CN113099869B - 多段式自适应疏花装置、果园机械化作业设备及疏花方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多段式自适应疏花装置、果园机械化作业设备及疏花方法，所述多段式自适应疏花装置包括底座机构、仿形机构、巡标机构和疏花机构，所述巡标机构设置在底座机构上，所述仿形机构和疏花机构均为多个，多个仿形机构和多个疏花机构一一对应，每个疏花机构设置在对应的仿形机构上，多个仿形机构从上到下依次设置在巡标机构上，且多个仿形机构能够相对巡标机构移动，所述巡标机构能够相对底座机构移动，完成靶标寻找和定位；所述果园机械化作业设备包括上述的多段式自适应疏花装置。本发明能够有效地解决现有技术中果园自适应疏花方面的难题，可以提高机构仿形巡标能力，降低了劳动强度，提高了疏花效率。

Description

多段式自适应疏花装置、果园机械化作业设备及疏花方法

技术领域

本发明涉及一种多段式自适应疏花装置、果园机械化作业设备及疏花方法，属于农业机械化、自动化生产领域。

背景技术

疏花是提高果实品质、减少养分消耗和持续稳定丰产的重要措施，也是果园生产作业比较繁重的环节之一。人工疏花是中国传统农业中常采用的方法，该方法费时费力，在疏花过程中任务繁重，需要消耗大量的劳动力，受到花期时间的限制，当栽培面积较大时，很难在短时间内完成疏除工作，达到疏除效果；且由于现代科学技术的发展和生活质量的提高，越来越多的劳动力走向城市，导致农村劳动力的缺乏和劳动成本的提高；化学法疏花是在果树花期和果实发育初期通过喷施疏除药剂使花朵和幼果脱落以达到疏除效果的方法，具有较强的随机性，虽然化学疏花比传统的人工疏花作业效率大幅度提高，但目前用于核果类花期的调控药物有限，且果树花朵非常敏感，不同药剂种类、配比浓度、喷施温度及果树树龄、品种等因素组合对其影响参差不齐，极易导致花朵疏除过度或疏除不足，这与后期人工定果的要求不一致；同时，也无法解决果品农药残留和环境友好性的问题。机械疏花是通过物理的方法，将花柄、花束与果树进行分离以达到疏花目的，可以用于疏除花和幼果，集中有效的疏花处理，可以避免果树坐果的大小年现象；与其它两种疏花方法相比，机械疏花作业效率最高，而且不存在农药残留、污染环境等问题；此外机械疏花不受气候条件的影响。机械疏花是规模化栽培果园中提高效率、降低成本的新技术，对实现果园生产全程机械化具有重要意义。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种多段式自适应疏花装置，该装置能够有效地解决现有技术中果园自适应疏花方面的难题，可以提高机构仿形巡标能力，降低了劳动强度，提高了疏花效率。

本发明的第二个目的在于提供一种包括上述的多段式自适应疏花装置的果园机械化作业设备。

本发明的第三个目的在于提供一种基于上述的多段式自适应疏花装置实现的疏花方法。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种多段式自适应疏花装置，包括底座机构、仿形机构、巡标机构和疏花机构，所述巡标机构设置在底座机构上，所述仿形机构和疏花机构均为多个，多个仿形机构和多个疏花机构一一对应，每个疏花机构设置在对应的仿形机构上，多个仿形机构从上到下依次设置在巡标机构上，且多个仿形机构能够相对巡标机构移动，所述巡标机构能够相对底座机构移动，完成靶标寻找和定位。

进一步的，每个仿形机构包括横梁、第一肋板、第二肋板、电动推杆和支架，所述横梁安装在巡标机构上，所述第一肋板和第二肋板均有两块，两块第一肋板固定在横梁两端之间的位置上，且相对设置在横梁的两侧，每块第一肋板上设置有多个调节孔，两块第二肋板与支架铰接，两块第二肋板固定在横梁的前端，且相对设置在横梁的两侧，所述电动推杆的伸缩端与支架铰接，电动推杆的固定端通过调节孔与两块第一肋板铰接，电动推杆能够带动支架绕第二肋板与支架的铰接点转动，所述支架用于安装对应的疏花机构。

