CN110352648B - 一种甜菜自动施肥机器人 - Google Patents

Abstract

一种甜菜自动施肥机器人，包括：进料设备、正反螺纹螺旋杆、齿轮、化肥输送槽、固定安装板、挡板、出料口、升降旋转设备、施肥槽设备和移动设备。该装置专门用来对甜菜施肥，使得甜菜在生长过程中的施肥过程能够依靠机器自动化的完成，降低了种植人员的劳动强度，还能够自动的对甜菜根部进行松土挖土，实现了功能一体化，还保证了种植人员的人身安全；袋装肥料因为放置时间长，容易结渣，该装置能够将结渣的肥料进行破碎后均匀的将其分部在甜菜的根部，不会造成资源的浪费，也不会因为施肥不均匀造成甜菜生长收到阻碍，送料设备不仅能够360°旋转，还能控制其高度，保证了该机器人能够对不同高度的幼苗进行施肥。

Description

一种甜菜自动施肥机器人

技术领域

本发明涉及农业自动化技术领域，特别涉及一种甜菜自动施肥机器人。

背景技术

甜菜，属二年生草本植物，其根生长在土壤中，具有丰富的食用营养价值。甜菜作为糖料作物在我国大面积栽培引种已经有多年的历史，在我国的北方甜菜曾经作为制糖的主要原料。当土壤里不能提供农作物生长发育所需的营养时，对农作物进行人为的营养元素的补充的行为称为施肥。施肥与松土对于植物来说是非常有必要的，但是人工进行施肥与松土存在劳动量过大、搬运困难、工作效率低、可能会造成人身伤害等问题。

通过检索现有技术，发现申请号：201710027497.X的中国发明专利公开了一种畦栽葡萄自动化施肥机器人，其设置有长方体框架结构，以及行走轮和行走电机实现了自动化行走，顶部设置水槽和肥料罐，进行自动施肥和浇水；设置有多个方向的调整装置，实现自动化调整过程。其通过设置两套挖坑系统，挖坑系统并可以灵活调整，从而实现了自动化挖坑，进行填肥的目的，节省了劳动力，提高了工作效率，以及定点浇水的目的，节省了大量的水资源。

但上述设备是针对葡萄施肥而设置的，一颗葡萄秧即能生长出好多串葡萄，葡萄枝繁叶茂的原因就在于其根扎的很深很远，因此其施肥时需要在距离根部较远处挖坑，而甜菜作为普通草本植物，其根部扎的不深不远，如采用上述设备挖坑施肥，挖坑距离甜菜近时将损伤甜菜，挖坑距离远时，则不能起到施肥作用，因而其自动施肥设备不适用于甜菜的施肥，除此之外，袋装肥料因为放置时间长，容易结渣，从而导致施肥不便，且现有设备不能对不同高度的幼苗进行施肥，使用不便，因此，急需一种甜菜自动施肥机器人来解决上述技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种甜菜自动施肥机器人，机器人能通过滚轮自动的在种植地行走，由机器人底端设置的挖土设备对甜菜的根部位置进行挖槽，通过进料斗内的搅拌杆对肥料先行搅拌，防止肥料结渣成块，再通过旋转拨片装置将搅拌好的肥料送入至出料口，肥料由出料口流入至挖好的施肥槽内。

本发明所使用的技术方案是：一种甜菜自动施肥机器人，包括：机器人框架，其特征在于，所述机器人框架上从上到下依次安装有进料设备、施肥装置、升降旋转设备、施肥槽设备和移动设备；

所述移动设备通过滚轮自动在种植地行走，其固定限位架上安装有动力控制装置；所述施肥槽设备通过挖土快对甜菜的根部位置进行松土挖槽，所述进料设备通过搅拌杆对肥料搅拌，并将肥料输送至施肥装置，所述升降旋转设备调整施肥装置的高度，肥料通过所述施肥装置的出料口流入至挖好的肥料槽内。

进一步的，所述施肥装置还包括：正反螺纹螺旋杆、齿轮、化肥输送槽、固定安装板、挡板和出料口；

所述化肥输送槽通过螺栓固定安装在固定安装板的顶端，化肥输送槽的两端均通过螺栓固定连接有挡板，所述正反螺纹螺旋杆设置在化肥输送槽的内部，两端与挡板活性连接，所述齿轮固定安装在正反螺纹螺旋杆的一端，化肥输送槽的底端两侧均通过螺栓固定安装有出料口。

