CN113854096B - 一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置，属于林业机械技术领域。一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置，包括行走机构、挖坑机构、机械手、填土机构和压实机构；行走机构上放置有树苗，行走机构可在植树地面上水平移动；挖坑机构设于行走机构左端，挖坑机构可相对行走机构进行纵向方向上的移动以对待植树点进行挖坑作业；机械手设于行走机构上，机械手用于将树苗夹起栽入挖坑机构挖好的树坑内；填土机构包括第一电动推杆和张合结构，第一电动推杆设于行走机构下端，张合结构连接于第一电动推杆的输出端；可以集行走、挖坑、植苗、填土和压实为一体，自动化程度高，减少人工劳动强度，提高植树造林的效率。

Description

一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置

技术领域

本发明涉及林业机械技术领域，更具体地说，涉及一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置。

背景技术

伴随着人们生活水平的提高，人们对木材的需求量也不断增加，杨树作为生长速度最快的树种之一，种植杨树可在短时间内迅速解决木材需求问题，尤其是毛白杨作为华北地区人工林的主要树种，具有生长速度快、存活寿命长、树干高而直、抗逆性强等特点，尤其适用于轮伐期较短的工业用材林的培育。特别的，由于毛白杨质地较轻、结构致密、纹理直、切面顺滑、易于加工、胶粘性能好，故既可作为建筑用材，又是制作胶合板的上好原料，此外毛白杨还被人们广泛地当作造纸原料，是我国华北地区高产速生纸浆林培育的主要树种之一。

对于杨树而言，其造林方式有播种造林、插条造林和钻孔深栽造林等三种。相比于前两种造林方法，打孔深栽造林能够显著提高造林的成活率，同时该造林方法造林时间灵活，对造林地点要求较低。

鉴于目前国内植树造林的工作依然靠人力完成，尤其是钻孔深栽造林，使用人工方式进行造林，不仅费时费力，劳动强度高，而且效率低下，极大降低了植树造林的速度。目前市面上主流的植树装置主要是手扶式挖坑机，自动化程度较低；其次是一些小型的植苗植树装置；而对用于毛白杨裸根深栽造林的大型自走式全自动化植树装置研究较少。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置，它可以集行走、挖坑、植苗、填土和压实为一体，自动化程度高，减少人工劳动强度，提高植树造林的效率。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置，包括行走机构、挖坑机构、机械手、填土机构和压实机构；

行走机构上放置有树苗，行走机构可在植树地面上水平移动；

挖坑机构设于行走机构左端，挖坑机构可相对行走机构进行纵向方向上的移动以对待植树点进行挖坑作业；

机械手设于行走机构上，机械手用于将树苗夹起栽入挖坑机构挖好的树坑内；

填土机构包括第一电动推杆和张合结构，第一电动推杆设于行走机构下端，张合结构连接于第一电动推杆的输出端；

张合结构可在平行于植树地面的水平方向上张开和合拢，张合结构的合拢用于对树坑进行填土作业；

压实机构设于行走机构上并用于对填土进行压实。

进一步的，行走机构包括车主架、电机支架、步进电机、减震器、车轮和安装架；电机支架的数量为四个，电机支架设于车主架下端；步进电机安装于电机支架上，步进电机用于为车轮提供转动动力；减震器设于电机支架与车主架之间；车轮安装于步进电机的输出端；安装架设于车主架左端。

进一步的，车主架包括下架板和上架板；第一电动推杆可拆卸连接于下架板靠近右侧的下端；上架板位于下架板的上侧，上架板的数量为两个，树苗放置在上架板上；上架板和下架板之间固定连接有多个支撑架；减震器安装于电机支架上端与下架板下端之间；安装架固定连接于下架板左端。

进一步的，机械手可拆卸连接于下架板靠近右侧的上端，机械手位于两个支撑架之间。

进一步的，挖坑机构包括滚珠丝杆直线模组、直线导轨、电机箱、旋转电机和螺旋地钻钻头；滚珠丝杆直线模组固定连接于安装架上；电机箱安装于滚珠丝杆直线模组上；直线导轨的数量为两个，两个直线导轨对称设置于电机箱的前后两侧，直线导轨与安装架相固定，电机箱与直线导轨滑动连接；旋转电机安装于电机箱内，旋转电机的输出端贯穿电机箱底端并延伸至电机箱下侧与螺旋地钻钻头相固定。

