CN109526447B - 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 (6)
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;
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;
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;
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;
所述丝杠两端为光杠,中间具有外螺纹结构;
两个凹槽分别位于第二限位簧片的一侧,使预压力弹簧位于第二限位簧片的一侧,当第三中空杆件相对于第二中空杆件向下运动到一定位置时,位于凹槽里的预压力弹簧受到压缩,进而施加给第二中空杆件一个向下的压力,这个压力使位于第二中空杆件顶端的第一螺纹滑块易与丝杠产生螺纹配合,进而使丝杠带动第二中空杆件向下运动。
2.根据权利要求1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。
3.根据权利要求2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。
4.根据权利要求3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。
5.根据权利要求4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。
6.根据权利要求5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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