CN113207384A - 一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，涉及甘蔗种植设备技术领域，包括外壳机构，外壳机构内部一侧中间转动连接有母株定位机构，所述外壳机构内部位于母株定位机构附近处设置有两组与其配合的分蘖种植装置。本发明提供的缺蔸断垄补种装置通过传感设备控制动力装置移动，当识别到合适的分蘖蔗时，通过母株定位机构对母株进行定位夹持，再通过分蘖种植装置对分蘖蔗进行带土剥离，剥离后夹持前进，当识别到断垄处时，通过分蘖种植装置将夹持的带土分蘖蔗种植至断垄处即可完成断垄补种操作，自动化完成操作，解决了当前采用人工补种存在劳动力强、效率低、人力成本高的问题，为甘蔗增产增收打下了良好的基础。

Description

一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体是一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置。

背景技术

随着农业机械的进展，机械化收割技术已成为当前我国甘蔗产业发展的重要部分，是有效解决甘蔗种植劳动力强、成本过高等问题的重要途径。但当前采用甘蔗收割机收割后普遍存在甘蔗宿根发株差、缺蔸断垄严重、宿根减产突出等问题。其中缺蔸断垄主要由于机械收获或人工不规范砍收导致翌年甘蔗不发株，更有甚者，机械收获直接把蔗蔸连根拔起，最终导致蔗行间出现严重缺蔸断垄，进而引发宿根蔗产量下滑、年限短、效益不高等瓶颈。

宿根蔗出现缺蔸断垄后应需及时补种，目前补种方法主要是采用蔗茎上半茎或蔗梢砍成小茎段作为补种种茎，利用将种茎再种植在断垄的地方，这种方法存在劳动力强、生产效率低、人工成本高等问题。因此，当前有必要提供一种能够针对甘蔗缺蔸断垄进行补种的农机。

分蘖能够显著地影响甘蔗宿根性，对稳产和高产意义重大，分蘖多是甘蔗分蘖力强的具体表现，但分蘖过多会提高植株密度，会使甘蔗植株之间对光、水和养分等资源的竞争加剧，进一步造成甘蔗植株生长受限，光合物质积累和转运减少，最终影响其产量和糖分。当前生产上通过将密度过大的分蘖芽切去一部分并随地丢在田间，造成资源浪费。此外，利用甘蔗种茎直接补种缺蔸断垄存在种茎萌发比宿根发株至少晚1个月，这会造成补种长出的蔗苗后期生长受宿根苗的荫蔽抑制，光照不足，生长严重受限，补种效果不理想，徒增成本。因此，利用甘蔗分蘖苗对缺蔸断垄进行补种，既可以利用资源变废为宝、节约成本，又能加快甘蔗的生长速度，消除宿根苗对补种苗的荫蔽抑制作用，促进有效分蘖的生长发育。

为此，本发明将提供一种能利用分蘖对甘蔗缺蔸断垄进行补种的装置。

发明内容

本发明目的在于提供一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，以解决甘蔗种植中缺蔸断垄补种时劳动力强、人工效率低、人力成本较高的技术问题。

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，包括外壳机构，所述外壳机构内部一侧中间转动连接有母株定位机构，所述外壳机构内部位于所述母株定位机构附近处设置有两组与其配合的分蘖种植装置；

所述外壳机构包括主体、传感设备、动力装置；所述主体外侧设置有传感设备，所述主体底部设置设有动力装置；

所述母株定位机构包括母株定位转轴、摄像头、母株定位滑车、母株定位臂、碰撞传感器；所述外壳机构内部连接有母株定位转轴，母株定位转轴内部底端设置有与外壳机构配合的母株定位电机，母株定位转轴外侧设置有母株定位臂，母株定位臂一端设置有贯穿母株定位转轴的母株定位丝杆电机，母株定位丝杆电机输出端设置有贯穿母株定位臂的母株定位丝杆，母株定位丝杆外侧设置有与母株定位臂配合的母株定位滑车，母株定位滑车内部连接有气动固定环，母株定位滑车内部设置有与气动固定环配合的气动执行腔，气动固定环及母株定位滑车的内部设置摄像头，所述母株定位滑车内壁设置有碰撞传感器；

