CN114303555A - 一种水稻冠层下花粒肥对行追施机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，包括机体以及设于机体上的排肥部件、控制部件、对行部件和探测部件，所述排肥部件设于机体的前进方向上，用于向水稻冠层下近地面施肥；所述控制部件设于机体上，且与排肥部件连接，用于控制排肥部件的排肥量；所述对行部件设置于排肥部件下方，且分别连接控制部件和排肥部件，用于带动排肥部件左右移动，以更精准地对准水稻根部施肥；所述探测部件设于对行部件上，且随着对行部件的移动而移动，用于探测排肥部件与水稻之间的距离，并将距离数据上传到控制部件；所述控制部件根据获取的距离数据判断是否需要控制对行部件移动，以及判断对行部件移动的距离，从而带动排肥部件移动，实现精准施肥。

Description

一种水稻冠层下花粒肥对行追施机

技术领域

本发明涉及农业器械的技术领域，更具体地，涉及一种水稻冠层下花粒肥对行追施机。

背景技术

水稻是我国三大粮食作物之一。根据现代农业研究，按水稻生长时期的不同，以及水稻 的营养状况不同，施加相应阶段的肥料，有助于提高肥料利用率和提高作物产量。

其中，按水稻生长周期施加不同的肥料，可按先后顺序分为基肥、分蘖肥、穗肥和粒肥。 国内外学者的相关研究指出，水稻对基肥和分蘖肥吸收利用率较低，对穗肥和粒肥回收效率 较高。在水稻生长过程中适当施加穗粒肥有利于提高水稻的最终产量。

传统的地表追肥作业主要以人工撒肥为主，具有行走不方便、播撒不均匀，并且劳动强度大、效率低和人力成本高等不足。现代农业主要以机械化的农业操作为主。根据我国农业农村部2021年发布的《2020年全国农业机械化发展统计公报》，全国水稻2020年耕种收综合机械化率为84.35%，较2015年末提高了6.23个百分点。但是目前国内水稻用的施肥机械还具有农机、农艺技术的融合研究不紧密，品种、栽培和装备配套不完善，种养方式、产后加工与机械化生产不协调等不足，因此有必要对现有的农业机械进行改进，以更好地配合农业人员使用。

目前，对水稻施加穗粒肥的追肥方式主要有圆盘撒施、无人机撒施等追肥方式，但由于 水稻生长后期植株较高，也存在水稻叶片交错封行的现象，因此上述两种施肥方式容易将肥 料撒施于水稻冠层之上，导致不能精准近地面施肥和提高肥料的利用率。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种水稻冠层下花粒肥对行 追施机，用于解决如何近地面施肥，提高施肥利用率的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，包括机体以及设于机体上的排肥部件、控制部件、 对行部件和探测部件，

所述排肥部件设于机体的前进方向上，用于向水稻冠层下近地面施肥；

所述控制部件设于机体上，且与排肥部件连接，用于控制排肥部件的排肥量；

所述对行部件设置于排肥部件下方，且分别连接控制部件和排肥部件，用于带动排肥部 件左右移动，以更精准地对准水稻根部施肥；

所述探测部件设于对行部件上，且随着对行部件的移动而移动，用于探测排肥部件与水 稻之间的距离，并将距离数据上传到控制部件；

所述控制部件根据获取的距离数据判断是否需要控制对行部件移动，以及判断对行部件 移动的距离，从而带动排肥部件移动，实现精准施肥。

本技术方案中，通过控制部件控制排肥部件的排肥量，可实现稳定均匀地排出肥料，并 使排肥的速度与机体行进的速度对应。通过探测部件探测排肥部件与水稻之间的距离，以更 精准地对水稻根部进行施肥，提高水稻对肥料的吸收效率，从而可以提高水稻的产量。控制 部件通过预先加载的程序，智能化调控对行部件的移动距离，从而实现自动化对准农作物施 肥，更符合用户所需。

进一步地，本发明的追施机并不仅限于对水稻进行施肥，同理地，也可以对行间距离相 对比较稳定的其他农作物进行施肥。其中，排肥部件与农作物之间的优选距离可以预先储存 在控制部件内，控制部件通过比较储存的距离数据与探测部件实际测得的距离数据，即可判 断对行部件是否需要移动，以及所需移动的距离。