进一步的，所述支架包括第一固定板、第二固定板、竖板和侧板，所述侧板为两块，两块侧板相对固定在竖板上，所述第一固定板和第二固定板上下固定在竖板上，并与两块侧板固定连接，所述第一固定板用于固定对应疏花机构的疏花轴，所述第二固定板用于固定对应疏花机构的液压马达。

进一步的，每个疏花机构包括液压马达、联轴器、疏花轴和疏花胶条，所述疏花胶条有多个，多个疏花胶条设置在疏花轴上，所述疏花轴通过联轴器与液压马达连接，所述液压马达和疏花轴安装在对应的仿形机构上。

进一步的，每个疏花机构设置在对应仿形机构的前端。

进一步的，所述液压油缸、拉线式位移传感器、传感器支架和L型支架，所述液压油缸设置在底座机构上，所述传感器支架设置在液压油缸上，所述拉线式位移传感器设置在L型支架上，拉线式位移传感器通过拉线与传感器支架连接。

进一步的，所述底座机构包括底座支架、安装架、第一支撑部件、第二支撑部件、第一支柱、第二支柱和第三支柱，所述第一支柱、第二支柱和第三支柱从前到后依次固定在底座支架上，所述第一支撑部件设置在第一支柱上，所述第二支撑部件设置在第二支柱上，所述第一支撑部件和第二支撑部件用于支撑巡标机构，所述安装架固定在第三支柱上，安装架用于安装巡标机构的液压油缸。

进一步的，所述第一支撑部件包括两个第一支撑轴，所述第二支撑部件包括两个第二支撑轴，所述第一支柱和第二支柱均为两个，第一支撑轴的两端分别与两个第一支柱连接，第二支撑轴的两端分别与两个第二支柱连接，所述巡标机构通过间隙配合安装在两个第一支撑轴之间以及两个第二支撑轴之间。

本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种果园机械化作业设备，包括上述的多段式自适应疏花装置。

本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种疏花方法，基于上述的多段式自适应疏花装置实现，所述方法包括：

在同行果树疏花前，根据果树树龄和果树树形，预调节仿形机构的横梁伸出距离，保证巡标机构的作业范围和果树冠层的仿形工作；

在达到待疏花果树的相对位置后，巡标机构在电控系统发出指令后动作，使疏花机构水平移动，完成巡标工作，保证与待疏花果树保持恒定范围内的距离；

根据待疏花果树的待疏花枝条部位，多个仿形机构同时工作，控制仿形机构的电动推杆动作，保证精量化仿形；

在仿形后，控制疏花机构的液压马达动作，带动疏花机构的疏花轴和疏花胶条转动，对待疏花果树的待疏花枝条进行自适应疏花作业。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

本发明设置了多个仿形机构和多个疏花机构，通过将多个仿形机构从上到下依次设置在巡标机构上，且多个仿形机构能够相对巡标机构移动，可以保证适应不同树龄的果树冠层，达到预调节仿形效果，每个仿形机构为同行果树疏花过程中调节仿形，为适合同一树龄不同果树冠层仿形要求，并且将每个疏花机构设置在对应的仿形机构上，能够实现多段式自适应疏花作业；同时，巡标机构的L型支架可以进一步加长、增高，安装更多独立单元的仿形机构和疏花机构，以便于适应不同高度的果树疏花作业工作。

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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例的多段式自适应疏花装置的平面结构图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为图1中B处的放大图。

