CN109964619A - 一种智能遥控式韭菜收割捆扎机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能遥控式韭菜收割捆扎机，所述收割捆扎机包括：车体，所述车体上设置有绒毛传送带，用于对韭菜进行收集整理和运输到收割捆扎机后方出口处，在绒毛传送带的接口处装有防卷入装置，用于保证韭菜不会掉落到两条绒毛传送带的间隙当中；所述绒毛传送带出口上方的车体上安装了红外距离开关，用于检测和统计出口处经过的韭菜数量；所述车体上还设置有三叶分拣装置，用于缓冲捆扎作业，并将落下的韭菜传输至旋转捆扎装置。本发明极大的减少了劳动者的手工操作的数量，改善了劳动者的生产环境，提高了韭菜收割的自动化程度。

Description

一种智能遥控式韭菜收割捆扎机

技术领域

本发明涉及农作物收割领域，尤其涉及一种智能遥控式韭菜收割捆扎机。

背景技术

在农业生产中，韭菜经常使用大棚种植，而韭菜大棚的高度一般比较低矮。大棚中的韭菜在收割时，自动化程度较高的大型收割机械因高度和空间的限制很少能够使用，通常采用的方法是人工收割：收割者坐在凳子上或蹲在地上通过手工收割和手工打捆，效率很低，当收割者附近的韭菜收割完毕后，需要搬着凳子或弯着腰逐步向其它的待收割区域移动，十分不便。

在市场上能够找到的韭菜收割机，只可以实现很小一部分的机械化，生产效率的提高很有限，其模式都是采用与手扶式割草机类似的方式来完成韭菜的收割，割下的韭菜通过传送装置杂乱的铺在收割机的一边。不仅摆放混乱，而且尚需进一步的整理和捆扎工作，这些工作仍然需要操作者手工完成。整个收割捆扎作业的效率仍然未得到真正的提高，自动化程度仍然不能满足实际需求。

发明内容

本发明提供了一种智能遥控式韭菜收割捆扎机，本发明可以远程通过遥控器控制车体的行走方向，剩余的收割和捆扎工作由车体自动完成，详见下文描述：

一种智能遥控式韭菜收割捆扎机，所述收割捆扎机包括：车体，

所述车体上设置有绒毛传送带，用于对韭菜进行收集整理和运输到收割捆扎机后方出口处，在绒毛传送带的接口处装有防卷入装置，用于保证韭菜不会掉落到两条绒毛传送带的间隙当中；

所述绒毛传送带出口上方的车体上安装了红外距离开关，用于检测和统计出口处经过的韭菜数量；

所述车体上还设置有三叶分拣装置，用于缓冲捆扎作业，并将落下的韭菜传输至旋转捆扎装置。

其中，所述绒毛传送带的表面设置有柔软橡胶绒毛，所述绒毛传送带的方向是渐变的。

进一步地，所述防卷入装置为王字形支架，所述王字型支架的竖轴用做连接固定，横轴紧贴绒毛传送带的表面。

所述三叶分拣装置包括：转动轴；

在水平方向的转动轴上设置有三组叶片，每组叶片之间相互的夹角为120度。

进一步地，所述旋转捆扎装置包括：U型槽和伸缩平板，

所述U型槽上的锁紧臂初始呈张开状态，锁紧时锁紧臂在锁紧电机的驱动下向U型槽内部转动；伸缩平板缩回，旋转轴带动锁紧U型槽转动90度，韭菜的根部插入束带机，束带机进行捆扎处理；

捆扎完成后，松开锁紧臂回到初始张开状态，捆好的韭菜依靠重力滑落，而后旋转轴回转90度。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1、本发明既配有聚拢装置和收割刀具等进行收割作业，又配有绒毛传送带、三叶分拣装置和旋转捆扎装置，能同时实现韭菜的连续收割和分批捆扎，极大的减少了劳动者的手工操作的数量，改善了劳动者的生产环境，提高了韭菜收割的自动化程度；

