多段式调节臂。
3.根据权利要求1所述的竹林施工设备，其特征在于，挖掘装置包括挖掘装置油缸(2a)、导向套(2b)、挖铲(2c)和挖掘机座(2d)；导向套和挖铲均为2个；
挖掘机座2d上有两组铰座，分别与机械臂和机械臂上的调节油缸相铰接，在调节油缸的推动下，挖掘机座能绕调节臂旋转以调节挖掘装置的角度，挖掘机座两侧各安装有一个导向杆，导向套能沿导向杆做相对滑动，挖铲与导向套相连，在挖掘油缸的驱动下，挖铲通过导向套沿挖掘机座的导向杆上下滑动，实现挖掘动作。
4.根据权利要求1所述的竹林施工设备，其特征在于，除草装置包括刀片(3a)、防护罩(3b)、除草装置液压马达(3c)和除草装置机座(3d)；除草装置机座上设有两组铰座，分别与机械臂和机械臂上的调节油缸相铰接，在调节油缸的推动下，除草装置机座可绕调节臂旋转以调节除草装置的角度；
刀片与除草装置液压马达的转轴相连，在液压马达的驱动下，刀片能旋转实现除草，刀片位于防护罩内，防护罩为刀片提供防护。
5.根据权利要求1所述的竹林施工设备，其特征在于，翻土装置包括第一铰座(4a)、第二铰座(4b)、翻土装置机座(4c)、滚筒(4d)、翻土装置液压马达(4e)和传动装置(4f)；
第一铰座(4a)的一端与底盘下部相铰接，使得翻土装置能绕底盘下部做旋转运动，第一铰座的另一端与机座后端相连；
第二铰座一端与调节油缸相铰接，另一端与翻土装置机座后端相连，在调节油缸的驱动下，机座能绕底盘旋转，从而调节翻土装置的离地高度，以及调节翻土深度；
机座前端安装有轴承座及轴承，滚筒两端的轴插装在机座4c的轴承中，滚筒外围设有滚刀(优选螺旋形布置的滚刀)，翻土装置液压马达通过传动装置与滚筒相连。
6.根据权利要求1-5任一项所述的竹林施工设备，其特征在于，底盘上设有操作室，控制系统设置在操作室内。
7.根据权利要求1-5任一项所述的竹林施工设备，其特征在于，底盘上安装有摄像头和无线通信模块，摄像头和无线通信模块均与控制系统相连，无线通信模块用于接收远程控制指令，摄像头用于向远程控制端提供实时视频。
8.根据权利要求7所述的竹林施工设备，其特征在于，底盘上设有支架或支杆，用于支撑摄像头，摄像头为变焦式摄像头，或者摄像头为多个不同焦距的摄像头。
9.一种竹林施工方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的竹林施工设备进行竹林施工；
竹林施工过程中：
(1)通过行走机构实现施工位置的改变；
(2)通过挖掘装置实现竹笋或竹桩的挖掘；
(3)通过除草装置实现竹林中杂草或灌木清除；
(4)通过翻土装置实现竹林的翻土。
10.根据权利要求1所述的竹林施工方法，其特征在于，采用远程控制竹林施工设备进行竹林施工。
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