CN110226373A - 蔬菜株行间除草机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蔬菜株行间除草机构,包括行走装置、X方向导向装置、Z方向导向装置和除草机构组成。行走装置包括：机架、减速电机、主动车轮、万向轮；X方向导向装置包括：步进电机、横梁、同步齿形带、滑块、滑块导轨、刚性连接件；Z方向导向装置包括：丝杠步进电机、滚珠丝杠滑块、滚珠丝杠滑台；除草机构包括株间除草机构和行间除草机构，株间除草机构和行间除草机构结构一致；株间除草机构包括旋刀、直流电机、连接杆件、直流电机支架；本发明采用的是龙门式结构可以进行跨垄式作业，可以连续作业；通过驱动蔬菜株行间除草机构沿着特定的轨迹运动，可以实现快速作业，在不伤害作物的前提下，保证较好的除草效果。
Description
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种蔬菜株行间除草机构。
背景技术
我国是一个农业大国，蔬菜产业是种植业中仅次于粮食的第二大类农作物，目前，已成为我国农业和农村经济发展的支柱产业。在人们日常生活中，蔬菜也是人们重要的食物之一，它为人们的健康提供必要的维生素、矿物质元素和膳食纤维。近几年，蔬菜的种植面积已达到将近2万公顷，但是田间杂草一直是影响蔬菜种植产量的一个重要因素。由于土地中的营养成分含量和生长空间相对固定，因此农田中杂草的存在，不仅与蔬菜争夺营养物质，而且占据蔬菜的生长空间，影响苗的光合作用，最终导致蔬菜减产。为此，国家每年都需要投入大量人力、物力和财力实现农田的除草。因此如何高效率、低成本，无污染地清除农田中的杂草是提高蔬菜产量的关键。
人工除草的劳动强度大，成本高，工作效率低；化学除草见效快，成本低，应用方便，但是长时间使用除草剂会造成了农业生态环境污染，食物中农药残留危害人体健康，杂草对除草剂产生耐药性等问题。同时，随着时代的发展，生活水平的提高，人们越来越重视每日的饮食质量，更加注重有机农业产品。因此，设计一种能够高效率、低成本、安全环保的蔬菜株行间除草机是必不可少的。
发明内容
针对以上存在的技术问题，基于农田中的杂草随机分布，作物植株的行距和株距一致的特点，本发明设计了一个龙门式跨垄作业的蔬菜行株间除草机。除草机构沿着一定的轨迹运动，在不伤害蔬菜作物的前提下，实现高效、低成本、安全环保的除草作业，促进农业向机械化的发展。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种蔬菜株行间除草机构,包括行走装置I、X方向导向装置II、四个Z方向导向装置III和四个除草机构IV组成。
所述行走装置I包括：机架15、两个减速电机11、两个主动车轮12、两个万向轮13；
所述机架15通过铝型材连接组成；所述两个减速电机11分别通过支架固定于机架15前部两侧下端，所述两个减速电机11分别与两个主动车轮12连接，用于驱动主动车轮12；所述两个万向轮13分别固定于机架15后部两侧下端；
所述X方向导向装置II固定于机架15中部上端；
所述X方向导向装置II包括：步进电机21、横梁22、同步齿形带23、滑块24、滑块导轨25、刚性连接件16；
所述横梁22的右端设有步进电机21，所述横梁22下方设置有滑块导轨25，所述滑块导轨25上设有滑块24，所述同步齿形带23与滑块24固定连接，所述同步齿形带23的两端与横梁22的两端活动连接，所述步进电机21与同步齿形带23连接，所述滑块24与刚性连接件16的中部连接；所述步进电机21用于驱动同步齿形带23使同步齿形带23带动滑块24上连接的刚性连接件16做左右往复运动；
所述Z方向导向装置III包括：丝杠步进电机31、滚珠丝杠滑块32、滚珠丝杠滑台33；
所述滚珠丝杠滑台33上设有滚珠丝杠滑块32，滚珠丝杠滑台33的上端连接有丝杠步进电机31；
两个Z方向导向装置III分别通过丝杠步进电机31固定于机架15前部两端；
另外两个Z方向导向装置III分别通过丝杠步进电机31固定于刚性连接件16的两端；
所述除草机构IV包括两个株间除草机构和两个行间除草机构；
所述株间除草机构包括旋刀41、直流电机42、连接杆件43、直流电机支架44；
所述连接杆件43的下端与直流电机支架44连接，所述直流电机支架44上设有直流电机42，所述直流电机42与旋刀41连接，用于驱动旋刀41旋转；
所述株间除草机构和行间除草机构结构相同；
所述两个株间除草机构通过连接杆件43的上端分别与固定于刚性连接件16的两端的两个Z方向导向装置III上设有的滚珠丝杠滑块32连接；
所述两个行间除草机构通过连接杆件43的上端分别与固定于机架15前部两端的两个Z方向导向装置III上设有的滚珠丝杠滑块32连接。