所述分蘖种植装置包括分蘖转轴、分蘖种植电机、分蘖种植臂、夹持执行器、锥铲；所述外壳机构内部连接有分蘖转轴，分蘖转轴内部底端设置有与外壳机构配合的分蘖定位轴电机，分蘖转轴外侧设置有分蘖定位杆，分蘖定位杆一端设置有贯穿分蘖转轴的分蘖定位丝杆电机，分蘖定位丝杆电机输出端设置有贯穿分蘖定位杆的分蘖定位丝杆，分蘖定位丝杆外侧设置有与分蘖定位杆配合的分蘖种植臂，所述分蘖种植臂内部顶端设置有分蘖种植电机，分蘖种植电机输出端设置有分蘖种植丝杆，分蘖种植丝杆外侧设置有固定滑块，固定滑块一侧底端设置设有定位环，定位环通过电动滚轴转动连接有闭口环，闭口环与定位环之间设置有电磁锁，闭口环及定位环内部滑动连接有多组锥铲，锥铲与闭口环及定位环之间连接有液压杆，闭口环及定位环内壁设置有多组夹持执行器。

本发明通过母株定位机构的母株定位丝杆电机带动母株定位丝杆转动，并带动母株定位滑车移动到与甘蔗母株匹配的位置，通过母株定位电机带动母株定位转轴转动，并带动母株定位臂转动，从而使母株定位滑车与甘蔗母株契合，通过碰撞传感器确定母株定位滑车与甘蔗母株的契合，再通过气动执行腔与气动固定环配合，使气动固定环探出，对甘蔗母株进行环绕夹持，通过底部的摄像头对甘蔗母株附近的分蘖蔗进行光学成像，并与测距摄像头配合，形成辅助分蘖种植装置的定位数据。

本发明通过分蘖种植装置的分蘖定位丝杆电机带动分蘖定位丝杆转动，并带动分蘖种植臂移动到与分蘖蔗匹配的位置，通过分蘖定位轴电机带动分蘖转轴转动，并带动分蘖定位杆转动，从而使分蘖种植臂及定位环与分蘖蔗契合，定位环契合后通过电动滚轴带动闭口环转动，并通过电磁锁将定位环与闭口环锁定，锁定后通过分蘖种植电机带动分蘖种植丝杆转动，从而带动固定滑块定位环及锥铲移动到合适的高度，通过夹持执行器对分蘖蔗进行固定，通过液压杆推动锥铲将分蘖蔗及附近部分土壤一同剥离，种植时通过锥铲插入种植点，并通过液压杆提起锥铲，即可将分蘖蔗及土壤部署至断垄处，完成补种。

本发明提供的甘蔗小型缺蔸断垄补种装置通过传感设备控制动力装置移动，当识别到合适的分蘖蔗时，通过母株定位机构对母株进行定位夹持，再通过分蘖种植装置对分蘖蔗进行带土剥离，剥离后夹持前进，当识别到断垄处时，通过分蘖种植装置将夹持的带土分蘖蔗种植至断垄处即可完成断垄补种操作，自动化完成操作，从而减少了人力成本。

本发明提供的补种装置不仅适用于宿根蔗的缺蔸断垄补种，还适用于新种植蔗苗补种或其他分蘖植株的移栽。

本发明进一步优化为：所述传感设备包括光学传感摄像头、测距摄像头，所述外壳的主体两端设置有两组光学传感摄像头，主体外侧靠近母株定位机构处设置有测距摄像头，且所述传感设备设有多组。