进一步的，所述进料设备还包括：搅拌电机、搅拌电机固定架、搅拌叶、旋转拨片装置和第一连接片；

所述搅拌电机固定架通过螺栓固定安装在进料斗的顶端一侧，所述搅拌电机通过螺栓固定安装在搅拌电机固定架的一端顶部，所述搅拌杆安装在搅拌电机固定架的一端底部，与搅拌电机通过轴承连接，所述搅拌叶嵌入连接在搅拌杆的底端四周，所述进料斗通过连接固定杆与第一连接片固定连接，所述第一连接片和旋转拨片装置通过螺栓固定在升降旋转设备的旋转盘上。

进一步的，所述旋转拨片装置还包括：拨片槽、旋转轴、旋转拨片和拨片电机；所述拨片槽通过螺栓固定在旋转盘上，所述拨片电机通过螺栓固定安装在拨片槽的一端，拨片槽内安装有旋转轴，所述旋转轴通过轴承与拨片电机相连，所述旋转拨片嵌入连接固定在旋转轴上。

进一步的，所述升降旋转设备还包括：旋转盘、第二连接片、连接杆、旋转电机、第一固定板、第一减速机、第一伸缩杆、升降气缸、第二固定板、第二伸缩杆和连接套筒；

所述旋转盘的底端设有第二连接片，所述第二连接片的底端通过螺栓固定连接有第一减速机，所述第一减速机与旋转盘通过轴承连接，所述第二连接片通过连接杆与第一固定板连接，所述第一减速机的底部与第一固定板通过螺栓固定连接，所述旋转电机通过螺栓固定安装在第一固定板上，与第一减速机通过轴承连接；

所述第一固定板通过螺栓固定安装在固定板上，固定板的底端四角固定安装有连接套筒，连接套筒的底端固定连接有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的底端通过螺栓固定安装在第二固定板上，第二固定板通过螺栓固定安装在机器人底板架上，第二固定板的顶面中部通过螺栓固定安装有升降气缸，所述升降气缸的顶端固定安装有第一伸缩杆，第一伸缩杆的顶端通过螺栓固定安装在固定板的底面中部。

进一步的，所述施肥槽设备还包括：伸缩气缸和弧板；

所述伸缩气缸的一端通过螺栓固定安装在机器人底板架上，另一端通过螺栓固定安装有弧板，所述挖土快通过螺栓固定安装在弧板的底端。

进一步的，所述移动设备还包括：滚轮驱动电机、第二减速机、轴承座和轴杆；

所述固定限位架通过螺栓固定在机器人底板架的两端，所述第二减速机通过螺栓固定安装在机器人底板架的一侧，所述滚轮驱动电机与第二减速机通过轴承连接固定，轴杆与第二减速机连接，滚轮固定安装在轴杆的两端。

进一步的，所述机器人框架为不锈钢材料制成

本发明的有益效果：

1 .该装置专门又来对甜菜施肥，使得甜菜在生长过程中的施肥过程能够依靠机器自动化的完成，降低了种植人员的劳动强度。

2 .该机器人能够自动的对甜菜根部进行松土挖槽，无需人工挖施肥槽，实现了功能一体化，还保证了种植人员的人身安全。

3 .袋装肥料因为放置时间长，容易结渣，该装置能够将结渣的肥料进行破碎后均匀的将其分部在甜菜的根部，不会造成资源的浪费，也不会因为施肥不均匀造成甜菜生长收到阻碍。