在上述方案的基础上，所述铝型材间通过角码14连接。
在上述方案的基础上，所述横梁22的材质为铝型材。
在上述方案的基础上，所述连接杆件43上端与滚珠丝杠滑块32通过螺丝连接。
在上述方案的基础上，所述两个株间除草机构上设有的旋刀41的轴心距等于作物的株距。
在上述方案的基础上，所述两个株间除草机构上设有的旋刀41的轴心连线与作物行保持平行。
在上述方案的基础上，所述两个株间除草机构上设有的旋刀41的轴心距可根据作物株距进行调节，以适用于不同的除草对象。
在上述方案的基础上，所述两个行间除草机构上设有的旋刀41的轴心距可根据作物行距进行调节，以适用于不同的除草对象。
在上述方案的基础上，所述蔬菜株行间除草机构适用于具有一定行间距和株间距的农作物田间除草。
本蔬菜株行间除草机构的工作原理为：首先，规定Y方向为作物的行方向，Z方向为垂直地面的竖直方向，X方向、Y方向与Z方向两两互相垂直。如图6所示，黑色圆圈代表蔬菜植株的保护区域，蔬菜株行间除草机构沿Y方向除草作业开始时，株间除草机构在X方向导向装置II的中间位置，利用Z方向的导向装置，将行间除草机构的旋刀和前侧的株间除草机构的旋刀移动到预先设定位置，利用电机驱动旋刀41旋转；行走装置I沿着Y方向行走，同时利用X方向的导向装置II驱动株间除草机构的旋刀41沿X方向匀速往复直线运动，后侧的株间除草机构的旋刀41逐渐下降，当后侧的株间除草机构的旋刀41随着行进装置移动到前侧的株间除草机构的旋刀41起初下降到的地面位置，后侧的株间除草机构的旋刀41刚好接触土壤，从而实现车体内的株间除草旋刀分别沿着图6中的余弦函数虚线和正弦函数点线轨迹运动，清除作物周围的杂草，行间除草机构的旋刀沿着与作物行方向平行的双点划线直线运动，清除作物行间的杂草，因此蔬菜株行间除草机构能够实现作物行间和株间的杂草清除，而且除草率极高。
与现有的技术相比，本发明具有以下的优点：
1.本发明采用的是龙门式结构可以进行跨垄式作业，可以连续作业。
2.本发明通过驱动蔬菜株行间除草机构沿着特定的轨迹运动，可以实现快速作业，又能在不伤害作物的前提下，保证较好的除草效果。
3.本发明适用于具有任何一种具有一定行间距和株间距农作物的田间除草。
4.本发明采用机械除草方式作业，避免了农药的使用，解放了除草劳动力，而且结构简单，成本较低，占用空间小，能够适应多种除草机构，具有较高的灵活性。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的X方向导向装置示意图Ⅰ；
图3为本发明的X方向导向装置示意图Ⅱ；
图4为本发明的Z方向导向装置示意图；
图5为本发明的除草机构示意图；
图6为本发明的旋刀运动轨迹示意图。
图中：
I.行走装置，11.减速电机，12.主动车轮，13.万向轮，14.角码，15.机架，16.刚性连接件，II.X方向导向装置，21.步进电机，22.横梁，23.同步齿形带，24.滑块，25.滑块导轨，III.Z方向导向装置，31.丝杠步进电机，32.滚珠丝杠滑块，33.滚珠丝杠滑台，IV.除草机构，41.旋刀，42.直流电机，43.连接杆件，44.直流电机支架。
具体实施方式
本机构的具体实施方式结合附图1～6进行详细描述：
如图1所示，一种蔬菜株行间除草机构,包括行走装置I、X方向导向装置II、四个Z方向导向装置III和四个除草机构IV组成。
所述行走装置I包括：机架15、两个减速电机11、两个主动车轮12、两个万向轮13；
所述机架15通过铝型材连接组成，所述铝型材间通过角码14连接，所述两个减速电机11分别通过支架固定于机架15前部两侧下端，所述两个减速电机分别与两个主动车轮12连接，用于驱动主动车轮12转动，所述两个万向轮13分别固定于机架15后部两侧下端，作为辅助运动，实现转向；机架15中部上端安装一套X方向导向装置II。
如图2、3所示，所述X方向导向装置II包括：步进电机21、横梁22、同步齿形带23、滑块24、滑块导轨25、刚性连接件16；X方向导向装置II通过步进电机21驱动，所述步进电机21通过同步齿形带23带动滑块24横向往复直线运动，滑块24与Z方向导向装置III中的丝杠步进电机31通过刚性连接件16间接地固接在一起。
如图4所示，Z方向导向装置III包括：丝杠步进电机31、滚珠丝杠滑块32、滚珠丝杠滑台33；
Z方向导向装置III通过丝杠步进电机31驱动滚珠丝杠滑台33上的滚珠丝杠滑块32往复运动，滚珠丝杠滑块32与连接杆件43通过螺丝固接在一起。
如图5所示，所述除草机构IV包括两个株间除草机构和两个行间除草机构，所述株间除草机构和行间除草机构结构一致；
所述株间除草机构包括旋刀41、直流电机42、连接杆件43、直流电机支架44；
除草机构直接通过直流电机42驱动旋刀41旋转来清除农田中的杂草。
