CN112492961A - 一种全地形遥控集群多功能平茬机 - Google Patents

Abstract

本发明为一种全地形遥控集群多功能平茬机，包括主机、行走机构、切割装置、拢枝打捆装置、智能控制系统；行走机构采用三角型履带车结构，可以满足在沙漠等复杂地形行走；切割装置包括机械臂与刀盘，机械臂安装在主机上，刀盘安装在机械臂前端；拢枝打捆装置安装在切割装置后面，与主机两侧提升臂相接；智能遥控部分通过定位系统、智能视觉传感器、红外线距离传感器、触觉传感器、压力传感器控制，通过遥控模块远程遥控小车行走并进行切割。本全地形遥控多功能平茬机结构简单，适合沙漠复杂地形移动，整机体积小，平茬效果好，作业效率高，操控简单，显著减少劳力消耗，降低作业成本。

Description

一种全地形遥控集群多功能平茬机

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种全地形遥控集群多功能平茬机。

技术背景

沙生灌木中的柠条是我国西北部防风固沙、治理沙化的主要植物，平茬复壮是柠条正常萌发、防止枯死并实现综合利用的重要环节。目前我国柠条平茬主要靠人工或半人工收割，高效、低耗的无人遥控平茬机械尚属空白。人工平茬劳动强度大、劳力需求多，很难满足大面积沙生柠条的平茬需求；而现有的平茬机体积庞大，沙漠通行性差，动力消耗大，平茬效益低下，平茬机械已成为沙漠治理可持续发展的重要瓶颈。本发明所涉及的全地形遥控集群多功能平茬机，沙漠通行性强，可以实现远程遥控平茬，同时具有拢枝打捆功能，方便后期柠条回收利用，实现一人操控多台平茬机器，大大减少劳力需求，提高平茬效率，节省动力消耗，降低平茬成本。

发明内容

针对目前小型智能遥控柠条平茬的空白，本发明提供一种远程遥控、自动切割的多功能全地形遥控集群平茬机。

为了解决上述存在的问题，本发明采用以下技术方案：

一种全地形遥控集群多功能平茬机，包括主机、行走机构、切割装置、拢枝打捆装置、智能控制系统；

所述的主机上设置蓄电池、大臂、提升臂、小臂、旋转臂；所述蓄电池与各用电机构相连；所述提升臂安装在主机两侧，通过液压控制升降，所述大臂下端铰接在底座上，底座与主机上的导轨形成滑动副；大臂还铰接第一液压缸，第一液压缸用于控制大臂上端的升降；

小臂通过第一回转副与大臂上端铰接，小臂还铰接第二液压缸，第二液压缸用于控制小臂带动升降；

旋转臂通过第二回转副与小臂另一端铰接，旋转臂还铰接第三液压缸，第三液压缸用于控制旋转臂角度调整；

激光测距传感器安装在主机前端，智能视觉传感器通过圆柱架设置在主机上，智能视觉传感器围绕圆柱架绕旋转；遥控信号接收器固定在主机表面。

所述的行走机构包括发动机、液压泵、行走马达、遥控模块、三角型履带，所述行走马达、液压泵、发动机依次相接，行走马达与三角型履带上端的大皮带轮相连，三角型履带下端设置五个小履带轮；液压泵、行走马达由智能控制系统控制；

切割装置包括刀盘、轴套、液压马达、压力传感器、刀盘角度调节液压缸，所述液压马达安装在旋转臂底端，通过销轴与旋转臂相接；所述刀盘安装在液压马达输出轴，中间设有轴套，刀盘固定在夹盘上，旋转臂外壳设有压力传感器，角度调节液压缸安装在旋转臂侧面与马达座相连，角度调节液压缸调节刀盘切割角度以实现地形仿形。

拢枝打捆装置包括拢枝架、U型架、打捆装置，拢枝架为前端开口的环形结构，前端开口设滑动支架，拢U型架安装在拢枝架中间空隙，并在拢枝架间伸缩滑动；拢枝架与两侧提升臂通过轴连接，并且通过第四液压缸改变角度；拢枝架设有导轮，所述的导轮设置在滑轨上；滑轨下接有打捆装置。

拢枝打捆机构原理：工作时，拢枝打捆机构伸入枝条下端，可滑动支架关闭，U型架前伸将枝条夹紧，滑轨在支架与导轮旋转带动打捆装置旋转，打捆装置旋转过程中放出绳子并打结，通过提升臂将机构抬起适当距离，重复上述过程，当打捆装置提升到枝条上端时将绳子打结并将绳子割断。