进一步的，张合结构包括第二电动推杆、连接板、摆臂和连杆；第一电动推杆下端与连接板上端可拆卸连接；第二电动推杆固定连接于连接板左端，第二电动推杆的输出端贯穿连接板并延伸至连接板右侧；摆臂的数量为两个，两个摆臂分别转动连接于连接板的前后两侧端；连杆转动连接于连接板的输出端与摆臂靠近第一电动推杆的侧端之间。

进一步的，压实机构包括第三电动推杆和压板；第三电动推杆可拆卸连接于下架板右端，第三电动推杆的下端部位于两个摆臂之间；压板固定连接于第三电动推杆的输出端，压板的右端具有可供树苗主干穿过的开口。

进一步的，第三电动推杆相对下架板右端倾斜向下设置，倾斜角度为15-30°。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（一）本方案可以集行走、挖坑、植苗、填土和压实为一体，自动化程度高，减少人工劳动强度，提高植树造林的效率。

（二）减震器的设置可提高行走机构行进过程中的平稳性。

（三）滚珠丝杆直线模组和直线导轨的配合使用一方面可以使电机箱和旋转电机顺畅的进行上下移动，另一方面可确保挖坑时螺旋地钻钻头始终垂直于地面，保证了坑洞的质量。

（四）压实机构中第三电动推杆的倾斜设置一方面使得第二电动推杆的输出端收缩或伸长过程中带动连杆转动，进而带动摆臂转动的过程中，第三电动推杆不易对连杆或摆臂的转动造成阻碍，另一方面第三电动推杆输出端伸长带动压板压实填土的过程中，开口不易被树苗枝干所阻挠，树苗主干可伸入开口中，压实填土作业可顺利进行。

（五）填土机构中摆臂通过连杆进行控制，操作简单方便。

附图说明

图1为本发明的实施例一的立体结构示意图；

图2为本发明的实施例一的车轮和电机支架部分的立体结构示意图；

图3为本发明的实施例一的挖坑机构的立体结构示意图；

图4为本发明的实施例一的填土机构的立体结构示意图；

图5为本发明的实施例一的摆臂和连杆部分的立体结构示意图；

图6为本发明的实施例一的张合结构合拢时的立体结构示意图；

图7为本发明的实施例一的压实机构的立体结构示意图。

图中标号说明：

1行走机构、1-1车主架、1-1-1下架板、1-1-2支撑架、1-1-3上架板、1-2电机支架、1-3步进电机、1-4减震器、1-5车轮、1-6安装架；

2挖坑机构、2-1滚珠丝杆直线模组、2-2直线导轨、2-3电机箱、2-4旋转电机、2-5螺旋地钻钻头；

3机械手；

4填土机构、4-1第一电动推杆、4-2第二电动推杆、4-3连接板、4-4摆臂、4-5连杆；

5压实机构、5-1第三电动推杆、5-2压板、5-3开口。

具体实施方式

实施例一：

请参阅图1-7的一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置，它包括行走机构1、挖坑机构2、机械手3、填土机构4和压实机构5。

行走机构1上放置有树苗，行走机构1可在植树地面上水平移动；行走机构1包括车主架1-1、电机支架1-2、步进电机1-3、减震器1-4、车轮1-5和安装架1-6；电机支架1-2的数量为四个，电机支架1-2设于车主架1-1下端；步进电机1-3安装于电机支架1-2上，步进电机1-3用于为车轮1-5提供转动动力；减震器1-4设于电机支架1-2与车主架1-1之间；车轮1-5安装于步进电机1-3的输出端；安装架1-6设于车主架1-1左端。

车主架1-1包括下架板1-1-1和上架板1-1-3，下架板1-1-1可提供存放或安装水箱、控制箱等的空间；第一电动推杆4-1可拆卸连接于下架板1-1-1靠近右侧的下端；上架板1-1-3位于下架板1-1-1的上侧，上架板1-1-3的数量为两个，树苗放置在上架板1-1-3上，树苗放在上架板1-1-3；上架板1-1-3和下架板1-1-1之间固定连接有多个支撑架1-1-2；减震器1-4安装于电机支架1-2上端与下架板1-1-1下端之间；安装架1-6固定连接于下架板1-1-1左端。