2、本发明在地面情况较好的情况下可以采用遥控器来远程控制韭菜的收割，将劳动者从狭小的作业空间中解放出来，极大的改善了劳动环境；

3、本发明在地面情况很差的情况下保留了可以切换为人工推动行走的收割方式，能够适应较恶劣的劳动环境，仍能保证捆扎作业的自动化实施；

4、本发明采用绒毛传送带和带力矩控制功能的锁紧电机，使得在作业过程中不会对韭菜造成损坏，同时在绒毛传送带的间隙配有防卷入装置，也减少了作业过程中韭菜的遗失；

5、本发明产品的高度约为1.1米，且配有辅助照明装置，能够适应绝大多数的韭菜大棚的环境；

6、本发明采用抽屉式可更换蓄电池，确保了在大面积收割中能够连续作业；

7、本发明具有专门设计的三叶分拣装置，为连续收割和分批捆扎作业留下了充足的缓冲时间，在连续不间断收割的情况下，仍能够逐次依序捆扎，生产效率高；

8、本发明的车体上配有状态数显表、电量数显表，遥控器上配有状态数显表、电量数显表、报警灯和蜂鸣器，能够及时反映系统的工作状态，方便劳动者进行操作和处理。

附图说明

图1为一种智能遥控式韭菜收割捆扎机的结构示意图；

图2为遥控器部件的结构示意图；

图3为车体部件的结构示意图；

图4为车体部件的另一结构示意图；

图5为车体部件的另一结构示意图；

图6为旋转捆扎装置的结构示意图；

图7为绒毛传送带和防卷入装置的结构示意图；

图8为数量统计装置与三叶分拣装置的结构示意图；

图9为遥控器电气原理图；

图10为车体电气原理图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：车体； 2：遥控器； 3：供电装置；

4：行走装置； 5：照明装置； 6：车体控制装置；

7：车体作业装置； 8：聚拢装置； 9：收割刀具；

10：绒毛传送带和防卷入装置； 11：数量统计装置； 12：三叶分拣装置；

13：旋转捆扎装置； 40：三叶分拣装置； 56：绒毛传送带；

57：防卷入装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

为了解决背景技术中提及的大棚中韭菜的收割和捆扎所面临的各种问题，简单快速的实现韭菜的收割与捆扎，将人从狭窄的作业空间中解放出来，从而研发了此产品。此发明的装置主要包括：

一、车体作业装置，其部件功能和作业流程为：

(1)车体作业装置中的聚拢装置采用农作物收割机前端普遍采用的用来按垄分开农作物的扁圆椎状的装置，用聚拢装置将待收割的韭菜聚拢到收割刀具处。

(2)用贴近地面的收割刀具将韭菜切割下来。

(3)绒毛传送带56是本发明为实现韭菜的整齐而且完好无损的传输而专门设计的，参见图7，绒毛传送带56的表面带有10mm长的柔软橡胶绒毛，既增加摩擦力，又保持韭菜的姿态不随意变化，同时不伤害韭菜，同时绒毛传送带56的方向是渐变的，将竖直的韭菜变为水平的，方便进行后续处理。用绒毛传送带56对韭菜进行收集整理和运输到收割捆扎机后方出口处。在绒毛传送带56的接口处装有防卷入装置57，防卷入装置57是为本发明而专门设计的王字形支架，此王字型支架的竖轴做连接固定，横轴的数量根据绒毛的间距而定，横轴紧贴皮带表面插入到绒毛传送带56的绒毛间隙，每当韭菜在两条绒毛传送带56之间通过时，防卷入装置57保证韭菜不会掉落到两条绒毛传送带56的间隙当中。

(4)绒毛传送带56出口上方的车体上安装了红外距离开关，用于检测和统计出口处经过的韭菜数量。当韭菜在红外距离开关下方经过时，红外距离开关发出信号，触发车体主控制电路板中计数器计数累加，当没有韭菜时，红外距离开关停止发出信号，从而计数器停止计数，从而能够估算韭菜的数量。