通过采用上述技术方案，设置的光学传感摄像头对前进后退路线进行检测，并通过测距摄像头对侧面的甘蔗种植情况进行成像监视，并在对比出合适分蘖蔗后，通过测距摄像头定位甘蔗母株及分蘖蔗与设备之间的距离，从而辅助母株定位机构及分蘖种植装置操作。

本发明进一步优化为：所述动力装置包括平衡悬挂、电机组、轴、轮子，所述外壳的主体底部设置有与光学传感摄像头配合的电机组，主体底部设置有平衡悬挂，平衡悬挂内部转动连接有轴，所述轴的两侧皆设置有轮子。

通过采用上述技术方案，设置的电机组提供动力，带动轴及轮子转动，从而控制设备运动，并通过平衡悬挂控制设备母株定位机构及分蘖种植装置保持较为水平的状态，提高操作质量。

本发明进一步优化为：所述主体内部开设有与电机组配合的安装槽，且电机组底部设置有与平衡悬挂配合的安装槽。

本发明进一步优化为：所述主体内部设置有与母株定位机构及分蘖种植装置相配合的安装槽。

本发明进一步优化为：所述外壳机构与母株定位转轴转动连接；所述母株定位滑车与气动固定环滑动连接。

本发明进一步优化为：所述摄像头设有四组，且均匀分布在母株定位滑车的内部。

本发明进一步优化为：所述主体内部设置有水箱，且水箱与分蘖种植装置之间连接有软管，所述水箱内部设置有水位计，所述主体顶部设置有与水箱配合的注水口。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：

本发明提供的缺蔸断垄补种装置通过传感设备控制动力装置移动，当识别到合适的分蘖蔗时，通过母株定位机构对母株进行定位夹持，再通过分蘖种植装置对分蘖蔗进行带土剥离，剥离后夹持前进，当识别到断垄处时，通过分蘖种植装置将夹持的带土分蘖蔗种植至断垄处即可完成断垄补种操作，自动化完成操作，解决了当前采用人工补种存在劳动力强、效率低、人力成本高的问题，为甘蔗增产增收打下了良好的基础。

附图说明

图1为本发明缺蔸断垄补种装置的结构示意图；

图2为补种装置的结构爆炸图；

图3为A细节放大图；

图4为外壳机构的结构放大图。

图中：1、外壳机构；101、主体；102、传感设备；1021、光学传感摄像头；1022、测距摄像头；103、动力装置；1031、平衡悬挂；1032、电机组；1033、轴；1034、轮子；2、母株定位机构；201、母株定位转轴；202、摄像头；203、气动固定环；204、气动执行腔；205、母株定位滑车；206、母株定位臂；207、母株定位丝杆；208、母株定位丝杆电机；209、碰撞传感器；210、母株定位电机；3、分蘖种植装置；301、分蘖转轴；302、分蘖定位杆；303、分蘖定位丝杆；304、分蘖定位轴电机；305、分蘖种植电机；306、分蘖种植臂；307、滑槽；308、分蘖种植丝杆；309、固定滑块；310、电动滚轴；311、闭口环；312、定位环；313、电磁锁；314、液压杆；315、夹持执行器；316、锥铲；317、分蘖定位丝杆电机；4、水箱；5、水位计；6、软管；7、注水口。

具体实施方式

下面将结合说明书附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，本发明所述甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，包括外壳机构1，外壳机构1内部一侧中间转动连接有母株定位机构2，当识别到合适的分蘖蔗时，通过母株定位机构2对母株进行定位夹持，外壳机构1内部位于母株定位机构2附近处设置有两组与其配合的分蘖种植装置3，通过分蘖种植装置3对分蘖蔗进行带土剥离，剥离后夹持前进，当识别到断垄处时，通过分蘖种植装置3将夹持的带土分蘖蔗种植至断垄处即可完成断垄补种操作，自动化完成操作，从而减少了人力成本。