挖坑机构2设于行走机构1左端，挖坑机构2可相对行走机构1进行纵向方向上的移动以对待植树点进行挖坑作业；挖坑机构2包括滚珠丝杆直线模组2-1、直线导轨2-2、电机箱2-3、旋转电机2-4和螺旋地钻钻头2-5；滚珠丝杆直线模组2-1固定连接于安装架1-6上，滚珠丝杆直线模组2-1为本领域技术人员所知的可推动电机箱2-3上下移动的直线运动模组；电机箱2-3安装于滚珠丝杆直线模组2-1上；直线导轨2-2的数量为两个，两个直线导轨2-2对称设置于电机箱2-3的前后两侧，直线导轨2-2与安装架1-6相固定，电机箱2-3与直线导轨2-2滑动连接；旋转电机2-4安装于电机箱2-3内，旋转电机2-4的输出端贯穿电机箱2-3底端并延伸至电机箱2-3下侧与螺旋地钻钻头2-5相固定，滚珠丝杆直线模组2-1和直线导轨2-2的配合使用一方面可以使电机箱2-3和旋转电机2-4顺畅的进行上下移动，另一方面可确保挖坑时螺旋地钻钻头2-5始终垂直于地面，保证了坑洞的质量。

机械手3设于行走机构1上，机械手3用于将树苗夹起栽入挖坑机构2挖好的树坑内；机械手3可拆卸连接于下架板1-1-1靠近右侧的上端，机械手3位于两个支撑架1-1-2之间，机械手3可进行360°转动。

填土机构4包括第一电动推杆4-1和张合结构，第一电动推杆4-1设于行走机构1下端，张合结构连接于第一电动推杆4-1的输出端。

张合结构可在平行于植树地面的水平方向上张开和合拢，张合结构的合拢用于对树坑进行填土作业。

张合结构包括第二电动推杆4-2、连接板4-3、摆臂4-4和连杆4-5；第一电动推杆4-1下端与连接板4-3上端可拆卸连接；第二电动推杆4-2固定连接于连接板4-3左端，第二电动推杆4-2的输出端贯穿连接板4-3并延伸至连接板4-3右侧；摆臂4-4的数量为两个，两个摆臂4-4分别转动连接于连接板4-3的前后两侧端；连杆4-5转动连接于连接板4-3的输出端与摆臂4-4靠近第一电动推杆4-1的侧端之间，螺旋地钻钻头2-5钻出树坑后，树坑周围布满土，此时，通过控制第二电动推杆4-2的输出端收缩带动连杆4-5转动，从而使得两个摆臂4-4相向转动（即向相互靠拢的方向转动），将树坑周围的土推到坑内，对树苗进行固定。

压实机构5设于行走机构1上并用于对填土进行压实；压实机构5包括第三电动推杆5-1和压板5-2；第三电动推杆5-1可拆卸连接于下架板1-1-1右端，第三电动推杆5-1的下端部位于两个摆臂4-4之间；压板5-2固定连接于第三电动推杆5-1的输出端，压板5-2的右端具有可供树苗主干穿过的开口5-3。

第三电动推杆5-1相对下架板1-1-1右端倾斜向下设置，倾斜角度为15-30°，第三电动推杆5-1的倾斜设置一方面使得第二电动推杆4-2的输出端收缩或伸长过程中带动连杆4-5转动，进而带动摆臂4-4转动的过程中，第三电动推杆5-1不易对连杆4-5或摆臂4-4的转动造成阻碍，另一方面第三电动推杆5-1输出端伸长带动压板5-2压实填土的过程中，开口5-3不易被树苗枝干所阻挠，树苗主干可伸入开口5-3中。

在行走机构1的牵引下到达指定造林地点后，滚珠丝杆直线模组2-1带动电机箱2-3和螺旋地钻钻头2-5沿直线导轨2-2下降，同时旋转电机2-4带动螺旋地钻钻头2-5旋转进行挖坑作业；挖坑作业完成后，行走机构1在步进电机1-3的驱动下前进合适距离；机械手3从上架板1-1-3上夹起树苗，并将其放入挖好的树坑中；第一电动推杆4-1的输出端伸长合适长度，随后第二电动推杆4-2的输出端收缩，通过连杆4-5带动两个摆臂4-4相向转动逐渐闭合从而将土填入树坑中，填好后第二电动推杆4-2的输出端伸长，通过连杆4-5带动两个摆臂4-4向相背离的方向转动逐渐张开恢复原位，第一电动推杆4-1收缩复位；第三电动推杆5-1的输出端伸出带动压板5-2将树坑中的土压实后，第三电动推杆5-1的输出端收缩复位，至此植树作业完成；行走机构1在步进电机1-3的驱动下前进至下一植树点进行植树作业。

实施例二：

行走机构1移动过程中，为使放置在上架板1-1-3上的树苗不易掉落，上架板1-1-3上设有用于存放单个树苗的放置盆或放置槽，放置盆或放置槽的数量为多个。

Claims (4)