图4为本发明实施例的多段式自适应疏花装置中仿形机构的立体结构图。

图5为本发明实施例的多段式自适应疏花装置中疏花机构的立体结构图。

图6为本发明实施例的多段式自适应疏花装置中底座机构的立体结构图。

图7为本发明实施例的多段式自适应疏花装置应用在果园机械化作业设备上的立体结构图。

其中，1-底座机构，101-底座支架，102-安装架，103-第一支柱，104-第二支柱，105-第三支柱，106-第一支撑轴，107-第二支撑轴，108-第一轴承固定套，109-第二轴承固定套，2-仿形机构，201-横梁，202-第一肋板，2021-调节孔，203-第二肋板，204-电动推杆，205-第一销轴，206-第二销轴，207-第三销轴，208-第一轴承，209-第一固定板，210-第二固定板，211-竖板，212-侧板，213-第二轴承，3-巡标机构，301-液压油缸，302-拉线式位移传感器，303-传感器支架，304-L型支架，305-传感器固定架，4-疏花机构，401-液压马达，4011-液压油口，402-联轴器，403-疏花轴，4031-螺纹孔，4032-通孔，404-疏花胶条，5-作业载体，6-多段式自适应疏花装置，7-液压驱动站，8-电控系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。

实施例：

如图1所示，本实施例提供了一种多段式自适应疏花装置，该装置包括底座机构1、仿形机构2、巡标机构3和疏花机构4，巡标机构3设置在底座机构1上，仿形机构2和疏花机构4均为三个，三个仿形机构2和三个疏花机构4一一对应，每个疏花机构4设置在对应的仿形机构2上，三个仿形机构2从上到下依次设置在巡标机构3上，且多个仿形机构2能够相对巡标机构3移动，巡标机构3能够相对底座机构1移动，完成靶标寻找和定位。

如图1～图2、图4所示，每个仿形机构2包括横梁201、第一肋板202、第二肋板203、电动推杆204和支架，横梁201安装在巡标机构3上，能够相对巡标机构3移动，可以保证适应不同树龄的果树冠层，达到预调节仿形效果；第一肋板202和第二肋板203均有两块，两块第一肋板202固定在横梁201两端之间的位置上，且相对设置在横梁201的两侧，每块第一肋板202上钻有多个调节孔2021，两块第二肋板203固定在横梁201的前端，且相对设置在横梁201的两侧，第一肋板202和第二肋板203具体可以通过焊接方式固定在横梁201上，两块第二肋板203与支架铰接，电动推杆204具有伸缩端和固定端，电动推杆204的伸缩端与支架铰接，电动推杆204的固定端通过调节孔2021与两块第一肋板202铰接，通过调节孔2021可以调节电动推杆204的固定端位置，电动推杆204能够带动支架绕第二肋板203与支架的铰接点转动，为同行果树疏花过程中调节仿形，为适合同一树龄不同果树冠层仿形要求；支架用于安装对应的疏花机构4。

为了实现两块第二肋板203与支架铰接、电动推杆204的伸缩端与支架铰接，以及电动推杆204的固定端通过调节孔2021与两块第一肋板202铰接，本实施例的每个仿形机构2还可包括第一销轴205、第二销轴206和第三销轴207，第一销轴205的两端分别与支架的两侧连接，第二销轴206的两端分别通过调节孔2021与两块第一肋板203连接，第三销轴206的两端分别穿过两块第二肋板203与支架的两侧连接，具体地，第三销轴207通过第一轴承208与支架、第二肋板203固定且保持转动副；电动推杆204的伸缩端固定在第一销轴205上，电动推杆204的固定端固定在第二销轴206上，电动推杆204通过程序控制，电路驱动能够伸缩移动，从而带动支架绕第三销轴207转动。