如图2和3所示，所述母株定位机构2包括母株定位转轴201、摄像头202、气动固定环203、气动执行腔204、母株定位滑车205、母株定位臂206、母株定位丝杆207、母株定位丝杆电机208、碰撞传感器209、母株定位电机210，外壳机构1内部转动连接有母株定位转轴201，母株定位转轴201内部底端设置有与外壳机构1配合的母株定位电机210，通过母株定位电机210带动母株定位转轴201转动，并带动母株定位臂206转动，母株定位转轴201外侧设置有母株定位臂206，母株定位臂206一端设置有贯穿母株定位转轴201的母株定位丝杆电机208，通过设置的母株定位丝杆电机208带动母株定位丝杆207转动，并带动母株定位滑车205移动到与甘蔗母株匹配的位置，母株定位丝杆电机208输出端设置有贯穿母株定位臂206的母株定位丝杆207，母株定位丝杆207外侧设置有与母株定位臂206配合的母株定位滑车205，母株定位滑车205内部滑动连接气动固定环203，母株定位滑车205内部设置有与气动固定环203配合的气动执行腔204，通过气动执行腔204与气动固定环203配合，使气动固定环203探出，对甘蔗母株进行环绕夹持，气动固定环203及母株定位滑车205内部设置有四组均匀分布的摄像头202，通过底部的摄像头202对甘蔗母株附近的分蘖蔗进行光学成像，并与测距摄像头1022配合，形成辅助分蘖种植装置3的定位数据，母株定位滑车205内壁设置有碰撞传感器209，通过碰撞传感器209确定母株定位滑车205与甘蔗母株的契合。

如图2和3所示，所述分蘖种植装置3包括分蘖转轴301、分蘖定位杆302、分蘖定位丝杆303、分蘖定位轴电机304、分蘖种植电机305、分蘖种植臂306、滑槽307、分蘖种植丝杆308、固定滑块309、电动滚轴310、闭口环311、定位环312、电磁锁313、液压杆314、夹持执行器315、锥铲316、分蘖定位丝杆电机317，外壳机构1内部转动连接有分蘖转轴301，分蘖转轴301内部底端设置有与外壳机构1配合的分蘖定位轴电机304，通过分蘖定位轴电机304带动分蘖转轴301转动，并带动分蘖定位杆302转动，从而使分蘖种植臂306及定位环312与分蘖蔗契合，分蘖转轴301外侧设置有分蘖定位杆302，分蘖定位杆302一端设置有贯穿分蘖转轴301的分蘖定位丝杆电机317，分蘖定位丝杆电机317输出端设置有贯穿分蘖定位杆302的分蘖定位丝杆303，分蘖定位丝杆303外侧设置有与分蘖定位杆302配合的分蘖种植臂306，通过设置的分蘖定位丝杆电机317带动分蘖定位丝杆303转动，并带动分蘖种植臂306移动到与分蘖蔗匹配的位置，分蘖种植臂306内部顶端设置有分蘖种植电机305，通过分蘖种植电机305带动分蘖种植丝杆308转动，从而带动固定滑块309定位环312及锥铲316移动到合适的高度，分蘖种植电机305输出端设置有分蘖种植丝杆308，分蘖种植丝杆308外侧设置有固定滑块309，固定滑块309一侧底端设置有定位环312，定位环312通过电动滚轴310转动连接有闭口环311，通过电动滚轴310带动闭口环311转动，闭口环311与定位环312之间设置有电磁锁313，通过电磁锁313将定位环312与闭口环311锁定，闭口环311及定位环312内部滑动连接有多组锥铲316，锥铲316与闭口环311及定位环312之间连接有液压杆314，通过液压杆314推动锥铲316将分蘖蔗及附近部分土壤一同剥离，闭口环311及定位环312内壁设置有多组夹持执行器315，通过夹持执行器315对分蘖蔗进行固定。

如图3和4所示，所述外壳机构1包括主体101、传感设备102、动力装置103，主体101外侧设置有多组传感设备102，主体101底部设置有动力装置103，通过设置的多组传感设备102与动力装置103配合，驱动设备运动。