1.一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置，其特征在于：包括行走机构（1）、挖坑机构（2）、机械手（3）、填土机构（4）和压实机构（5）；

行走机构（1）上放置有树苗，行走机构（1）可在植树地面上水平移动；

挖坑机构（2）设于行走机构（1）左端，挖坑机构（2）可相对行走机构（1）进行纵向方向上的移动以对待植树点进行挖坑作业；

机械手（3）设于行走机构（1）上，机械手（3）用于将树苗夹起栽入挖坑机构（2）挖好的树坑内；

填土机构（4）包括第一电动推杆（4-1）和张合结构，第一电动推杆（4-1）设于行走机构（1）下端，张合结构连接于第一电动推杆（4-1）的输出端；

张合结构可在平行于植树地面的水平方向上张开和合拢，张合结构的合拢用于对树坑进行填土作业；

压实机构（5）设于行走机构（1）上并用于对填土进行压实；

行走机构（1）包括车主架（1-1）、电机支架（1-2）、步进电机（1-3）、减震器（1-4）、车轮（1-5）和安装架（1-6）；

电机支架（1-2）的数量为四个，电机支架（1-2）设于车主架（1-1）下端；

步进电机（1-3）安装于电机支架（1-2）上，步进电机（1-3）用于为车轮（1-5）提供转动动力；

减震器（1-4）设于电机支架（1-2）与车主架（1-1）之间；

车轮（1-5）安装于步进电机（1-3）的输出端；

车主架（1-1）包括下架板（1-1-1）和上架板（1-1-3）；

第一电动推杆（4-1）可拆卸连接于下架板（1-1-1）靠近右侧的下端；

上架板（1-1-3）位于下架板（1-1-1）的上侧，上架板（1-1-3）的数量为两个，树苗放置在上架板（1-1-3）上；

上架板（1-1-3）和下架板（1-1-1）之间固定连接有多个支撑架（1-1-2）；

减震器（1-4）安装于电机支架（1-2）上端与下架板（1-1-1）下端之间；

安装架（1-6）固定连接于下架板（1-1-1）左端；

机械手（3）可拆卸连接于下架板（1-1-1）靠近右侧的上端，机械手（3）位于两个支撑架（1-1-2）之间；

挖坑机构（2）包括滚珠丝杆直线模组（2-1）、直线导轨（2-2）、电机箱（2-3）、旋转电机（2-4）和螺旋地钻钻头（2-5）；

滚珠丝杆直线模组（2-1）固定连接于安装架（1-6）上；

电机箱（2-3）安装于滚珠丝杆直线模组（2-1）上；

直线导轨（2-2）的数量为两个，两个直线导轨（2-2）对称设置于电机箱（2-3）的前后两侧，直线导轨（2-2）与安装架（1-6）相固定，电机箱（2-3）与直线导轨（2-2）滑动连接；

旋转电机（2-4）安装于电机箱（2-3）内，旋转电机（2-4）的输出端贯穿电机箱（2-3）底端并延伸至电机箱（2-3）下侧与螺旋地钻钻头（2-5）相固定。

2.根据权利要求1所述的一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置，其特征在于：张合结构包括第二电动推杆（4-2）、连接板（4-3）、摆臂（4-4）和连杆（4-5）；

第一电动推杆（4-1）下端与连接板（4-3）上端可拆卸连接；

第二电动推杆（4-2）固定连接于连接板（4-3）左端，第二电动推杆（4-2）的输出端贯穿连接板（4-3）并延伸至连接板（4-3）右侧；

摆臂（4-4）的数量为两个，两个摆臂（4-4）分别转动连接于连接板（4-3）的前后两侧端；

连杆（4-5）转动连接于连接板（4-3）的输出端与摆臂（4-4）靠近第一电动推杆（4-1）的侧端之间。

3.根据权利要求2所述的一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置，其特征在于：压实机构（5）包括第三电动推杆（5-1）和压板（5-2）；

第三电动推杆（5-1）可拆卸连接于下架板（1-1-1）右端，第三电动推杆（5-1）的下端部位于两个摆臂（4-4）之间；

压板（5-2）固定连接于第三电动推杆（5-1）的输出端，压板（5-2）的右端具有可供树苗主干穿过的开口（5-3）。

4.根据权利要求3所述的一种用于毛白杨深栽造林的全自动植树装置，其特征在于：第三电动推杆（5-1）相对下架板（1-1-1）右端倾斜向下设置，倾斜角度为15-30°。

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