4 .该机器人能够自动行驶在种植地上，无需人工推动，送料设备不仅能够360°旋转，还能控制其高度，保证了该机器人能够对不同高度的幼苗进行施肥。

附图说明

图1为本发明的整体的结构示意图。

图2、图3、图4、图5、图6为本发明的部分的结构示意图。

附图标号：1-进料设备、2-正反螺纹螺旋杆、3-齿轮、4-化肥输送槽、5-固定安装板、6-挡板、7-出料口、8-升降旋转设备、9-施肥槽设备、10-移动设备、101-搅拌电机、102-搅拌电机固定架、103-进料斗、104-搅拌杆、105-搅拌叶、106-旋转拨片装置、107-第一连接片、108-拨片槽、109-旋转轴、110-旋转拨片、111-拨片电机、801-旋转盘、802-第二连接片、803-连接杆、804-旋转电机、805-第一固定板、806-第一减速机、807-第一伸缩杆、808-升降气缸、809-第二固定板、810-第二伸缩杆、811-连接套筒、901-伸缩气缸、902-弧板、903-挖土快、1001-固定限位架、1002-滚轮驱动电机、1003-第二减速机、1004-轴承座、1005-轴杆、1006-滚轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例，一种甜菜自动施肥机器人，包括：机器人框架，所述机器人框架为不锈钢材料制成，其从上到下依次安装有进料设备1、施肥装置、升降旋转设备8、施肥槽设备9和移动设备10；

进料设备1包括进料斗103和旋转拨片装置106；升降旋转设备8包括旋转电机804、第一减速机806和升降气缸808；施肥槽设备9包括伸缩气缸901、弧板902和挖土快903；移动设备10包括轴杆1005和滚轮1006；施肥装置包括正反螺纹螺旋杆2、齿轮3、化肥输送槽4、固定安装板5、挡板6和出料口7；

化肥输送槽4通过螺栓固定安装在固定安装板5的顶端，化肥输送槽4的两端均通过螺栓固定连接有挡板6，正反螺纹螺旋杆2设置在化肥输送槽4的内部，两端与挡板6活性连接，齿轮3固定安装在正反螺纹螺旋杆2的一端，化肥输送槽4的底端两侧均通过螺栓固定安装有出料口7，挡板6能够保证化肥输送槽4内疏松的材料不会外溅，不会造成资源浪费；

移动设备10通过滚轮1006自动在种植地行走，其固定限位架1001上安装有动力控制装置，动力控制装置包括控制开关与蓄电池，蓄电池与控制开关电性连接，控制开关与搅拌电机101、拨片电机111、旋转电机804、升降气缸808、伸缩气缸901和滚轮驱动电机1002电性连接，且所有气缸均通过管路与气源泵相连接，根据需要在动力控制装置的PLC控制器中编写控制程序，使用时操作动力控制装置的控制面板来操纵设备，整个工作过程通过动力控制装置自动化控制；

使用时，打开机器人上控制开关，是机器人开始进行作业，由滚轮驱动电机1002驱动第二减速机1003开始工作，第二减速机1003带动滚轮转动使得机器人能够行驶在种植地上，机器人底板架两侧安装有的伸缩气缸901将弧板902推至甜菜根部位置，伸缩气缸901在回缩的时候，挖土快903就能对甜菜根部位置进行挖槽，用以放置肥料；入料斗103内设置的搅拌杆104由搅拌电机101带动旋转，对其中的肥料进行搅拌，通过拨片电机带动的旋转拨片110将肥料送至两侧的出料口7中，从而流入挖好的施肥坑内，旋转电机804驱动第一减速机 806带动旋转盘801进行转动，升降气缸808控制送料设备的高地，从而实现对不同位置、不同方向、不同高度的甜菜幼苗进行施肥。

本实施例的可选方案中，如图2和图3所示，进料设备1还包括：搅拌电机101、搅拌电机固定架102、搅拌杆104、搅拌叶105、第一连接片107；搅拌电机固定架102通过螺栓固定安装在进料斗103的顶端一侧，搅拌电机101通过螺栓固定安装在搅拌电机固定架102的一端顶部，搅拌杆104安装在搅拌电机固定架102的一端底部，与搅拌电机101通过轴承连接，搅拌叶105嵌入连接在搅拌杆104的底端四周，进料斗103通过连接固定杆与第一连接片107固定连接，第一连接片107通过螺栓固定在旋转盘801上，搅拌杆104和搅拌叶105共同作用能够保证进料斗103内的肥料始终处于颗粒状，不会因为肥料结渣造成机器堵塞，保证了机器的正常工作；

旋转拨片装置106还包括：拨片槽108、旋转轴109、旋转拨片110和拨片电机111；拨片槽108通过螺栓固定在旋转盘801上，拨片电机111通过螺栓固定安装在拨片槽108的一端，拨片槽108内安装有旋转轴109，旋转轴109通过轴承与拨片电机111相连，旋转拨片110嵌入连接固定在旋转轴109上，旋转拨片110能够将进料斗103内的肥料均匀的匀速的送至化肥输送槽4内，不会因为化肥流量大，使得肥料溢出到机器外。

