CN113748753A - 一种锄铲式末端执行器及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锄铲式末端执行器及其工作方法，包括机架，所述机架上竖向穿设有两转轴，分别为主动轴与从动轴，且主动轴与从动轴上分别设有啮合在一起的主动齿轮与从动齿轮，所述主动轴与从动轴上均设有传动机构，并经传动机构分别驱动下方刀轴转动，所述刀轴下端均固设有除草刀，所述刀轴均通过调节轴套与机架连接并于顶端与传动机构连接驱动，所述主动齿轮、从动齿轮与传动机构之间的转轴上均固连有限位摆板，该限位摆板外端均设有以利其经转轴转动后复位的弹簧，该弹簧外端固接在机架上，该锄铲式末端执行器结构简单，便捷高效，可能实现除草和避开植株两种不同类型的运动。
Description
技术领域
本发明涉及一种锄铲式末端执行器及其工作方法。
背景技术
锄式末端执行器适宜在轻质、没有石头的农田使用，且农田地表覆盖较多，杂草生长密而小。锄式末端执行器的入土深度（耕深）控制在1-5cm之间，对成年杂草或者是多年生杂草的控制效果较好，具体工作原理即在行进过程中平推通过刀片切割杂草。当锄产式末端执行器用于清除作物株间区域的杂草时，由其工作原理可知，会把碰到的一切作物苗株都锄、铲掉，存在伤苗的可能性，因此在作物苗期进行除草作业时，要求锄铲式末端执行器具有精准的运动轨迹。为了避免锄铲起来的土壤掩埋作物苗株，可以适当增加相应的挡板，但操作繁琐，亟需一种在运行过程中可及时让除草刀避开植株的装置和操作方法。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种锄铲式末端执行器及其工作方法，不仅结构合理，而且操作便捷，有效保证植株的安全。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种锄铲式末端执行器，包括机架，所述机架上竖向穿设有两转轴，分别为主动轴与从动轴，且主动轴与从动轴上分别设有啮合在一起的主动齿轮与从动齿轮，所述主动轴与从动轴上均设有传动机构，并经传动机构分别驱动下方刀轴转动，所述刀轴下端均固设有除草刀，所述刀轴均通过调节轴套与机架连接并于顶端与传动机构连接驱动，所述主动齿轮、从动齿轮与传动机构之间的转轴上均固连有限位摆板，该限位摆板外端均设有以利其经转轴转动后复位的弹簧，该弹簧外端固接在机架上。
进一步的，所述机架包括有三层，其上层设置主动齿轮与从动齿轮，且两转轴均穿出上层，其中主动轴与电机转轴连接，中层设有限位摆板与传动机构，所述传动机构均包括水平设置的两链轮与绕设在两链轮上的链条，其中一链轮经转轴穿过驱动，另一链轮经刀轴穿设连接，所述两限位摆板、两传动机构均基于主动齿轮与从动齿轮啮合处左右对称。
进一步的，下层内设置以利刀轴上下调节的调节轴套，所述刀轴与调节轴套通过螺纹副连接。
进一步的，所述限位摆板外端上表面均固设有以利挂接弹簧的挂钩，挂钩水平延伸，所述机架上固设有用以挂接弹簧外端的挂板。
进一步的，所述两转轴底端均经轴承分别与固设在机架上的两圆盘转动连接。
进一步的，所述两除草刀之间设有微小间距，两刀轴间距由田垄宽度决定。
进一步的，所述限位摆板的延伸长度均大于机架前后宽度，即转动范围不超过机架前后宽度。
进一步的，所述机架由铝合金板装配成型。
