CN110637543A

CN110637543A - 一种水田移动作业平台

Info

Publication number: CN110637543A
Application number: CN201910891510.5A
Authority: CN
Inventors: 杜娟; 印祥; 于明群; 王廷恩; 金诚谦; 耿端阳
Original assignee: Shandong University of Technology; Nanjing Research Institute for Agricultural Mechanization Ministry of Agriculture
Current assignee: Shandong University of Technology; Nanjing Research Institute for Agricultural Mechanization Ministry of Agriculture
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-01-03
Anticipated expiration: 2039-09-20
Also published as: WO2021051816A1; US11006568B2; JP2022514130A; CN110637543B; US20210084809A1; JP7105455B2

Abstract

本发明公开一种水田移动作业平台，包括机体、动力发生装置、移动控制系统、吃水控制系统和自动调平系统，动力发生装置、移动控制系统、吃水控制系统和自动调平系统均安装在机体上。本发明整体结构紧凑，利用水流压力实现平台的移动，能够充分利用水流特性降低动力消耗，避免使用沉重且复杂的传统行走装置，使整个水田移动作业平台不与地面接触，在节省机械动力的同时可避免对水生作物的破坏；吃水控制系统利用机体内密闭空腔内的充水量调节吃水深度，使平台满足不同深度水域的作业需求，增强了平台的多用性和通用性；自动调平系统利用水流的垂直冲力可使平台始终处于水平状态，极大保证了作业安全性和作业质量，实用性强。

Description

一种水田移动作业平台

技术领域

本发明涉及水田农业机械领域，特别是涉及一种水田移动作业平台。

背景技术

与旱田农业作业相比，水田作业泥脚很深，地面行走难度较大，尤其对于如莲藕种植、水产养殖等较深水域的水田作业，需要克服地面和水的强大阻力。目前都是采用轮式机械和履带式机械来进行水田作业；但是现有的轮式机械和履带式机械往往结构庞大复杂，在水田移动时不仅容易对水生作物产生破坏作用，而且对水域深度的要求较高，使用范围受限，同时作业安全性低，作业质量也较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单紧凑、移动速度可调、吃水深度可调的水田移动作业平台，能够为水田作业机具和工作部件提供可移动的载体。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种水田移动作业平台，包括：

机体，包括安装板和倒扣安装在所述安装板下方的底壳，所述安装板与所述底壳之间形成一密闭空腔；

动力发生装置，包括分水器、水泵以及与所述水泵连接的发动机，所述水泵的出水口与所述分水器管道连接，所述分水器设置在所述安装板上方；

移动控制系统，包括移动控制器和多个分别通过水平喷嘴连接管与所述分水器连接的水平喷嘴，多个所述水平喷嘴均布于所述机体周围，每根所述水平喷嘴连接管上均设置一第一电动水阀，各所述第一电动水阀均与所述移动控制器信号连接；

吃水控制系统，包括吃水控制器、吃水深度传感器、抽水泵和注水管，所述吃水深度传感器固定安装于所述安装板上并垂直插入水中，所述注水管用于连通所述密闭空腔和所述分水器，且所述注水管上安装有注水电动水阀，所述抽水泵安装在所述安装板上，所述抽水泵的进水口通过抽水管与所述密闭空腔内部连通，所述抽水泵的出水口处连接有排水管，所述吃水深度传感器、所述抽水泵以及所述注水电动水阀均与所述吃水控制器信号连接；

自动调平系统，包括水平控制器、姿态传感器和多个通过竖直喷嘴连接管与所述分水器连接的竖直喷嘴，多个所述竖直喷嘴均布于所述机体周围，每根所述竖直喷嘴连接管上均设置有第二电动水阀，所述姿态传感器以及各所述第二电动水阀均与所述水平控制器信号连接；

所述发动机、所述水泵、所述移动控制器、所述吃水控制器、所述抽水泵、所述水平控制器以及所述姿态传感器均安装在所述安装板上。

可选的，所述安装板为圆形安装板，所述底壳为半球形底壳。

可选的，所述分水器为圆柱形分水器，所述圆柱形分水器的侧壁设置有多个出水歧管，所述圆柱形分水器通过支架支撑在所述安装板上方，所述水泵的出水口、所述注水管、各所述水平喷嘴连接管以及各所述竖直喷嘴连接管分别与一所述出水歧管连接。