进一步地，支架包括第一固定板209、第二固定板210、竖板211和侧板212，侧板212为两块，两块侧板212相对固定在竖板211上，第一固定板209和第二固定板210上下固定在竖板上，并与两块侧板固定连接，第一固定板209与竖板211、侧板212之间，第二固定板210与竖板211、侧板212之间，以及竖板211与侧板212之间均通过焊接方式固定，第一固定板209用于固定对应疏花机构4的疏花轴，具体地，第一固定板209上安装有第二轴承213，第二轴承213可以稳定疏花轴同心转动；第二固定板210用于固定对应疏花机构4的液压马达。

如图1～图2、图4～图5所示，每个疏花机构4设置在对应仿形机构2的前端，每个疏花机构4包括液压马达401、联轴器402、疏花轴403和疏花胶条404，疏花胶条404有多个，多个疏花胶条404设置在疏花轴403上，具体地，疏花轴403上钻有螺纹孔4031和通孔4032，螺纹孔4031的方向与通孔4032的方向垂直，每个疏花胶条404穿过通孔4032，通过螺丝与螺纹孔4031配合，使每个疏花胶条404紧固在疏花轴403上；疏花轴403通过联轴器402与液压马达401连接，具体地，联轴器402的一端与联轴器402连接，联轴器402的另一端与液压马达401连接；液压马达401和疏花轴403安装在对应的仿形机构2上，液压马达401安装在对应仿形机构2的第二固定板210上，疏花轴403安装在对应仿形机构2的第一固定板209上；液压马达401的底部设置有液压油口4011，通过液压马达401驱动疏花轴403转动，完成疏花作业，具体地，液压马达401通过液压油口4011进出油驱动转动，液压马达401转动后带动疏花轴403转动，从而使疏花胶条404作业；同时，三个疏花机构4的疏花轴403单独调节，其仿形角度、转动速度均可保持多种配合方式，以达到自适应疏花作业工作。

如图1～图5所示，巡标机构3包括液压油缸301、拉线式位移传感器302、传感器支架303和L型支架304，每个仿形机构2的横梁201安装在L型支架304的竖向部分上，能够相对L型支架304移动，液压油缸301安装在底座机构1上，传感器支架303安装在液压油缸301上，拉线式位移传感器302安装在L型支架304上，具体地，拉线式位移传感器302固定安装在一传感器固定架305上，传感器固定架305固定安装在L型支架304上，传感器固定架305可以通过3D打印得到，拉线式位移传感器302通过拉线与传感器支架303连接；当液压油缸301伸缩移动时，拉线式位移传感器302、传感器支架303配合完成拉线式位移传感器302信号检测工作，完成液压油缸301移动距离值输出。

本实施例的巡标机构3、三个仿形机构2和三个疏花机构4构成了单边的三段式自适应疏花装置，后期可以增减段数或增加边数。

如图1～图6所示，底座机构1包括底座支架101、安装架102、第一支撑部件、第二支撑部件、第一支柱103、第二支柱104和第三支柱105，第一支柱103、第二支柱104和第三支柱105从前到后依次固定在底座支架101上，具体地，第一支柱103、第二支柱104和第三支柱105通过焊接方式固定在底座支架101上；第一支撑部件设置在第一支柱103上，第二支撑部件设置在第二支柱104上，第一支撑部件和第二支撑部件用于支撑巡标机构3；安装架102固定在第三支柱105上，安装架102通过焊接方式固定在第三支柱105上，安装架102用于安装巡标机构3的液压油缸301。

进一步地，第一支撑部件包括两个第一支撑轴106，第二支撑部件包括两个第二支撑轴107，第一支撑轴106和第二支撑轴107均为钢轴；第一支柱103和第二支柱104均为两个；第一支撑轴106的两端分别与两个第一支柱103连接，具体地，每个第一支柱103安装有第一轴承固定套108，第一轴承固定套108内安装有第三轴承，第三轴承与第一支撑轴106配合安装；第二支撑轴106的两端分别与两个第二支柱103连接，具体地，每个第二支柱104安装有第二轴承固定套109，第二轴承固定套108内安装有第四轴承，第四轴承与第二支撑轴107配合安装；巡标机构3通过间隙配合安装在两个第一支撑轴106之间以及两个第二支撑轴107之间，具体地，巡标机构3的L型支架304横向部分通过间隙配合安装在两个第一支撑轴106之间以及两个第二支撑轴107之间；以上所述均按照设计尺寸开孔、定位、焊接、安装、配合。

