CN109526447A - 一种无人去雄机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人去雄机，包括：无人机；伸缩机构，其一端可拆卸连接在所述无人机底部；安装架，其与所述伸缩机构另一端铰接；两个第一驱动电机，其分别设置在所述安装架两端；两个甩刀机构，其分别连接所述驱动电机的动力输出端；角度调整舵机，其固定在所述伸缩机构另一端；摆杆，其一端连接所述角度调整舵机的动力输出轴；连杆，其一端连接所述摆杆另一端，另一端连接所述安装架。本发明以无人机为载体，带动切割装置对雄蕊进行切割，代替传统的大型作业机具进地作业，避免了传统大型农机具进地作业时造成的对土壤的碾压，防止土壤板结，在切割过程中调整高度和角度，提高切割精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人去雄机，属于农业工程领域。
背景技术
研究表明，玉米蜡质成熟期以后，及时将玉米植株顶端的雄蕊收割，即玉米植株去雄切顶，对接下来玉米植株的抗倒伏、养分集中、收获期的提前以及玉米果穗的增产增收有有益效果。
目前，在玉米栽培领域中，去雄切顶是比较重要的环节，由于玉米植株高大，种植密度大，去雄最佳时机较短等原因，目前所采用的手段为人工操作，还没有成熟的去雄机投入使用。但是人工去雄不仅工人劳动强度大、工作环境差、效率低成本高，还容易延误玉米植株去雄切顶的最佳时机。
为解决以上不足，现在已经有数种类型的自动、半自动去雄机械，虽然解决了人工操作的不足，但仍存在一定不足，切割机体积大重量大，结构复杂，进地作业时容易对玉米植株造成损害，对土地碾压造成土壤板结等问题，去雄机利用率低、生产成本高。
发明内容
本发明设计开发了一种无人去雄机，通过无人机带动切割装置对植物的雄蕊进行切割，在切割过程中，通过角度调整舵机驱动连杆进行角度调整，使雄蕊切割更精准，切割效率更高。
本发明的另一发明目的：通过第二驱动电机对丝杠进行驱动，使丝杠与第三中空杆件相互配合运动，并带动第二中空杆件上下往复运动，实现伸缩机构高度可调。
本发明提供的技术方案为：
一种无人去雄机，包括：
无人机；
伸缩机构，其一端可拆卸连接在所述无人机底部；
安装架，其与所述伸缩机构另一端铰接；
两个第一驱动电机，其分别设置在所述安装架两端；
两个甩刀机构，其分别连接所述驱动电机的动力输出端；
角度调整舵机，其固定在所述伸缩机构另一端；
摆杆，其一端连接所述角度调整舵机的动力输出轴；
连杆，其一端连接所述摆杆另一端，另一端连接所述安装架。
优选的是：
第二驱动电机；
丝杠，其连接所述第二驱动电机的动力输出端，并且所述丝杠具有外螺纹结构；
第一中空杆件，其套设在所述丝杠外部，所述第一中空杆件一端固定在所述无人机底部；
第二中空杆件，其设置在所述第一中空杆件内部，并与所述第一中空杆件相对运动；
第三中空杆件，其套设在所述丝杠外部，并位于所述第二中空杆件中，所述第三中空杆件能够沿着所述丝杠轴向运动。
优选的是，所述伸缩机构还包括：
两个第一固定孔，其对称开设在所述第一中空杆件上部；
两个第二固定孔，其对称开设在所述第二中空杆件下部；
第一螺纹滑块，其设置在所述第二中空杆件顶部，并且所述第一螺纹滑块具有内螺纹结构，其与所述丝杠的外螺纹相配合；
第一限位簧片，其一端连接所述第一螺纹滑块，另一端连接所述第二中空杆件，并且当所述第二中空杆件向下运动时，所述第一限位簧片能够与所述第一固定孔配合，对所述第二中空杆件进行限位；
第二螺纹滑块，其设置在所述第三中空杆件顶部，并且所述第二螺纹滑块具有内螺纹结构，其与所述丝杠的外螺纹相配合；
第二限位簧片，其一端连接在所述第二螺纹滑块，另一端连接所述第三中空杆件，并且当所述第三中空杆件向下运动时，所述第二限位簧片能够与所述第二固定孔配合，对所述第三中空杆件进行限位。
优选的是，所述第三中空杆件上对称开设有凹槽，所述凹槽内设置有预压力弹簧。
优选的是，所述丝杠两端为光杠，中间具有外螺纹结构。