可选的，所述水泵的进水口连接有一吸水管，所述吸水管的进水口端垂直插入水中。

可选的，所述水平喷嘴设置有4个，4个所述水平喷嘴对称分布于所述安装板外周。

可选的，所述竖直喷嘴设置有4个，4个所述竖直喷嘴对称分布于所述安装板的外周，且各所述竖直喷嘴与各所述水平喷嘴交叉间隔布置。

可选的，所述注水电动水阀、各所述第一电动水阀以及各所述第二电动水阀分别安装在对应的所述出水歧管上。

可选的，所述安装板上安装有一控制箱，所述移动控制器、所述吃水控制器、所述水平控制器以及所述姿态传感器均安装在所述控制箱内。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的水田移动作业平台，利用水流压力实现平台的移动，能够充分利用水流特性降低动力消耗，避免使用沉重且复杂的传统行走装置，使整个水田移动作业平台不与地面接触，在节省机械动力的同时可避免对水生作物的破坏；吃水控制系统利用密闭空腔内的充水量调节吃水深度，使平台满足不同深度水域的作业需求，增强了平台的多用性和通用性；自动调平系统利用水流的垂直冲力可使平台始终处于水平状态，极大保证了作业安全性和作业质量。

由此可见，本发明不仅移动速度可调、移动方向可变、吃水深度可调，而且可保持平台水平，同时圆形安装板和半球形底壳的对称性结构设置，也使得平台整体结构紧凑，便于平台在水中各个方向的受力均匀一致，改善了平台的通过性和移动性，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明水田移动作业平台的整体结构示意图；

图2为本发明水田移动作业平台的整体结构俯视图；

图3为本发明水田移动作业平台的移动控制系统；

图4为本发明水田移动作业平台的吃水控制系统；

图5为本发明水田移动作业平台的自动调平控制系统；

其中，附图标记为：1、机体；1-1、安装板；1-2、底壳；2、水平喷嘴；2-1、水平喷嘴连接管；2-2、第一电动水阀；3、竖直喷嘴；3-1、竖直喷嘴连接管；3-2、第二电动水阀；4、发动机；5、水泵；6、吸水管；7、分水器；7-1、出水歧管；7-2、支架；8、抽水泵；8-1、抽水管；8-2、排水管；9、注水管；9-1、注水电动水阀；10、控制箱；11、吃水深度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

基于此，本发明提供一种水田移动作业平台，包括：

机体，包括安装板和倒扣安装在安装板下方的底壳，安装板与底壳之间形成一密闭空腔；

动力发生装置，包括分水器、水泵以及与水泵连接的发动机，水泵的出水口与分水器管道连接，分水器设置在安装板上方；

移动控制系统，包括移动控制器和多个分别通过水平喷嘴连接管与分水器连接的水平喷嘴，多个水平喷嘴均布于机体周围，每根水平喷嘴连接管上均设置一第一电动水阀，各第一电动水阀均与移动控制器信号连接；

吃水控制系统，包括吃水控制器、吃水深度传感器、抽水泵和注水管，吃水深度传感器固定安装于安装板上并垂直插入水中，注水管用于连通密闭空腔和分水器，且注水管上安装有注水电动水阀，抽水泵安装在安装板上，抽水泵通过抽水管与密闭空腔内部连通，吃水深度传感器、抽水泵以及注水电动水阀均与吃水控制器信号连接；

自动调平系统，包括水平控制器、姿态传感器和多个通过竖直喷嘴连接管与分水器连接的竖直喷嘴，多个竖直喷嘴均布于机体周围，每根竖直喷嘴连接管上均设置有第二电动水阀，姿态传感器以及各第二电动水阀均与水平控制器信号连接；

发动机、水泵、移动控制器、吃水控制器、抽水泵、水平控制器以及姿态传感器均安装在安装板上。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1～2所示，本实施例提供一种水田移动作业平台，包括

机体1，机体1包括安装板1-1和倒扣安装在安装板1-1下方的底壳1-2，安装板1-1与底壳1-2之间形成一密闭空腔；

动力发生装置，包括分水器7、水泵5以及与水泵5连接的发动机4，水泵5的出水口与分水器7通过管道连接，分水器7设置在安装板1-1的上方；在发动机4的驱动下，水泵5可通过吸水管6吸入水流，对其加压后再送入分水器7内；

移动控制系统，包括移动控制器和多个分别通过水平喷嘴连接管2-1与分水器7连接的水平喷嘴2，多个水平喷嘴2均布于机体1周围，每根水平喷嘴连接管2-1上均设置一第一电动水阀2-2，各第一电动水阀2-2均与移动控制器信号连接，移动控制器可单独控制各第一电动水阀2-2的开度和启闭，以实现对各水平喷嘴2出水流量和出水流速的控制；本实施例中，各水平喷嘴2水平设置，出水方向水平且沿机体1的径向方向，水平喷嘴2数量至少为3个，以满足平台移动和转向的要求；