如图7所示，本实施例还提供了一种果园机械化作业设备，该设备为疏花机，包括作业载体5、多段式自适应疏花装置6、液压驱动站7和电控系统8，作业载体5为履带底盘，多段式自适应疏花装置6安装在作业载体5上，具体地，多段式自适应疏花装置6的底座机构1通过螺丝紧固安装在作业载体5上；多段式自适应疏花装置6和液压驱动站7分别与电控系统8连接。

本实施例的多段式自适应疏花装置不仅仅适用于疏花工作，通过调整探索疏花胶条间距、疏花胶条材质、疏花轴转速，果园机械化作业设备的作业载体行走速度等因素搭配，也适用于果园疏果、采果作业，更换疏花机构为修剪机构，也可以实现果树巡标仿形修剪，绿化带整形。

本实施例还提供了一种疏花方法，该方法主要通过上述的多段式自适应疏花装置实现，其包括以下步骤：

S1、在同行果树疏花前，根据果树树龄和果树树形，预调节仿形机构的横梁伸出距离，保证巡标机构的作业范围和果树冠层的仿形工作。

S2、在达到待疏花果树的相对位置后，巡标机构在电控系统发出指令后动作，使疏花机构水平移动，完成巡标工作，保证与待疏花果树保持恒定范围内的距离。

S3、根据待疏花果树的待疏花枝条部位，多个仿形机构同时工作，控制仿形机构的电动推杆动作，保证精量化仿形。

S4、在仿形后，控制疏花机构的液压马达动作，带动疏花机构的疏花轴和疏花胶条转动，对待疏花果树的待疏花枝条进行自适应疏花作业，自适应包括整体巡标、单节臂(每个仿形机构及对应的疏花机构)仿形、速度值不同或相同等。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和约定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

综上所述，本发明设置了多个仿形机构和多个疏花机构，通过将多个仿形机构从上到下依次设置在巡标机构上，且多个仿形机构能够相对巡标机构移动，可以保证适应不同树龄的果树冠层，达到预调节仿形效果，每个仿形机构为同行果树疏花过程中调节仿形，为适合同一树龄不同果树冠层仿形要求，并且将每个疏花机构设置在对应的仿形机构上，能够实现多段式自适应疏花作业；同时，巡标机构的L型支架可以进一步加长、增高，安装更多独立单元的仿形机构和疏花机构，以便于适应不同高度的果树疏花作业工作。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种多段式自适应疏花装置，其特征在于，包括底座机构、仿形机构、巡标机构和疏花机构，所述巡标机构设置在底座机构上，所述仿形机构和疏花机构均为多个，多个仿形机构和多个疏花机构一一对应，每个疏花机构设置在对应的仿形机构上，多个仿形机构从上到下依次设置在巡标机构上，且多个仿形机构能够相对巡标机构移动，所述巡标机构能够相对底座机构移动，完成靶标寻找和定位；

每个仿形机构包括横梁、第一肋板、第二肋板、电动推杆和支架，所述横梁安装在巡标机构上，所述第一肋板和第二肋板均有两块，两块第一肋板固定在横梁两端之间的位置上，且相对设置在横梁的两侧，每块第一肋板上设置有多个调节孔，两块第二肋板与支架铰接，两块第二肋板固定在横梁的前端，且相对设置在横梁的两侧，所述电动推杆的伸缩端与支架铰接，电动推杆的固定端通过调节孔与两块第一肋板铰接，电动推杆能够带动支架绕第二肋板与支架的铰接点转动，所述支架用于安装对应的疏花机构；