蔬菜行株间除草机在初始状态时，Z方向导向装置III是收起来的，将行间除草机构提升到离地面一定的距离，X方向导向装置II中的滑块24在滑块导轨25的正中间，除草机开始作业时，首先通过行走装置I移动到机架15正跨着蔬菜作物的行，Z方向的导向装置III在蔬菜植株之间的位置停下来，然后，Z方向导向装置III驱动旋刀41下降到一定位置，直流电机42驱动旋刀41旋转割除杂草。行走装置I以一定的速度前进，与此同时，X方向的导向装置II驱动株间除草机构横向往复运动，实现两个株间除草机构的两把旋刀41分别沿着正弦函数和余弦函数的轨迹运动割除株间杂草。用于清除蔬菜植株行间杂草的行间除草机构沿着与作物行方向平行的直线运动，清除作物行间的杂草。因此除草机能够同时实现作物行间和株间的杂草清除，具有很好的除草效果。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种蔬菜株行间除草机构,其特征在于，包括行走装置(I)、X方向导向装置(II)、四个Z方向导向装置(III)和四个除草机构(IV)组成；
所述行走装置(I)包括：机架(15)、两个减速电机(11)、两个主动车轮(12)、两个万向轮(13)；
所述机架(15)通过铝型材连接组成；所述两个减速电机(11)分别通过支架固定于机架(15)前部两侧下端，所述两个减速电机(11)分别与两个主动车轮(12)连接，用于驱动主动车轮(12)；所述两个万向轮(13)分别固定于机架(15)后部两侧下端；
所述X方向导向装置(II)固定于机架(15)中部上端；
所述X方向导向装置(II)包括：步进电机(21)、横梁(22)、同步齿形带(23)、滑块(24)、滑块导轨(25)、刚性连接件(16)；
所述横梁(22)的右端设有步进电机(21)，所述横梁(22)下方设置有滑块导轨(25)，所述滑块导轨(25)上设有滑块(24)，所述同步齿形带(23)与滑块(24)固定连接，所述同步齿形带(23)的两端与横梁(22)的两端活动连接，所述步进电机(21)与同步齿形带(23)连接，所述滑块(24)与刚性连接件(16)的中部连接；所述步进电机(21)用于驱动同步齿形带(23)使同步齿形带(23)带动滑块(24)上连接的刚性连接件(16)做左右往复运动；
所述Z方向导向装置(III)包括：丝杠步进电机(31)、滚珠丝杠滑块(32)、滚珠丝杠滑台(33)；
所述滚珠丝杠滑台(33)上设有滚珠丝杠滑块(32)，滚珠丝杠滑台(33)的上端连接有丝杠步进电机(31)；
两个Z方向导向装置(III)分别通过丝杠步进电机(31)固定于机架(15)前部两端；
另外两个Z方向导向装置(III)分别通过丝杠步进电机(31)固定于刚性连接件(16)的两端；
所述除草机构(IV)包括两个株间除草机构和两个行间除草机构；
所述株间除草机构(IV)包括旋刀(41)、直流电机(42)、连接杆件(43)、直流电机支架(44)；
所述连接杆件(43)的下端与直流电机支架(44)连接，所述直流电机支架(44)上设有直流电机(42)，所述直流电机(42)与旋刀(41)连接，用于驱动旋刀(41)旋转；
所述株间除草机构和行间除草机构结构相同；
所述两个株间除草机构通过连接杆件(43)的上端分别与固定于刚性连接件(16)的两端的两个Z方向导向装置(III)上设有的滚珠丝杠滑块(32)连接；
所述两个行间除草机构通过连接杆件(43)的上端分别与固定于机架(15)前部两端的两个Z方向导向装置(III)上设有的滚珠丝杠滑块(32)连接。
2.如权利要求1所述的蔬菜株行间除草机构,其特征在于，所述横梁(22)的材质为铝型材。
3.如权利要求2所述的蔬菜株行间除草机构,其特征在于，所述铝型材间通过角码(14)连接。
4.如权利要求1所述的蔬菜株行间除草机构,其特征在于，所述连接杆件(43)上端与滚珠丝杠滑块(32)通过螺丝连接。
5.如权利要求1所述的蔬菜株行间除草机构,其特征在于，所述两个株间除草机构上设有的旋刀(41)的轴心距等于作物的株距。
6.如权利要求1所述的蔬菜株行间除草机构,其特征在于，所述两个株间除草机构上设有的旋刀(41)的轴心连线与作物行保持平行。
7.如权利要求1所述的蔬菜株行间除草机构,其特征在于，所述两个株间除草机构上设有的旋刀(41)的轴心距根据作物株距进行调节，以适用于不同的除草对象。
8.如权利要求1所述的蔬菜株行间除草机构,其特征在于，所述两个行间除草机构上设有的旋刀(41)的轴心距根据作物行距进行调节，以适用于不同的除草对象。
9.如权利要求1所述的蔬菜株行间除草机构,其特征在于，所述蔬菜株行间除草机构适用于具有一定行间距和株间距的农作物田间除草。
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