吃水控制系统，包括吃水控制器、吃水深度传感器11、抽水泵8和注水管9，吃水深度传感器11固定安装于安装板1-1的外侧壁上并用于垂直插入水中，注水管9用于连通密闭空腔和分水器7，且注水管9上安装有注水电动水阀9-1，抽水泵8安装在安装板1-1上，抽水泵8的进水口通过抽水管8-1与密闭空腔内部连通，同时抽水泵8的出水口处还连接有排水管8-2，排水管8-2用于将密闭空腔内的水排入水田中，吃水深度传感器11、抽水泵8以及注水电动水阀9-1均与吃水控制器信号连接，吃水控制器用于根据作业设定值和吃水深度传感器11所检测到的吃水深度值，控制抽水泵8的启停和注水电动水阀9-1的开关，当吃水深度值大于作业设定值时，吃水控制器控制关闭与注水电动水阀9-1，并启动抽水泵8将密闭空腔中的水通过抽水管8-1抽出，使平台重量减小，机体1上浮；当吃水深度值小于作业设定值时，吃水控制器控制关闭抽水泵8，同时打开注水电动水阀9-1向密闭空腔中注水，使平台重量增大，机体1下沉；通过吃水控制器控制充、放密闭空腔内的水达到调节吃水深度的效果，以使平台满足不同深度水域的作业需求，增强了平台的多用性和通用性；

自动调平系统，包括水平控制器、姿态传感器和多个通过竖直喷嘴连接管3-1与分水器7连接的竖直喷嘴3，多个竖直喷嘴3垂直均布于机体1周围，每根竖直喷嘴连接管3-1上均设置有第二电动水阀3-2，姿态传感器用于采集机体1的姿态数据，姿态传感器以及各第二电动水阀3-2均与水平控制器信号连接；各竖直喷嘴3的水流方向垂直向下，水平控制器可单独控制各第二电动水阀3-2的开度和启闭，以实现对各竖直喷嘴3出水流量和出水流速的控制；本实施例中，竖直喷嘴3数量至少为3个，以满足机体1水平调节的要求；

本实施例中，上述发动机4、水泵5、移动控制器、吃水控制器、抽水泵8、水平控制器以及姿态传感器均安装在安装板1-1上。

进一步地，如图1所示，本实施例中安装板1-1优选为圆形安装板，底壳1-2优选为半球形底壳，相应的，安装板1-1与半球形底壳之间的密闭空腔为半球状密闭空间，该密闭空腔作为蓄水器使用；机体1设计为上述圆形对称结构，可使平台整体结构紧凑，在水中各个方向的受力均匀一致，改善了平台的通过性和移动性。

进一步地，如图1～2所示，本实施例中分水器7优选为圆柱形分水器，圆柱形分水器的侧壁设置有多个出水歧管7-1，圆柱形分水器通过支架7-2支撑在安装板1-1的上方，支架7-2与安装板1-1之间为其他部件的安装空间，水泵5的出水口、注水管9、各水平喷嘴连接管2-1以及各竖直喷嘴连接管3-1分别与一出水歧管7-1连接，分水器7将内部的液体分配至各出水歧管7-1，由出水歧管7-1将水输送至水泵5、注水管9、各水平喷嘴连接管2-1以及各竖直喷嘴连接管3-1。

进一步地，如图1所示，本实施例中水泵5的进水口连接有一吸水管6，吸水管6的进水口端垂直插入水中，便于在分水器7中水量不足时，直接通过吸水管6将水田中的水吸入水泵5。

进一步地，如图1～2所示，本实施例中水平喷嘴2优选设置有4个，且4个水平喷嘴2对称分布于安装板1-1的外周。如图2所示，4个水平喷嘴2分别设置于机体1的左前、右前、左后和右后方向，出水方向水平，机体1的前进方向如图2中的箭头所示。当平台需要前进时，左前水平喷嘴和右前水平喷嘴的第一电动水阀2-2同时关闭，左后水平喷嘴和右后水平喷嘴的第一电动水阀2-2在移动控制器的控制下同时开启且开度相同，以达到左后水平喷嘴和右后水平喷嘴水流量相同的效果；当平台需要后退时，移动控制器控制左前水平喷嘴和右前水平喷嘴的第一电动水阀2-2同时开启且出水流量相同，同时控制左后水平喷嘴和右后水平喷嘴的第一电动水阀2-2关闭，使左后水平喷嘴和右后水平喷嘴停止出水；相应的，当平台需要向左平移时，移动控制器控制右前水平喷嘴和右后水平喷嘴的第一电动水阀2-2同时开启且出水流量相同，控制左前水平喷嘴和左后水平喷嘴的第一电动水阀2-2关闭；当平台需要向右平移时，移动控制器控制左前水平喷嘴和左后水平喷嘴的第一电动水阀2-2同时开启且出水流量相同，控制右前水平喷嘴和右后水平喷嘴的第一电动水阀2-2关闭；当平台需要顺时针转弯时，移动控制器通过控制第一电动水阀2-2使左后水平喷嘴的出水流量大于右后水平喷嘴的出水流量，且流量差值越大，转动角速度越大；当平台需要逆时针转弯时，移动控制器通过控制第一电动水阀2-2使右后水平喷嘴的出水流量大于左后水平喷嘴的出水流量，且流量差值越大，转动角速度越大。