一种锄铲式末端执行器的工作方法，按以下步骤进行：在即将遇到植株时，启动电机，电机带动主动轴转动，主动轴与主动齿轮通过键传递扭矩并带动从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮旋向相反，主动轴与从动轴均通过键带动链轮，从而带动刀轴转动，两刀轴转动带动两除草刀摆转，当摆转一定角度后由于限位摆板随着转轴摆转，其端部经机架上层内壁限位，导致转轴无法继续摆转（此时弹簧处于被拉伸状态），进而限定了除草刀的摆转角度，而经该摆转后除草刀之间的间距可以正常穿过植株而不会损伤到植株，穿过植株后关闭电机，限位摆板在弹簧的复位作用下反向摆动，进而带动主轴反向转动，并经传动机构带动刀轴及除草到做复位动作，重新进行平推除草工作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过主动轴转动，并带动链轮，从而带动刀轴转动，两刀轴转动带动两除草刀摆转，当摆转一定角度后由于限位摆板随着转轴摆转，其端部经机架内壁限位，导致转轴无法继续摆转（此时弹簧处于被拉伸状态），进而限定了除草刀的摆转角度，而经该摆转后除草刀之间的间距可以正常穿过植株而不会损伤到植株，保证除草时植株的完整，穿过植株后关闭电机，限位摆板在弹簧的复位作用下反向摆动，进而带动主轴反向转动，并经传动机构带动刀轴及除草到做复位动作，重新进行平推除草工作，该一种锄铲式末端执行器结构简单，能实现除草、避开植株两种不同类型的运动。而左右两端的除草刀具由同一电机驱动，这意味着输出力矩与时间得以同步，可以更精准地避开植株。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图；
图2为本发明实施例的前视图；
图3为本发明实施例的右视图；
图4为本发明实施例去除机架的构造俯视图；
图5为本发明实施例中除草刀两种工作状态示意图。
图中：1-机架，2-转轴，3-主动轴，4-从动轴，5-主动齿轮，6-从动齿轮，7-传动机构，8-刀轴，9-除草刀，10-调节轴套，11-限位摆板，12-弹簧，13-链轮，14-链条，15-挂钩，16-挂板，17-圆盘。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~5所示，一种锄铲式末端执行器，包括机架1，所述机架上竖向穿设有两转轴2，分别为主动轴3与从动轴4，且主动轴与从动轴上分别设有啮合在一起的主动齿轮5与从动齿轮6，所述主动轴与从动轴上均设有传动机构7，并经传动机构分别驱动下方刀轴8转动，所述刀轴下端均固设有除草刀9，所述刀轴均通过调节轴套10与机架连接并于顶端与传动机构连接驱动，所述主动齿轮、从动齿轮与传动机构之间的转轴上均固连有限位摆板11，该限位摆板外端均设有以利其经转轴转动后复位的弹簧12，该弹簧外端固接在机架上。
进一步的，所述机架包括有三层，其上层设置主动齿轮与从动齿轮，且两转轴均穿出上层，其中主动轴与电机转轴连接，中层设有限位摆板与传动机构，所述传动机构均包括水平设置的两链轮13与绕设在两链轮上的链条14，其中一链轮经转轴穿过驱动，另一链轮经刀轴穿设连接，所述链轮中部均开设有开孔并与刀轴通过键连接，所述两限位摆板、两传动机构均基于主动齿轮与从动齿轮啮合处左右对称。
在本发明实施例中，下层内设置以利刀轴上下调节的调节轴套，所述刀轴与调节轴套通过螺纹副连接。
在本发明实施例中，所述限位摆板外端上表面均固设有以利挂接弹簧的挂钩15，所述机架上固设有用以挂接弹簧外端的挂板16，挂钩向上延伸至挂孔与挂板上挂孔水平。
在本发明实施例中，所述两转轴底端均经轴承分别与固设在机架上的两圆盘17转动连接。
在本发明实施例中，所述两除草刀之间设有微小间距，两刀轴间距由田垄宽度决定。
在本发明实施例中，所述限位摆板的延伸长度均大于机架前后宽度，即转动范围不超过机架前后宽度，以便当限位摆板经转轴带动旋转时进行转动角度的限制。
在本发明实施例中，所述机架由铝合金板装配成型。
在本发明实施例中，在平推除草过程中，该弹簧的恢复弹力大于除草需要除草刀的水平推力，即在实际除草过程中不会因为切割草的反作用力使得除草刀出现摆转的情况。