(5)韭菜从绒毛传送带56的出口出来后，到达下方的三叶分拣装置40，参见图8。其中，韭菜连续收割捆扎的难点在于，韭菜是在一直在收割和向后输送的，但每次的捆扎作业却需要一定的时间，在一次捆扎过程中，旋转捆扎装置不能再接收新的韭菜，但又不希望停顿收割作业。为了解决这个问题，本发明使用了三叶分拣装置40来作为一个中间缓冲装置。它是在一个水平方向的转动轴上加了三组叶片，三组叶片呈类似于三角星形分布，每组叶片之间相互的夹角为120度。

图8中的三叶分拣装置40的状态是开始时接收韭菜的固定状态，韭菜经绒毛传送带56输送出来后，落入向上开口的两组叶片之间，当红外距离开关检测到已落入三叶分拣装置40的韭菜数量足够捆扎一次时，三叶分拣装置40在图8的状态下将顺时针转动120度，从而使之前接到的韭菜落入下方的旋转捆扎装置进行处理，而旋转过后的三叶分拣装置40能继续用新的向上开口的两组叶片来接收落下的韭菜，这既使得韭菜能够连续的收割和输送，又能够为接下来的捆扎作业预留出时间上的缓冲区。

(6)三叶分拣装置40转动后，落下的韭菜到达旋转捆扎装置13，参见图6的左图和右图分别为旋转捆扎装置的两种不同观察角度的姿态示意图。

旋转捆扎装置13包括：一个U型槽50，U型槽50的初始状态开口向上，U型槽50上的锁紧臂52呈张开状态(如图6的左图所示)，为落下的韭菜的叶片部分提供收纳和支撑；而韭菜的根部的支撑则采用了一个水平的伸缩平板41，初始状态时伸出，提供韭菜根部的支撑；在初始状态下，韭菜落下来以后，被U型槽50和伸缩平板41支撑住，之后锁紧臂52在锁紧电机53的驱动下向内U型槽50内部转动，锁紧韭菜；在此之后，伸缩平板41缩回，旋转轴49带动锁紧韭菜的U型槽50转动90度，到达图6的右图所示的状态，韭菜的根部插入束带机55，束带机55进行捆扎处理。待捆扎完成后，松开锁紧臂52，让捆好的韭菜依靠重力滑落，而后旋转轴回转90度，其他器件和装置均恢复到初始状态，等待进行下一次旋转捆扎作业。

二、供电、行走及照明装置：

(7)收割捆扎机的车体采用铅酸蓄电池供电。遥控器采用可拆卸的锂电池进行供电。

(8)车体的行走使用电动机驱动，采用蓄电池供电。路况良好时，使用遥控器远程遥控车体行走，路面状况很差时，使用车体后方的扶手，人工推动行走。

(9)车体上配有辅助照明装置，方便在光线较弱时作业。

三、遥控装置

(10)收割捆扎机的车体上有一个钥匙开关，用来选择行走的方式，通过钥匙开关的切换，可以在遥控器遥控行走和人工手推行走之间进行切换。

(11)遥控器配有一个急停按钮，按下时停止收割捆扎作业。

(12)遥控器装有显示屏，接收并显示车体的无线摄像头传送过来的聚拢装置处的图像。

(13)遥控器上装有操作按钮，可以控制车体的前进后退、聚拢装置间距调整和车体行走转向。

其中，具体控制操作为本领域技术人员所公知，本发明实施例对此不做赘述。

(14)遥控器配有报警灯和蜂鸣器，用来指示整套设备的运行状态。

四、车体上的控制装置

(15)车体上装有各个电机的驱动控制电路板。

(16)车体上装有各个运动部件的限位开关。

(17)车体上其它的控制装置还包括：启动按钮、急停按钮、无线传输模块、一个状态数显表、一个电量数显表、两个钥匙开关(一个负责控制聚拢装置间距，另一个控制行走方式)。