进一步地，所述机体为可以在田间行走的机器，用于提供支撑和驱动。具体地，可以为 田间拖拉机或农业工具车。

进一步地，所述探测部件内设有探测传感器，用于探测排肥部件与农作物之间的距离远 近。

在其中一个实施例中，所述排肥部件包括排肥箱、伺服电机和排肥管，

所述排肥箱设置于机体上，且排肥箱的底部设有排肥口，排肥口上设有排肥轴，用于封 堵或打开排肥口；

所述伺服电机设于排肥箱上，且分别连接排肥轴与探测部件，用于带动排肥轴转动，所 述排肥轴在转动过程中活动性打开排肥口，以排出肥料；

所述排肥口的下方设置有排肥管，所述排肥管与对行部件连接，且沿对行部件延伸至水 稻冠层下近地面位置处，用于向水稻根部排出肥料。

进一步地，排肥管包括多组，每组排肥管可以设置为对应给相邻的两行农作物施肥，也 可以设置为给最接近的一行农作物施肥。进一步，排肥管可以设置为在出口端部的长度可以 调节，以便于调整排肥管的排肥高度。

在其中一个实施例中，所述排肥管至少部分为可伸缩结构，所述对行部件移动时，带动 排肥管伸缩移动，以更精准地对准水稻根部。

在其中一个实施例中，所述可伸缩结构设于排肥管的转角位置处，或设于排肥口位置处， 并连接排肥口和排肥管。

具体地，排肥管的可伸缩结构可以理解为软管，软管可在一定范围内进行伸缩，以便于 进行左右移动。

在其中一个实施例中，所述伺服电机与控制部件连接，并通过控制部件控制转速；所述 伺服电机的转速越快，则排肥轴的转动也越快，排出肥料的速度也越快，从而实现更均匀地 排出肥料。

在其中一个实施例中，所述排肥部件还包括固定架，所述固定架安装于机体上，所述排 肥箱安装于固定架上。

在其中一个实施例中，所述对行部件包括横杆、纵杆和驱动装置，

所述驱动装置设于排肥部件的下方，且与控制部件连接；

所述横杆与驱动装置活动连接，并通过驱动装置带动，进行左右移动；

所述纵杆设于横杆的下方，且与排肥管一一对应，用于引导排肥管延伸至水稻冠层下近 地面位置处，且所述排肥管随着横杆的移动而移动，以对水稻的根部进行精准施肥；所述探 测部件固定于其中一纵杆上，所述探测部件通过探测与水稻之间的距离，即可获得排肥管与 水稻之间的距离。

在其中一个实施例中，所述驱动装置包括丝杆电机、导轨和滑块，

所述导轨固定于排肥部件上，所述滑块与横杆固定连接；所述丝杆电机固定于导轨上， 且与控制部件连接，用于驱动导轨转动；所述滑块设置于导轨上，且随着导轨的转动而向左 或向右移动，从而带动横杆向左或向右移动。

在其中一个实施例中，所述丝杆电机为丝杆电机，所述导轨包括电动丝杆导轨和辅助导 轨，所述辅助导轨设于电动丝杆导轨的上侧或下侧，所述丝杆电机设于电动丝杆导轨上，用 于驱动电动丝杆导轨转动；

所述滑块包括第一滑块和第二滑块，所述第一滑块设于电动丝杆导轨上，且随着电动丝 杆导轨的转动而向左或向右移动，所述第二滑块设于辅助导轨上，用于在辅助导轨上移动；

所述横杆上设有连接板，所述连接板的一端部与第一滑块固定连接；另一端部与第二滑 块固定连接，所述连接板随着第一滑块的移动，而带动第二滑块移动，从而带动连接板上的 横杆移动，所述竖杆随着横杆的移动而移动，并带动设于竖杆上的排肥管移动。