优选的是，所述甩刀机构包括：
刀盘，其连接所述第一驱动电机的动力输出端；
甩刀，其沿所述刀盘周向等间距设置。
优选的是，所述甩刀的材质为软性材料。
优选的是，所述无人机沿前进方向设置有保护装置。
优选的是，所述第三中空杆件下部开设有连接孔。
优选的是，所述安装架通过销穿过所述连接孔与所述第三中空杆件连接。
本发明所述的有益效果：
本发明以无人机为载体，带动切割装置对雄蕊进行切割，代替传统的大型作业机具进地作业，避免了传统大型农机具进地作业时造成的对土壤的碾压，防止土壤板结。
本发明以软性材料的甩刀代替传统的金属割刀，工作时减少了动力消耗，提高了切割质量。通过伸缩臂与角度调节装置，使无人机在不受雄蕊影响的情况下，实现了切割高度与切割角度可调，通用性好。
本发明可根据无人机的承载能力，灵活方便的调整所悬挂切割器的数量，灵活调整无人机去雄机的工作幅宽，通用性好。以无人机为载体，当需要无人机植保作业时，可以将本套切割装置换下，提高了无人机的利用率，降低成本，还可以同时安装植保设备，实现一机多用，提高作业效率。
附图说明
图1为本发明所述的无人去雄机的结构示意图。
图2为本发明所述的无人机的结构示意图。
图3为本发明所述的伸缩机构的机构示意图。
图4为本发明所述的切割装置的结构示意图。
图5为本发明所述的切割装置的极限工作位置示意图。
图6为本发明所述的伸缩机构传动简图。
图7为本发明所述的伸缩机构的初始状态时的A-A剖视图。
图8为本发明所述的伸缩机构的中间过渡状态时的A-A剖视图。
图9为本发明所述的伸缩机构的最长状态时的A-A图。
图10为本发明所述的限位簧由工作状态到压缩状态示意图。
图11为本发明所述的伸缩机构的初始状态时的B-B剖视图。
图12为本发明所述的伸缩机构的中间过渡状态时的B-B剖视图。
图13为本发明所述的的最长状态时的B-B剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-13所示，本发明提供一种无人去雄机，包括：无人机100、伸缩机构200以及切割装置300。
如图1所示，无人机100设置在无人去雄机的顶部，在无人机100的底部可拆卸连接有安装架104，用于对伸缩机构200的固定，伸缩机构200的高度可调整，切割装置300与伸缩机构200的底部铰接，在伸缩机构200下部固定有角度调整舵机305，能够调整切割装置300的切割角度。
如图2所示，无人机100包括悬臂101、螺旋桨102、支承架103、安装架104和螺旋桨保护装置105，在无人机顶部，设置有多个悬臂101，悬臂101的一端固定在无人机顶部，另一端固定连接有螺旋桨102，多个悬臂101沿无人机周向等间距分布；每个悬臂101上，均连接有安装有支撑架103，用于在无人机放置时对无人机100的支撑。安装架104可拆卸的连接在无人机100的底部，用于连接并固定伸缩机构200，以便在需要无人机植保作业的时候，可将无人机拆卸下来，提高无人机的利用率。螺旋桨保护装置105设置在无人机100的两个螺旋桨102的外围，并沿无人机100的前进方向设置。
如图3、6所示，伸缩机构200包括：第一中空杆件201、第二中空杆件202、第三中空杆件203、第二驱动电机204、联轴器205、减速齿轮组206以及丝杠207。
其中，第一中空杆件201上端设置在伸缩机构安装架104上，与无人机100相对固定；第二中空杆件202设置在第一中空杆件201内部，可以与第一中空杆件201相对移动；第三中空杆件203设置在第二中空杆件202内部，可以与第二中空杆件202相对移动，第三中空杆件203末端开设有连接孔。第二驱动电机204和减速齿轮组206设置在伸缩机构安装架104底部，用于调整伸缩机构200长度；第二驱动电机204的动力输出端连接减速齿轮组206，减速齿轮组206的输出轴与丝杠207相连。