如图3和4所示，所述传感设备102包括光学传感摄像头1021、测距摄像头1022，主体101两端设置有两组光学传感摄像头1021，通过设置的光学传感摄像头1021对前进后退路线进行检测，主体101外侧靠近母株定位机构2处设置有测距摄像头1022，通过测距摄像头1022对侧面的甘蔗种植情况进行成像监视，并在对比出合适分蘖蔗后，通过测距摄像头1022定位甘蔗母株及分蘖蔗与设备之间的距离，从而辅助母株定位机构2及分蘖种植装置3操作。

如图3和4所示，动力装置包括平衡悬挂1031、电机组1032、轴1033、轮子1034，主体101底部设置有与光学传感摄像头1021配合的电机组1032，通过设置的电机组1032提供动力，带动轴1033及轮子1034转动，从而控制设备运动，主体101底部设置有平衡悬挂1031，通过平衡悬挂1031控制设备母株定位机构2及分蘖种植装置3保持较为水平的状态，提高操作质量，平衡悬挂1031内部转动连接有轴1033，轴1033两侧皆设置有轮子1034。

如图3和4所示，主体101内部开设有与电机组1032配合的安装槽，且电机组1032底部设置有与平衡悬挂1031配合的安装槽，通过设置的安装槽安装电机组1032及平衡悬挂1031。

如图4，所述主体101内部设置有与母株定位机构2及分蘖种植装置3配合的安装槽，通过设置的安装槽安装母株定位机构2及分蘖种植装置3。

如图3和4所示，主体101内部设置有水箱4，且水箱4与分蘖种植装置3之间连接有软管6，所述水箱4内部设置有水位计5，所述主体101顶部设置有与水箱4配合的注水口7，通过设置的注水口7对水箱4内部注入液态肥或水，再通过水箱4与软管6对新种下的植株进行补水，并通过水位计5对设备进行工况检测。

本发明补种装置的工作原理为：通过设置的注水口7对水箱4内部注入液态肥或水，通过设置的光学传感摄像头1021对前进后退路线进行检测，并配合设置的电机组1032提供动力，带动轴1033及轮子1034转动，从而控制设备运动，通过测距摄像头1022对侧面的甘蔗种植情况进行成像监视，并在对比出合适分蘖蔗后，通过测距摄像头1022定位甘蔗母株及分蘖蔗与设备之间的距离，定位距离后，通过设置的母株定位丝杆电机208带动母株定位丝杆207转动，并带动母株定位滑车205移动到与甘蔗母株匹配的位置，通过母株定位电机210带动母株定位转轴201转动，并带动母株定位臂206转动，从而使母株定位滑车205与甘蔗母株契合，通过碰撞传感器209确定母株定位滑车205与甘蔗母株的契合，再通过气动执行腔204与气动固定环203配合，使气动固定环203探出，对甘蔗母株进行环绕夹持，通过底部的摄像头202对甘蔗母株附近的分蘖蔗进行光学成像，并与测距摄像头1022配合，形成辅助分蘖种植装置3的定位数据，通过设置的分蘖定位丝杆电机317带动分蘖定位丝杆303转动，并带动分蘖种植臂306移动到与分蘖蔗匹配的位置，通过分蘖定位轴电机304带动分蘖转轴301转动，并带动分蘖定位杆302转动，从而使分蘖种植臂306及定位环312与分蘖蔗契合，定位环312契合后通过电动滚轴310带动闭口环311转动，并通过电磁锁313将定位环312与闭口环311锁定，锁定后通过分蘖种植电机305带动分蘖种植丝杆308转动，从而带动固定滑块309定位环312及锥铲316移动到合适的高度，通过夹持执行器315对分蘖蔗进行固定，通过液压杆314推动锥铲316将分蘖蔗及附近部分土壤一同剥离，种植时通过锥铲316插入种植点，并通过液压杆314提起锥铲316，即可将分蘖蔗及土壤部署至断垄处，完成补种，通过水箱4与软管6对新种下的植株进行补水，并通过水位计5对设备进行工况检测，当水箱4内液体告罄时，停止继续分蘖作业。