实施例2

下面结合具体的附图、实例对实施例1中的方案进行进一步地介绍，详见下文描述：

(一)遥控器的设计(如图2所示)：

图2中的器件名称和功能如下：

把手14：左右各一个，在操作时用来固定遥控器。

液晶屏15：液晶屏自带无线接收模块，接收车体的摄像头的图像信号并显示。

蜂鸣器16：发生故障报警时鸣叫，提醒操作者处理报警信息。

无线模块引出天线17：遥控器使用无线模块传递控制信号，其天线引出到遥控器外部。

状态数显表和电量数显表18：两个I2C总线控制的数显表。状态数显表在平时显示车体电量状态，报警时显示报警码。电量数显表则一直显示遥控器的电量。

急停按钮19：当发生紧急状况时，拍下急停按钮可远程停止车体的一切动作。

第一钥匙开关20：有四个档位，从左到右依次是待机、左间距、右间距、运行。

(1)待机档位下可以操作第二钥匙开关23进行前进后退，也可操作方向键调整行走方向；

(2)左间距档位下可以调整左聚拢装置间距；

(3)右间距档位下可以调整右聚拢装置间距；

(4)运行档位下，通过按动遥控器上的启动按钮可以开始进行收割捆扎作业。

报警灯21：在报警时闪烁，提示操作者处理报警。

启动按钮22：在钥匙开关1处于运行档位时，按下启动按钮开始收割捆扎作业。

第二钥匙开关23：有五个档位，分别为快速前进，慢速前进，空档，慢速后退，快速后退。用来控制车体的行走。

方向键24：左右各一个，当第一钥匙开关20在运行档位时，可控制车体行走方向；当第一钥匙开关20在左间距或者右间距档位时，可控制左侧聚拢装置或者右侧聚拢装置的左右位置。

(二)车体部件(如图3至图5所示)：

图3中的器件名称和功能如下：

扶手25：路况较差时，操作者的手工操作支撑。

急停26：控制整个车体的启动停止状态。

摄像头27：自动采集并无线发送图像信号，传输给遥控器上的液晶屏显示。

照明灯28：用来在光线较暗时提供辅助照明。

传送开口29：为适应不同高度的韭菜在车体内传输，在车体上表面按韭菜的运行轨迹进行了开口，高度较高的韭菜的叶子在传输出可以部分露出车体上表面。

聚拢装置30：农作物收割机前端普遍采用的用来按垄分开农作物的扁圆椎状的装置，左右各一个，可以分别调整左右距离，以适应不同的韭菜垄的宽度。

前轮31：前轮是驱动轮，由电机直接驱动。

后轮32：后轮是转向轮，用来调整车体的行走方向。

束带机33：自动检测其自身的捆扎圈内是否有物体，有物体的情况下自动捆扎，热熔连接接头。这是一种超市里的常用装置。

旋转捆扎装置的束紧和旋转部分34：用来夹紧每次三叶分拣装置40分拣出来的韭菜，并且将韭菜旋转90度，传递给束带机进行捆扎，实施例1的(6)中详细的介绍了其工作方式。

图4中的器件功能如下：

三档钥匙开关35：档位分别为左、中、右。当四档钥匙开关36处于左间距或右间距档位时，可用此三档钥匙开关调整左右聚拢装置之间的距离。

四档钥匙开关36：档位分为遥控、手动、左间距、右间距。遥控档位下，车体受遥控器控制。手动档位下，车体受操作者手工控制。左间距、右间距档位下，可用三档钥匙开关调整聚拢装置的间距。

启动按钮37：当四档钥匙开关36处于手动档位时，按下此按钮可以开始进行手动控制行走的收割捆扎作业。

断路器38：车体供电的总开关。

无线模块39：传输控制信息的无线模块，传递无线信号，与遥控器进行通信。

三叶分拣装置40，用来对连续传送的韭菜进行暂时收纳，收纳到一定数量时传递给旋转捆扎装置进一步处理的缓冲装置，实现了韭菜的连续收割传输和分段捆扎，实施例1的(5)中详细的介绍了其工作方式。

伸缩平板41：伸缩平板式旋转捆扎装置的一部分，在等待三叶分拣装置分拣的状态下伸出来，提供韭菜落下时的支撑。在捆扎时缩回去，腾出旋转捆扎的作业空间。实施例1的(6)中详细的介绍了其工作方式。