如图8所示，在第一中空杆件201上部，对称开设有两个第一固定孔，在第二中空杆件202下部，对称开设有两个第二固定孔，并在第二中空杆件顶部设置有第一螺纹滑块210，第一限位簧片208a连接在第一螺纹滑块210和第二中空杆件202之间，在初始状态时，第一限位簧片208a能够与第一固定孔配合，使其卡设在第一固定孔内部，对第二中空杆件202进行限位。第三中空杆件203顶部设置有第二螺纹滑块209，并在第三中空杆件203和第二螺纹滑块209之间设置有第二限位簧片208b，其能够与第二固定孔进行配合，对第三中空杆件203进行限位。其中，丝杠207的两端为光杠，中间部分具有外螺纹结构，第一螺纹滑块210和第二螺纹滑块209均具有内螺纹结构，能够与具有外螺纹结构的丝杠207配合。
在第三中空杆件203上，对称开设有两个凹槽，并在两个凹槽内分别设置有预压力弹簧211，两个凹槽分别位于第二限位簧片208b的一侧，使预压力弹簧211位于第二限位簧片208b的一侧，当第三中空杆件203相对于第二中空杆件202向下运动到一定位置时，位于凹槽里的预压力弹簧211受到压缩，进而施加给第二中空杆件202一个向下的压力，这个压力使位于第二中空杆件202顶端的第一螺纹滑块210更易与丝杠207产生螺纹配合，进而使丝杠207带动第二中空杆件202向下运动。
如图7、10所示，为伸缩机构200的初始状态。初始状态时伸缩机构200长度最短，当伸缩机构200伸长时，第二驱动电机204旋转，经减速齿轮组206、联轴器205带动丝杠207旋转。此时，第二中空杆件202在上端第一限位簧片208a的作用下，与第一中空杆件201相对固定，且固定于第二中空杆件202上端的第一螺纹滑块210尚未与丝杠207产生螺纹配合，而固定于第三中空杆件203上端的第二螺纹滑块209此时已经与丝杠207存在螺纹配合，所以当丝杠207旋转时，仅使固定于第三中空杆件203上端的第二螺纹滑块209向下运动，也即只有第三中空杆件203相对于第一中空杆件201产生向下的位移。此时预压力弹簧211为自由无压缩力状态，如图11所示。
如图8所示，为中间过渡状态。当运动持续到第二螺纹滑块209即将与丝杠207脱开配合时，第三中空杆件203开始压缩预压力弹簧211，如图12所示，在预压力弹簧211的作用下，第三中空杆件203对第二中空杆件202产生一定向下的压力，当压力大于第二中空杆件202上端第一限位簧片208a的限位力时，第一限位簧片208a被压缩，如图10所示，限位作用失效，第二中空杆件202相对于第一中空杆件201产生向下的位移，第一螺纹滑块210与丝杠207顶部螺纹接触，并且随着丝杠207的旋转，在预压力弹簧211预紧力的作用下逐渐进入螺纹配合，与此同时，预压力弹簧211继续被压缩，直至第三中空杆件203上端的第二限位簧片208b由压缩状态恢复为原始状态，凸起卡到第二中空杆件202下端的第二固定孔内，如图9、10所示，此时第三中空杆件203与第二中空杆件202不再产生相对位移，随着丝杠207的旋转，螺纹滑块209最终将脱开螺纹配合，仅有螺纹滑块210与丝杠207存在螺纹配合，并且螺纹滑块210的向下移动，将带动第二中空杆件202和第三中空杆件203向下运动，使伸缩机构进一步伸长。
如图9、13所示，为长度最长状态。当螺纹滑块210运动至丝杠207的螺纹末端，丝杠207停止旋转，螺纹滑块210与丝杠207的螺纹间产生自锁，伸缩机构200的长度将不再变化。伸缩机构200的收缩过程与伸长过程正好相反。
如图4-5所示，切割装置300通过销轴穿过第三中空杆件203上的连接孔，与伸缩机构连接，使切割装置300铰接在伸缩机构200的下部，切割装置包括第一驱动电机301、切割器安装架302、刀盘303、甩刀304、角度调整舵机305、摆杆306以及连杆307。
切割器安装架302通过销轴安装于第三中空杆件203下端的连接孔处，切割器安装架302的两端加工有第一驱动电机301的安装孔，第一驱动电机301通过螺钉连接安装于切割器安装架302两端，第一驱动电机301的动力输出端固定设置有刀盘303，刀盘303的圆周面上均布甩刀304。角度调整舵机305固定在第三中空杆件203下端处，其输出轴上安装有摆杆306，摆杆306另一端加工有通孔，连杆307两端均加工有通孔，一端与摆杆306一端的通孔铰接，另一端与切割器安装架302上的通孔铰接，组成四连杆机构。