智能控制系统包括单片机控制模块、电源模块、无线通信模块、驱动模块、测距模块，通过无线通信模块远程遥控履带车前进后退，通过智能视觉传感器监控周围环境，可以通过压力传感器探测地形变化调整运动，通过红外线传感器自动规避障碍。通过激光测距传感器将目标距离反馈给单片机，调整电磁阀导通来实现对切割装置和拢枝打捆装置运行进行控制。

智能控制系统可以通过激光测距传感器测量锯盘与地面的距离，移动到枝条根部合适位置进行切割。可以通过压力传感器探测地形变化调整运动，通过红外线传感器自动规避障碍。

本发明的优点是：

(1)填补我国智能遥控平茬机械的空白。

(2)机器体积较小，行走灵活，能够适应沙漠复杂地形。

(3)可以远程智能操控，实现一人操作多台，显著节省人工。

(4)可以将枝条拢起打捆容易切割，且方便柠条回收。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明的切割装置,主视图。

图5为本发明的拢枝打捆装置主视图。

图6为本发明的拢枝打捆装置俯视图。

具体实施方式

结合附图说明本发明的具体技术方案。

如图1到图3所示，一种全地形遥控集群多功能平茬机，包括主机1、行走机构2、切割装置3、拢枝打捆装置4、智能控制系统；

所述的主机1上设置蓄电池13、大臂15、提升臂16、小臂21、旋转臂24；所述蓄电池13与设备各个控制系统相连、并通过总线与安装在设备上的各种传感器相连，；所述提升臂16安装在主机1两侧，通过液压控制升降，所述大臂15下端铰接在底座18上，底座18与主机1上的导轨19形成滑动副；臂15在导轨19上可以实现工作是伸出切割，行走是缩回，使结构紧凑方便行走。大臂15还铰接第一液压缸20，第一液压缸20用于控制大臂15上端的升降；

小臂21通过第一回转副22与大臂15上端铰接，小臂21还铰接第二液压缸23，第二液压缸23用于控制小臂21带动升降；

旋转臂24通过第二回转副25与小臂21另一端铰接，旋转臂24还铰接第三液压缸26，第三液压缸26用于控制旋转臂24角度调整；

激光测距传感器17安装在主机1前端，智能视觉传感器11通过圆柱架27设置在主机1上，智能视觉传感器11围绕圆柱架绕旋转；遥控信号接收器28固定在主机1表面。

所述的行走机构2包括发动机5、液压泵6、行走马达7、遥控模块、三角型履带9，所述行走马达7、液压泵6、发动机5依次相接，行走马达7与三角型履带9上端的大皮带轮10相连，三角型履带9下端设置五个小履带轮8；液压泵6、行走马达7由智能控制系统12控制；通过遥控系统控制泵6和马达7来控制履带车前进、后退、通过流量来改变小车行走速度，控制两侧马达7速度差来实现转弯；

如图4，切割装置3包括刀盘29、轴套31、液压马达32、压力传感器、刀盘角度调节液压缸30，所述液压马达32安装在旋转臂24底端，通过销轴与旋转臂24相接；所述刀盘29安装在液压马达32输出轴，中间设有轴套31，刀盘29固定在夹盘33上，旋转臂24外壳设有压力传感器，角度调节液压缸30安装在旋转臂24侧面与马达座相连，角度调节液压缸30调节刀盘29切割角度以实现地形仿形。

如图5和图6，拢枝打捆装置4包括拢枝架34、U型架35、打捆装置36，拢枝架34为前端开口的环形结构，前端开口设滑动支架38，拢U型架35安装在拢枝架34中间空隙，并在拢枝架34间伸缩滑动；拢枝架34与两侧提升臂16通过轴连接，并且通过第四液压缸37改变角度来适应各种地形生长的柠条平茬；拢枝架34设有导轮40，所述的导轮40设置在滑轨39上；滑轨39下接有打捆装置36。

智能控制系统12包括单片机控制模块、电源模块、无线通信模块、驱动模块、测距模块，通过无线通信模块远程遥控履带车前进后退，通过智能视觉传感器11监控周围环境，可以通过压力传感器探测地形变化调整运动，通过红外线传感器自动规避障碍。通过激光测距传感器17将目标距离反馈给单片机，调整电磁阀导通来实现对切割装置3和拢枝打捆装置4运行进行控制。