以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，其特征在于：包括外壳机构，所述外壳机构内部一侧中间转动连接有母株定位机构，所述外壳机构内部位于所述母株定位机构附近处设置有两组与其配合的分蘖种植装置；

所述外壳机构包括主体、传感设备、动力装置；所述主体外侧设置有传感设备，所述主体底部设置设有动力装置；

所述母株定位机构包括母株定位转轴、摄像头、母株定位滑车、母株定位臂、碰撞传感器；所述外壳机构内部连接有母株定位转轴，母株定位转轴内部底端设置有与外壳机构配合的母株定位电机，母株定位转轴外侧设置有母株定位臂，母株定位臂一端设置有贯穿母株定位转轴的母株定位丝杆电机，母株定位丝杆电机输出端设置有贯穿母株定位臂的母株定位丝杆，母株定位丝杆外侧设置有与母株定位臂配合的母株定位滑车，母株定位滑车内部连接有气动固定环，母株定位滑车内部设置有与气动固定环配合的气动执行腔，气动固定环及母株定位滑车的内部设置摄像头，所述母株定位滑车内壁设置有碰撞传感器；

所述分蘖种植装置包括分蘖转轴、分蘖种植电机、分蘖种植臂、夹持执行器、锥铲；所述外壳机构内部连接有分蘖转轴，分蘖转轴内部底端设置有与外壳机构配合的分蘖定位轴电机，分蘖转轴外侧设置有分蘖定位杆，分蘖定位杆一端设置有贯穿分蘖转轴的分蘖定位丝杆电机，分蘖定位丝杆电机输出端设置有贯穿分蘖定位杆的分蘖定位丝杆，分蘖定位丝杆外侧设置有与分蘖定位杆配合的分蘖种植臂，所述分蘖种植臂内部顶端设置有分蘖种植电机，分蘖种植电机输出端设置有分蘖种植丝杆，分蘖种植丝杆外侧设置有固定滑块，固定滑块一侧底端设置设有定位环，定位环通过电动滚轴转动连接有闭口环，闭口环与定位环之间设置有电磁锁，闭口环及定位环内部滑动连接有多组锥铲，锥铲与闭口环及定位环之间连接有液压杆，闭口环及定位环内壁设置有多组夹持执行器。

2.根据权利要求1所述一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，其特征在于：所述传感设备包括光学传感摄像头、测距摄像头，所述外壳的主体两端设置有两组光学传感摄像头，主体外侧靠近母株定位机构处设置有测距摄像头，且所述传感设备设有多组。

3.根据权利要求2所述一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，其特征在于：所述动力装置包括平衡悬挂、电机组、轴、轮子，所述外壳的主体底部设置有与光学传感摄像头配合的电机组，主体底部设置有平衡悬挂，平衡悬挂内部转动连接有轴，所述轴的两侧皆设置有轮子。

4.根据权利要求3所述一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，其特征在于：所述主体内部开设有与电机组配合的安装槽，且电机组底部设置有与平衡悬挂配合的安装槽。

5.根据权利要求1所述一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，其特征在于：所述主体内部设置有与母株定位机构及分蘖种植装置相配合的安装槽。

6.根据权利要求1所述一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，其特征在于：所述外壳机构与母株定位转轴转动连接；所述母株定位滑车与气动固定环滑动连接。

7.根据权利要求1所述一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，其特征在于：所述摄像头设有四组，且均匀分布在母株定位滑车的内部。

8.根据权利要求1所述一种甘蔗小型缺蔸断垄补种装置，其特征在于：所述主体内部设置有水箱，且水箱与分蘖种植装置之间连接有软管，所述水箱内部设置有水位计，所述主体顶部设置有与水箱配合的注水口。

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