在本发明中，作为一种优选，甩刀304采用软性材料。
在本发明中，作为一种优选，甩刀304采用胶绳。
在另一实施例中，甩刀采用细尼龙绳。
软性甩刀切割装置300工作时，由无人机电源供电，带动两个第一驱动电机301相对旋转，带动刀盘旋转，甩刀在离心力作用下展开，对植株雄蕊进行切割。当无人机前进时，螺旋桨102所在平面会产生倾斜，形成前低后高的姿态，为了维持稳定的切割角度，此时，角度调整机构工作，根据飞行控制板传感器产生的倾角数据，控制角度调整舵机305旋转一定角度，带动摆杆306转动，进而通过连杆307，使甩刀304的旋转平面相对于水平面产生一定角度调整，以维持最佳切割角度。
以软性材料的甩刀代替传统的金属割刀，工作时减少了动力消耗，提高了切割质量。通过伸缩臂与角度调节装置，使无人机在不受雄蕊影响的情况下，实现了切割高度与切割角度可调，通用性好。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种无人去雄机，其特征在于，包括：
无人机；
伸缩机构，其一端可拆卸连接在所述无人机底部；
安装架，其与所述伸缩机构另一端铰接；
两个第一驱动电机，其分别设置在所述安装架两端；
两个甩刀机构，其分别连接所述驱动电机的动力输出端；
角度调整舵机，其固定在所述伸缩机构另一端；
摆杆，其一端连接所述角度调整舵机的动力输出轴；
连杆，其一端连接所述摆杆另一端，另一端连接所述安装架。
2.根据权利要求1所述的无人去雄机，其特征在于，所述伸缩机构包括：
第二驱动电机；
丝杠，其连接所述第二驱动电机的动力输出端，并且所述丝杠具有外螺纹结构；
第一中空杆件，其套设在所述丝杠外部，所述第一中空杆件一端固定在所述无人机底部；
第二中空杆件，其设置在所述第一中空杆件内部，并与所述第一中空杆件相对运动；
第三中空杆件，其套设在所述丝杠外部，并位于所述第二中空杆件中，所述第三中空杆件能够沿着所述丝杠轴向运动。
3.根据权利要求2所述的无人去雄机，其特征在于，所述伸缩机构还包括：
两个第一固定孔，其对称开设在所述第一中空杆件上部；
两个第二固定孔，其对称开设在所述第二中空杆件下部；
第一螺纹滑块，其设置在所述第二中空杆件顶部，并且所述第一螺纹滑块具有内螺纹结构，其与所述丝杠的外螺纹相配合；
第一限位簧片，其一端连接所述第一螺纹滑块，另一端连接所述第二中空杆件，并且当所述第二中空杆件向下运动时，所述第一限位簧片能够与所述第一固定孔配合，对所述第二中空杆件进行限位；
第二螺纹滑块，其设置在所述第三中空杆件顶部，并且所述第二螺纹滑块具有内螺纹结构，其与所述丝杠的外螺纹相配合；
第二限位簧片，其一端连接在所述第二螺纹滑块，另一端连接所述第三中空杆件，并且当所述第三中空杆件向下运动时，所述第二限位簧片能够与所述第二固定孔配合，对所述第三中空杆件进行限位。
4.根据权利要求3所述的无人去雄机，其特征在于，所述第三中空杆件上对称开设有凹槽，所述凹槽内设置有预压力弹簧。
5.根据权利要求4所述的无人去雄机，其特征在于，所述丝杠两端为光杠，中间具有外螺纹结构。
6.根据权利要求5所述的无人去雄机，其特征在于，所述甩刀机构包括：
刀盘，其连接所述第一驱动电机的动力输出端；
甩刀，其沿所述刀盘周向等间距设置。
7.根据权利要求6所述的无人去雄机，其特征在于，所述甩刀的材质为软性材料。
8.根据权利要求7所述的无人去雄机，其特征在于，所述无人机沿前进方向设置有保护装置。
9.根据权利要求8所述的无人去雄机，其特征在于，所述第三中空杆件下部开设有连接孔。
10.根据权利要求9所述的无人去雄机，其特征在于，所述安装架通过销穿过所述连接孔与所述第三中空杆件连接。
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