进一步地，竖直喷嘴3也优选设置有4个，4个竖直喷嘴3对称分布于安装板1-1的外周，且各竖直喷嘴3与各水平喷嘴2交叉间隔布置。如图2所示，4个竖直喷嘴3均布于机体1的前后左右，与4个水平喷嘴2形成“米”字分布形式；当机体1前倾时，移动控制器通过控制第二电动水阀3-2并使前面竖直喷嘴的出水流量大于后面竖直喷嘴的出水流量，向前倾斜越大，流量差值越大；同理，当机体1后倾、左倾或右倾时，可通过控制对应的第二电动水阀3-2调节相应竖直喷嘴3的出水流量，利用水流垂直向下的冲力使平台整体恢复至水平状态。

更进一步地，如图1～2所示，本实施例中优选注水电动水阀9-1、各第一电动水阀2-2以及各第二电动水阀3-2分别安装在对应的出水歧管7-1上。

进一步地，如图1～2所示，本实施例中安装板1-1上安装有一控制箱10，移动控制器、吃水控制器、水平控制器以及姿态传感器均安装在控制箱10内，提高安装板1-1上表面的整洁度，控制箱10具备防水作用，内部各控制器相应的信号接线从控制箱10中引出。

下面对本实施例作工作原理说明。

如图3所示，移动控制器通过对速度设定值和姿态传感器的速度测量值进行比较，计算并独立调节各水平喷嘴2的出水量，以改变平台的移动速度和移动方向。如图4所示，吃水控制器对设定深度和吃水深度传感器11所测深度进行比较，若测量值小于设定值，则打开抽水泵8将分水器7中的水注入机体1内的密闭空腔内，若测量值大于设定值，则启动抽水泵8将密闭空腔中的水抽出至水田中。水平控制器用于读取姿态传感器的测量值，判断平台在三维空间中的倾斜状态和倾斜角度，通过增大或减小各个竖直喷嘴3的出水量，利用水流的垂直冲力调整平台在各个方向上的倾斜角度，并调节使平台倾斜角度为零，从而保持机体水平。

由此可见，本发明的水田移动作业平台，利用水流压力实现平台的移动，能够充分利用水流特性降低动力消耗，避免使用沉重且复杂的传统行走装置，使整个水田移动作业平台不与地面接触，在节省机械动力的同时可避免对水生作物的破坏；吃水控制系统利用密闭空腔内的充水量调节吃水深度，使平台满足不同深度水域的作业需求，增强了平台的多用性和通用性；自动调平系统利用水流的垂直冲力可使平台始终处于水平状态，极大保证了作业安全性和作业质量。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种水田移动作业平台，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的水田移动作业平台，其特征在于：所述安装板为圆形安装板，所述底壳为半球形底壳。

3.根据权利要求1所述的水田移动作业平台，其特征在于：所述分水器为圆柱形分水器，所述圆柱形分水器的侧壁设置有多个出水歧管，所述圆柱形分水器通过支架支撑在所述安装板上方，所述水泵的出水口、所述注水管、各所述水平喷嘴连接管以及各所述竖直喷嘴连接管分别与一所述出水歧管连接。

4.根据权利要求1所述的水田移动作业平台，其特征在于：所述水泵的进水口连接有一吸水管，所述吸水管的进水口端垂直插入水中。

5.根据权利要求1所述的水田移动作业平台，其特征在于：所述水平喷嘴设置有4个，4个所述水平喷嘴对称分布于所述安装板外周。

6.根据权利要求5所述的水田移动作业平台，其特征在于：所述竖直喷嘴设置有4个，4个所述竖直喷嘴对称分布于所述安装板的外周，且各所述竖直喷嘴与各所述水平喷嘴交叉间隔布置。

7.根据权利要求3所述的水田移动作业平台，其特征在于：所述注水电动水阀、各所述第一电动水阀以及各所述第二电动水阀分别安装在对应的所述出水歧管上。

8.根据权利要求1所述的水田移动作业平台，其特征在于：所述安装板上安装有一控制箱，所述移动控制器、所述吃水控制器、所述水平控制器以及所述姿态传感器均安装在所述控制箱内。