红外定位装置42：用来定位三叶分拣装置的叶片停留位置。

可拆卸充电电池43：使用铅酸蓄电池为车体供电。

图5中的器件功能如下：

割断刀具44：启动收割捆扎作业后，割断刀具旋转，将聚拢装置聚拢的韭菜割断。

传动链条45：三叶分拣装置中，将电机的力传递给传动齿轮的链条。

传动齿轮46：三叶分拣装置中，用传动链条传递过来的力带动叶片转动的齿轮。

状态数显表、电量数显表47：前者用来显示机器的状态，后者用来显示车体电池的电量。

红外距离开关48：红外距离开关检测和统计绒毛传送带56出口经过的韭菜数量。当韭菜经过红外距离开关时，红外距离开关发出信号，触发车体主控制电路板中计数器计数累加，当没有韭菜时，红外距离开关停止发出信号，从而计数器停止计数，从而能够估算韭菜的数量。

(三)旋转捆扎装置(如图6所示)：

实施例1的(6)中详细的介绍了其整体工作流程，下面分器件介绍图6中各器件的功能：

旋转轴49：旋转轴49与U型槽50固定在一起，初始状态时旋转轴49保证U型槽50向上，当锁紧电机驱动锁紧臂将韭菜锁紧以后，旋转轴49按图中的旋转方向进行旋转，从而使本来与地面平行的韭菜旋转90度，变为与地面垂直，韭菜的根部进入束带机的作业范围，从而进行捆扎。捆扎完成后，旋转轴49按图中的旋转方向的反方向旋转，回到初始状态。

U型槽50：用来收纳三叶分拣装置分拣下来的韭菜的收纳槽。

限位开关51：当锁紧臂52处于张开状态时，为了保证每次锁紧臂52都处于同一位置，增加了此限位开关51。锁紧臂52碰到限位开关51后，限位开关51发出信号，固定锁紧臂52的位置。

锁紧臂52：锁紧臂52有两种状态：张开状态和锁紧状态。初始时锁紧臂52处于张开状态，当三叶分拣装置40旋转120度完成一次分拣以后，分拣下来的韭菜降落到U型槽50中，之后锁紧臂52便在两个锁紧电机的驱动下向内转动锁紧直到锁紧韭菜。锁紧臂52的两种状态可分别参考图6中的左图和右图，左图是张开状态，右图是锁紧状态。当完成捆扎作业后，锁紧臂52恢复到张开状态。

锁紧电机53：驱动锁紧臂52转动的带力矩控制的电机，因为每次锁紧状态时韭菜的状态和锁紧臂52的位置可能略有区别，使用力矩控制电机可以预设好最大输出力矩，锁紧时可以在力矩超过预设力矩时停下来，不至于损坏被锁紧的韭菜。

伸缩平板41：伸缩平板41起到韭菜根部的支撑作用，初始状态时伸出，提供韭菜根部的支撑；在旋转轴49转动之前缩回车体内部，完成捆扎作业后再次伸出，回到初始状态。

束带机的捆扎圈55：捆扎圈55是图3中束带机33的一部分，在捆扎作业中，韭菜的根部需要插入捆扎圈55才能自动完成捆扎。

(四)绒毛传送带(如图7所示)：

图7中的器件和相关说明如下所示：

绒毛传送带56：在皮带的表面上带有10mm长的软绒毛，用来保证既不损坏韭菜，又能增大摩擦力，有效的带动韭菜的传输。

防卷入装置57：在两个皮带的接头处均设置了如图所示的防卷入装置57，这为本发明而专门设计的王字形支架，其竖轴做连接固定，横轴的数量根据绒毛的间距而定，横轴紧贴皮带表面插入到绒毛传送带56的绒毛间隙，以防止韭菜在一个皮带传到另一个皮带时卷入到夹缝中。