所述支架包括第一固定板、第二固定板、竖板和侧板，所述侧板为两块，两块侧板相对固定在竖板上，所述第一固定板和第二固定板上下固定在竖板上，并与两块侧板固定连接，所述第一固定板用于固定对应疏花机构的疏花轴，所述第二固定板用于固定对应疏花机构的液压马达；所述第一固定板与竖板、侧板之间，所述第二固定板与竖板、侧板之间，以及所述竖板与侧板之间均通过焊接方式固定；

每个仿形机构还包括第一销轴、第二销轴和第三销轴，第一销轴的两端分别与支架的两侧连接，第二销轴的两端分别通过调节孔与两块第一肋板连接，第三销轴的两端分别穿过两块第二肋板与支架的两侧连接，第三销轴通过第一轴承与支架、第二肋板固定且保持转动副；电动推杆的伸缩端固定在第一销轴上，电动推杆的固定端固定在第二销轴上，电动推杆通过程序控制，电路驱动能够伸缩移动，从而带动支架绕第三销轴转动。

2.根据权利要求1所述的多段式自适应疏花装置，其特征在于，每个疏花机构包括液压马达、联轴器、疏花轴和疏花胶条，所述疏花胶条有多个，多个疏花胶条设置在疏花轴上，所述疏花轴通过联轴器与液压马达连接，所述液压马达和疏花轴安装在对应的仿形机构上。

3.根据权利要求1-2任一项所述的多段式自适应疏花装置，其特征在于，每个疏花机构设置在对应仿形机构的前端。

4.根据权利要求1-2任一项所述的多段式自适应疏花装置，其特征在于，所述巡标机构包括液压油缸、拉线式位移传感器、传感器支架和L型支架，所述液压油缸设置在底座机构上，所述传感器支架设置在液压油缸上，所述拉线式位移传感器设置在L型支架上，拉线式位移传感器通过拉线与传感器支架连接，所述横梁安装在L型支架的竖向部分。

5.根据权利要求1-2任一项所述的多段式自适应疏花装置，其特征在于，所述底座机构包括底座支架、安装架、第一支撑部件、第二支撑部件、第一支柱、第二支柱和第三支柱，所述第一支柱、第二支柱和第三支柱从前到后依次固定在底座支架上，所述第一支撑部件设置在第一支柱上，所述第二支撑部件设置在第二支柱上，所述第一支撑部件和第二支撑部件用于支撑巡标机构，所述安装架固定在第三支柱上，安装架用于安装巡标机构的液压油缸。

6.根据权利要求5所述的多段式自适应疏花装置，其特征在于，所述第一支撑部件包括两个第一支撑轴，所述第二支撑部件包括两个第二支撑轴，所述第一支柱和第二支柱均为两个，第一支撑轴的两端分别与两个第一支柱连接，第二支撑轴的两端分别与两个第二支柱连接，所述巡标机构通过间隙配合安装在两个第一支撑轴之间以及两个第二支撑轴之间。

7.一种果园机械化作业设备，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的多段式自适应疏花装置。

8.一种疏花方法，基于权利要求1-6任一项所述的多段式自适应疏花装置实现，其特征在于，所述方法包括：

在同行果树疏花前，根据果树树龄和果树树形，预调节仿形机构的横梁伸出距离，保证巡标机构的作业范围和果树冠层的仿形工作；

在达到待疏花果树的相对位置后，巡标机构在电控系统发出指令后动作，使疏花机构水平移动，完成巡标工作，保证与待疏花果树保持恒定范围内的距离；

根据待疏花果树的待疏花枝条部位，多个仿形机构同时工作，控制仿形机构的电动推杆动作，保证精量化仿形；

在仿形后，控制疏花机构的液压马达动作，带动疏花机构的疏花轴和疏花胶条转动，对待疏花果树的待疏花枝条进行自适应疏花作业。

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