本实施例的可选方案中，如图4所示，升降旋转设备8还包括：旋转盘801、第二连接片802、连接杆803、第一固定板805、第一伸缩杆807、第二固定板809、第二伸缩杆810和连接套筒811旋转盘801的底端设有第二连接片802，第二连接片802的底端通过螺栓固定连接有第一减速机806，第一减速机806与旋转盘801通过轴承连接，第二连接片802通过连接杆803与第一固定板805连接，第一减速机806的底部与第一固定板805通过螺栓固定连接，旋转电机804通过螺栓固定安装在第一固定板805上，与第一减速机806通过轴承连接，第一固定板805通过螺栓固定安装在固定板上，固定板的底端四角固定安装有连接套筒811，连接套筒的底端固定连接有第二伸缩杆810，第二伸缩杆810的底端通过螺栓固定安装在第二固定板809上，第二固定板809通过螺栓固定安装在机器人底板架上，第二固定板809的顶面中部通过螺栓固定安装有升降气缸808，升降气缸808的顶端固定安装有第一伸缩杆807，第一伸缩杆807的顶端通过螺栓固定安装在固定板的底面中部，通过旋转电机804的作用带动旋转盘801进行旋转，使得出料口也随之旋转，保证了对不同方向的甜菜幼苗也能进行施肥，升降气缸808的作用能控制出料口7的上下位置，保证了对不同高度的甜菜幼苗进行精确施肥，不会因为出料口7过高使得肥料不能流落至施肥槽内。

本实施例的可选方案中，如图5所示，伸缩气缸901的一端通过螺栓固定安装在机器人底板架上，另一端通过螺栓固定安装有弧板902，挖土快903通过螺栓固定安装在弧板902的底端，伸缩气缸901控制的弧板902能够保护甜菜幼苗不会被推到，挖土快903能够在伸缩气缸901的伸缩之间将施肥槽挖好，降低了种植人员的劳动强度，还保证了种植人员的人身安全。

本实施例的可选方案中，如图6所示，移动设备10还包括：固定限位架1001、滚轮驱动电机1002、第二减速机1003和轴承座1004；固定限位架1001通过螺栓固定在机器人底板架的两端，第二减速机1003通过螺栓固定安装在机器人底板架的一侧，滚轮驱动电机1002与第二减速机1003通过轴承连接固定，轴杆1005与第二减速机1003连接，滚轮1006固定安装在轴杆1005的两端，滚轮驱动电机1002驱动第二减速机1003从而带动滚轮1006进行转动，使得机器人能够自动的行驶在种植地上，无需人工推动，降低了种植人员的劳动强度，提高了工作效率。

Claims (2)

1.一种甜菜自动施肥机器人，包括：机器人框架，其特征在于，所述机器人框架上从上到下依次安装有进料设备（1）、施肥装置、升降旋转设备（8）、施肥槽设备（9）和移动设备（10）；

所述移动设备（10）通过滚轮（1006）自动在种植地行走，其固定限位架（1001）上安装有动力控制装置；

所述施肥槽设备（9）通过挖土快（903）对甜菜的根部位置进行松土挖槽，所述进料设备（1）通过搅拌杆（104）对肥料搅拌，并将肥料输送至施肥装置，所述升降旋转设备（8）调整施肥装置的高度，肥料通过所述施肥装置的出料口（7）流入至挖好的肥料槽内；

所述施肥装置还包括：正反螺纹螺旋杆（2）、齿轮（3）、化肥输送槽（4）、固定安装板（5）、挡板（6）和出料口（7）；

所述化肥输送槽（4）通过螺栓固定安装在固定安装板（5）的顶端，化肥输送槽（4）的两端均通过螺栓固定连接有挡板（6），所述正反螺纹螺旋杆（2）设置在化肥输送槽（4）的内部，两端与挡板（6）活性连接，所述齿轮（3）固定安装在正反螺纹螺旋杆（2）的一端，化肥输送槽（4）的底端两侧均通过螺栓固定安装有出料口（7）；