在使用时，液压分为两路，一路是通过液压泵6和行走马达7控制履带车行走，一路是通过联通对应电磁阀来控制拢枝打捆装置4和切割装置3工作。通过远程遥控将履带车移动到柠条附近，通过激光测距传感器17观察与柠条距离反馈给控制系统，通过单片机启动拢枝打捆装置4，将拢枝打捆装置4插入柠条底部，关闭前端滑动支架38，U型架35前伸，通过压力传感器反馈夹紧后，滑轨39在支架34与导轮40旋转带动打捆装置36旋转，打捆装置36旋转过程中放出绳子并打结，通过提升臂16将机构抬起上升适当距离，重复上述过程，当打捆装置36提升到枝条上端时将绳子打结并割断绳子。当打捆完成后压力传感器反馈给单片机，启动切削部件3的机械臂通过导轨19推出，通过激光测距传感器测量锯盘与地面的距离，移动到枝条根部合适位置，通过单片机控制液压马达32启动带动刀盘29转动完成切割，通过感知地形微调第三液压缸26和刀盘角度调节液压缸30实现自动仿形，做到先打捆后平茬智能操作。

本发明体积小，可以在复杂地形灵活运动，可将重复的拢枝和切削运动编程，实现自动切割，实现一人操作多台设备，大大节省人工。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种全地形遥控集群多功能平茬机，其特征在于，包括主机(1)、行走机构(2)、切割装置(3)、拢枝打捆装置(4)；

所述的主机(1)包括大臂(15)、提升臂(16)、小臂(21)、旋转臂(24)；所述提升臂(16)安装在主机(1)两侧，通过液压控制升降，所述大臂(15)下端铰接在底座(18)上，底座(18)与主机(1)上的导轨(19)形成滑动副；小臂(21)通过第一回转副(22)与大臂(15)上端铰接；旋转臂(24)通过第二回转副(25)与小臂(21)另一端铰接；所述的大臂(15)、提升臂(16)、小臂(21)、旋转臂(24)分别与液压缸连接；

所述的行走机构(2)包括发动机(5)、液压泵(6)、行走马达(7)、三角型履带(9)，所述行走马达(7)、液压泵(6)、发动机(5)依次相接，行走马达(7)与三角型履带(9)上端的大皮带轮(10)相连，三角型履带(9)下端设置五个小履带轮(8)；

切割装置(3)包括刀盘(29)、液压马达(32)、刀盘角度调节液压缸(30)，所述液压马达(32)安装在旋转臂(24)底端，通过销轴与旋转臂(24)相接；所述刀盘(29)安装在液压马达(32)输出轴，中间设有轴套(31)，刀盘(29)固定在夹盘(33)上，旋转臂(24)外壳设有压力传感器，角度调节液压缸(30)安装在旋转臂(24)侧面与马达座相连，角度调节液压缸(30)调节刀盘(29)切割角度以实现地形仿形；

拢枝打捆装置(4)包括拢枝架(34)、U型架(35)、打捆装置(36)，拢枝架(34)为前端开口的环形结构，前端开口设可滑动支架(38)，拢U型架(35)安装在拢枝架(34)中间空隙，并在拢枝架(34)间伸缩滑动；拢枝架(34)与两侧提升臂(16)通过轴连接，并且通过第四液压缸(37)改变角度；拢枝架(34)设有导轮(40)，所述的导轮(40)设置在滑轨(39)上；滑轨(39)下接有打捆装置(36)。

2.根据权利要求1所述的一种全地形遥控集群多功能平茬机，其特征在于，所述的大臂(15)铰接第一液压缸(20)，第一液压缸(20)用于控制大臂(15)上端的升降；所述的小臂(21)铰接第二液压缸(23)，第二液压缸(23)用于控制小臂(21)带动升降；所述的旋转臂(24)铰接第三液压缸(26)，第三液压缸(26)用于控制旋转臂(24)角度调整。

3.根据权利要求1所述的一种全地形遥控集群多功能平茬机，其特征在于，所述的智能控制系统(12)包括单片机控制模块、电源模块、无线通信模块、驱动模块、测距模块；

激光测距传感器(17)安装在所述的主机(1)前端上，智能视觉传感器(11)通过圆柱架(27)设置在主机(1)上，智能视觉传感器(11)围绕圆柱架绕旋转；遥控信号接收器(28)固定在主机(1)表面；智能视觉传感器(11)监控周围环境，通过激光测距传感器(17)将目标距离反馈给单片机控制模块；

所述的行走机构(2)还包括遥控模块，液压泵(6)、行走马达(7)通过遥控模块由智能控制系统(12)控制；

智能控制系统(12)调整电磁阀导通来实现对切削部件(3)和拢枝打捆装置(4)运行进行控制。

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