一种锄铲式末端执行器的工作方法，并按以下步骤进行：在即将遇到植株时，启动电机，电机带动主动轴转动，主动轴与主动齿轮通过键传递扭矩并带动从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮旋向相反，主动轴与从动轴均通过键带动链轮，从而带动刀轴转动，两刀轴转动带动两除草刀摆转，当摆转一定角度后由于限位摆板随着转轴摆转，其端部经机架内壁限位，导致转轴无法继续摆转（此时弹簧处于被拉伸状态），进而限定了除草刀的摆转角度，而经该摆转后除草刀之间的间距可以正常穿过植株而不会损伤到植株，穿过植株后关闭电机，限位摆板在弹簧的复位作用下反向摆动，进而带动主轴反向转动，并经传动机构带动刀轴及除草到做复位动作，重新进行平推除草工作。
本发明实施例能实现除草和避开植株两种不同类型的运动，除草刀工作状态如附图5。工作过程中，锄铲式末端执行器安装在移动平台上，除草刀紧贴土壤，随着移动平台的移动，除草刀除草。弹簧的弹簧力可以满足除草需要，刀轴转动轻微，若遇见大土堆使刀轴转动，因限位摆板转角有限，仍可实现除草效果。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的锄铲式末端执行器及其工作方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种锄铲式末端执行器，其特征在于：包括机架，所述机架上竖向穿设有两转轴，分别为主动轴与从动轴，且主动轴与从动轴上分别设有啮合在一起的主动齿轮与从动齿轮，所述主动轴与从动轴上均设有传动机构，并经传动机构分别驱动下方刀轴转动，所述刀轴下端均固设有除草刀，所述刀轴均通过调节轴套与机架连接并于顶端与传动机构连接驱动，所述主动齿轮、从动齿轮与传动机构之间的转轴上均固连有限位摆板，该限位摆板外端均设有以利其经转轴转动后复位的弹簧，该弹簧外端固接在机架上。
2.根据权利要求1所述的一种锄铲式末端执行器，其特征在于：所述机架包括有三层，其上层设置主动齿轮与从动齿轮，且两转轴均穿出上层，其中主动轴与电机转轴连接，中层设有限位摆板与传动机构，所述传动机构均包括水平设置的两链轮与绕设在两链轮上的链条，其中一链轮经转轴穿过驱动，另一链轮经刀轴穿设连接，所述两限位摆板、两传动机构均基于主动齿轮与从动齿轮啮合处左右对称。
3.根据权利要求2所述的一种锄铲式末端执行器，其特征在于：下层内设置以利刀轴上下调节的调节轴套，所述刀轴与调节轴套通过螺纹副连接。
4.根据权利要求1所述的一种锄铲式末端执行器，其特征在于：所述限位摆板外端上表面均固设有以利挂接弹簧的挂钩，挂钩水平延伸，所述机架上固设有用以挂接弹簧外端的挂板。
5.根据权利要求1所述的一种锄铲式末端执行器，其特征在于：所述两转轴底端均经轴承分别与固设在机架上的两圆盘转动连接。
6.根据权利要求1所述的一种锄铲式末端执行器，其特征在于：所述两除草刀之间设有微小间距。
7.根据权利要求1所述的一种锄铲式末端执行器，其特征在于：所述限位摆板的延伸长度均大于机架前后宽度，即转动范围不超过机架前后宽度。
8.根据权利要求1所述的一种锄铲式末端执行器，其特征在于：所述机架由铝合金板装配成型。
9.一种锄铲式末端执行器的工作方法，其特征在于，采用如权利要求1-8所述的任一种锄铲式末端执行器，并按以下步骤进行：在即将遇到植株时，启动电机，电机带动主动轴转动，主动轴与主动齿轮通过键传递扭矩并带动从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮旋向相反，主动轴与从动轴均通过键带动链轮，从而带动刀轴转动，两刀轴转动带动两除草刀摆转，当摆转一定角度后由于限位摆板随着转轴摆转，其端部经机架内壁限位，导致转轴无法继续摆转（此时弹簧处于被拉伸状态），进而限定了除草刀的摆转角度，而经该摆转后除草刀之间的间距可以正常穿过植株而不会损伤到植株，穿过植株后关闭电机，限位摆板在弹簧的复位作用下反向摆动，进而带动主轴反向转动，并经传动机构带动刀轴及除草到做复位动作，以进行平推除草工作。
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