所述进料设备（1）还包括：搅拌电机（101）、搅拌电机固定架（102）、搅拌叶（105）、旋转拨片装置（106）和第一连接片（107）；

所述搅拌电机固定架（102）通过螺栓固定安装在进料斗（103）的顶端一侧，所述搅拌电机（101）通过螺栓固定安装在搅拌电机固定架（102）的一端顶部，所述搅拌杆（104）安装在搅拌电机固定架（102）的一端底部，与搅拌电机（101）通过轴承连接，所述搅拌叶（105）嵌入连接在搅拌杆（104）的底端四周，所述进料斗（103）通过连接固定杆与第一连接片（107）固定连接，所述第一连接片（107）和旋转拨片装置（106）通过螺栓固定在升降旋转设备（8）的旋转盘（801）上；

所述旋转拨片装置（106）还包括：拨片槽（108）、旋转轴（109）、旋转拨片（110）和拨片电机（111）；

所述拨片槽（108）通过螺栓固定在旋转盘（801）上，所述拨片电机（111）通过螺栓固定安装在拨片槽（108）的一端，拨片槽（108）内安装有旋转轴（109），所述旋转轴（109）通过轴承与拨片电机（111）相连，所述旋转拨片（110）嵌入连接固定在旋转轴（109）上；

所述升降旋转设备（8）还包括：旋转盘（801）、第二连接片（802）、连接杆（803）、旋转电机（804）、第一固定板（805）、第一减速机（806）、第一伸缩杆（807）、升降气缸（808）、第二固定板（809）、第二伸缩杆（810）和连接套筒（811）；

所述旋转盘（801）的底端设有第二连接片（802），所述第二连接片（802）的底端通过螺栓固定连接有第一减速机（806），所述第一减速机（806）与旋转盘（801）通过轴承连接，所述第二连接片（802）通过连接杆（803）与第一固定板（805）连接，所述第一减速机（806）的底部与第一固定板（805）通过螺栓固定连接，所述旋转电机（804）通过螺栓固定安装在第一固定板（805）上，与第一减速机（806）通过轴承连接；

所述第一固定板（805）通过螺栓固定安装在固定板上，固定板的底端四角固定安装有连接套筒（811），连接套筒的底端固定连接有第二伸缩杆（810），所述第二伸缩杆（810）的底端通过螺栓固定安装在第二固定板（809）上，第二固定板（809）通过螺栓固定安装在机器人底板架上，第二固定板（809）的顶面中部通过螺栓固定安装有升降气缸（808），所述升降气缸（808）的顶端固定安装有第一伸缩杆（807），第一伸缩杆（807）的顶端通过螺栓固定安装在固定板的底面中部；

所述施肥槽设备（9）还包括：伸缩气缸（901）和弧板（902）；

所述伸缩气缸（901）的一端通过螺栓固定安装在机器人底板架上，另一端通过螺栓固定安装有弧板（902），所述挖土快（903）通过螺栓固定安装在弧板（902）的底端；

所述移动设备（10）还包括：滚轮驱动电机（1002）、第二减速机（1003）、轴承座（1004）和轴杆（1005）；

所述固定限位架（1001）通过螺栓固定在机器人底板架的两端，所述第二减速机（1003）通过螺栓固定安装在机器人底板架的一侧，所述滚轮驱动电机（1002）与第二减速机（1003）通过轴承连接固定，轴杆（1005）与第二减速机（1003）连接，滚轮（1006）固定安装在轴杆（1005）的两端；

使用时，打开机器人上控制开关，是机器人开始进行作业，由滚轮驱动电机（1002）驱动第二减速机（1003）开始工作，第二减速机（1003）带动滚轮转动使得机器人能够行驶在种植地上，机器人底板架两侧安装有的伸缩气缸（901）将弧板（902）推至甜菜根部位置，伸缩气缸（901）在回缩的时候，挖土快（903）就能对甜菜根部位置进行挖槽，用以放置肥料；入料斗（103）内设置的搅拌杆（104）由搅拌电机（101）带动旋转，对其中的肥料进行搅拌，通过拨片电机带动的旋转拨片（110）将肥料送至两侧的出料口（7）中，从而流入挖好的施肥坑内，旋转电机（804）驱动第一减速机（806）带动旋转盘（801）进行转动，升降气缸（808）控制送料设备的高地，从而实现对不同位置、不同方向、不同高度的甜菜幼苗进行施肥。

2.根据权利要求1所述的一种甜菜自动施肥机器人，其特征在于：所述机器人框架为不锈钢材料制成。

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