传送带方向示意58：用示意图的方式说明了绒毛传送带56的运行方向，从而使韭菜从竖直状态逐渐渐变为水平状态。

(五)数量统计的原理(如图8所示)：

图8中的器件和相关说明如下所示：

红外距离开关48的剖面图：此处的示意图主要是为了说明其所在的具体位置。

出料方向60：示意了绒毛传送带56出口处韭菜的运动方向，也比较清楚的显示了三叶分拣装置40和旋转捆扎装置13之间的位置关系和运行机制。

(六)遥控器的电气原理图(如图9所示)：

各器件的电气连接图参照电气图所示。

遥控器的主控制板61：

(1)遥控器主控制板使用微处理器作为核心的控制器件。

(2)微处理器的GPIO接收各按钮和开关的信号、并控制报警灯和蜂鸣器的动作。

(3)微处理器使用I2C通信来控制数显表的显示。

(4)通过与无线模块的通信，接收车体发送过来的状态信息，并发送相关的控制信号。

(5)遥控器主控制板通过触发线来对液晶屏进行设置，液晶屏带有独立的处理器和无线接收模块，主控板设置好参数后，液晶屏可自动与无线摄像头通信并显示图像。

(6)通过微处理器的片上AD模块进行电池电量采集。

锂电池62：为遥控器提供电能。

(七)车体的电气原理图(如图10所示)：

各器件的电气连接图参照电气图所示。

限位开关63：限制前轮转向、聚拢装置、伸缩平板、旋转轴、锁紧臂和三叶分拣装置的行程的限位开关。

第一电机驱动板64：驱动行走电机、伸缩平板电机、绒毛传送带和收割刀具的电机。

第二电机驱动板65：驱动旋转轴电机、聚拢装置的电机。

限力矩电机驱动板66：驱动行走方向电机和锁紧电机。

编码器电机驱动板67：驱动三叶分拣装置40的电机。

车体主控制板68：

(1)车体的主控制板使用微处理器作为核心控制芯片。

(2)使用微处理器的GPIO接收各种按钮、开关和限位的信号。

(3)数显表为节约IO管脚，使用了能通过I2C通信来控制的数显表来实现。

(4)通过无线模块与遥控器通信，接收遥控器的控制信号，发送车体状态信号。

(5)无线摄像头有独立的处理器和无线模块，车体主控制板不对其进行控制和干预。

(6)通过微处理器的AD模块进行电池电量的采集。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能遥控式韭菜收割捆扎机，其特征在于，所述收割捆扎机包括：车体，

所述车体上设置有绒毛传送带，用于对韭菜进行收集整理和运输到收割捆扎机后方出口处，在绒毛传送带的接口处装有防卷入装置，用于保证韭菜不会掉落到两条绒毛传送带的间隙当中；

所述绒毛传送带出口上方的车体上安装了红外距离开关，用于检测和统计出口处经过的韭菜数量；

所述车体上还设置有三叶分拣装置，用于缓冲捆扎作业，并将落下的韭菜传输至旋转捆扎装置。

2.根据权利要求1所述的一种智能遥控式韭菜收割捆扎机，其特征在于，所述绒毛传送带的表面设置有柔软橡胶绒毛，所述绒毛传送带的方向是渐变的。

3.根据权利要求1所述的一种智能遥控式韭菜收割捆扎机，其特征在于，所述防卷入装置为王字形支架，

所述王字型支架的竖轴用做连接固定，横轴紧贴绒毛传送带的表面。

4.根据权利要求1所述的一种智能遥控式韭菜收割捆扎机，其特征在于，所述三叶分拣装置包括：转动轴；

在水平方向的转动轴上设置有三组叶片，每组叶片之间相互的夹角为120度。

5.根据权利要求1所述的一种智能遥控式韭菜收割捆扎机，其特征在于，所述旋转捆扎装置包括：U型槽和伸缩平板，

所述U型槽上的锁紧臂初始呈张开状态，锁紧时锁紧臂在锁紧电机的驱动下向U型槽内部转动；伸缩平板缩回，旋转轴带动锁紧U型槽转动90度，韭菜的根部插入束带机，束带机进行捆扎处理；

捆扎完成后，松开锁紧臂回到初始张开状态，捆好的韭菜依靠重力滑落，而后旋转轴回转90度。