通过设置辅助导轨和第二滑块，可以更好地带动横杆移动，使横杆移动更平稳、快速， 从而使得排肥管的移动更平稳、快速。

在其中一个实施例中，所述控制部件内设有CPS模块，用于实时获取机体行进的速度， 并根据机体的行进速度调节所述伺服电机的转速，从而调节排肥轴活动性打开排肥口的速度， 实现更均匀排肥。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过探测部件自动探测排肥部件与水稻之间的距离远近，通过控制部件自动接收 探测部件发出的信号，并调控对行部件的移动以及排肥部件的排肥量，具有自动对行、可实 现水稻穗粒期冠层下近地面施肥、排肥量可调控、自动化程度高的有益效果。

附图说明

图1为本发明的轴测图。

图2为本发明的正视图。

图3为固定架的结构示意图。

图4为排肥部件的结构示意图。

图5为排肥轴与伺服电机连接的结构示意图。

图6为对行部件的结构示意图。

图7为图6中A部分的放大图。

图8为排肥管设置在农作物之间的示意图。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例， 附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说， 附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本实施例中，需要理解的是，术语“底部”、“水平”、“竖直”、“一侧”、“另一侧”、“上”、 “下”、“对称”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于 描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造 和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式 均可为通过现有技术中常用的螺钉固定方式，因此，在本实施例中不在详述。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例公开了一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，包括机体以及 设置于机体上的排肥部件1、对行部件2、探测部件3和控制部件4。其中，本实施例的机体 为拖拉机5。

进一步地，排肥部件1、对行部件2、探测部件3设置在拖拉机5的前进方向上，且排肥 部件1、对行部件2、探测部件3沿拖拉机5的竖直方向从上到下依次设置。具体地，排肥部件1和对行部件2分别与拖拉机5固定连接，探测部件3与对行部件2固定连接，且设置在 对行部件2的底部，用于探测水稻的距离。

进一步地，排肥部件1、对行部件2和探测部件3分别与控制部件4通过电路连接，控制部件4内预先加载有相关程序，以便智能化控制排肥部件1均匀排出排料、控制对行部件2自动调整排肥的位置、以及控制探测部件3检测排肥部件1与水稻之间的距离。

如图3、图4和图5所示，进一步地，排肥部件1包括固定架11、排肥箱12、伺服电机13和排肥管14，固定架11与拖拉机5固定连接，排肥箱12设置于固定架11上，并于固定 架11固定连接，伺服电机13固定于排肥箱12的侧面上，排肥箱的底部设有排肥口，排肥口 上设有可封堵或打开排肥口的排肥轴15，排肥轴15与伺服电机13连接，并通过伺服电机13 带动进行转动，排肥轴15在转动过程中活动性打开排肥口，从而排出肥料。当伺服电机13 的转速越快，排肥轴15的转动也越快，则肥料从排出口排出的速度也越快。通过控制伺服电 机13的转速，即可控制排肥轴15排出肥料的速度，实现均匀排肥。排肥管14设于排肥口的 下方，用于将排出的肥料引导至水稻的根部，实现精准排肥。

进一步地，本实施例中，排肥管14设有多根，排肥轴15上对应设有多个出口，排肥管 14的一端部与出口一一对应，另一端部延伸至水稻冠层下近地面位置处，且位于两行水稻之 间，用于向与其相邻的两行水稻施肥。具体地，相邻的两排肥管14之间可以设置为间隔两行 水稻，以便使得每行水稻都能得到均匀施肥。

进一步地，排肥管14在近地面的一端部的长度可调节。具体地，可以设置为可伸缩的结 构，以便更好地调整排肥的高度。

如图2、图6和图7所示，对行部件2设于排肥部件1下方，且与排肥部件1固定连接，对行部件2包括横杆22、纵杆和驱动装置21，其中，驱动装置21设置于排肥部件1上，横 杆22与驱动装置21连接，并通过驱动装置21驱动，进行左右移动；纵杆与横杆22连接， 并设于横杆22的下方，用于引导排肥部件1的排肥管延伸至水稻冠层下近地面位置处。

其中，驱动装置21包括丝杆电机211、导轨和滑块，其中，导轨安装于排肥部件1上，包括电动丝杆导轨212和辅助导轨23，丝杆电机211安装于电动丝杆导轨212的一侧，用于驱动电动丝杆导轨212转动。所述滑块包括第一滑块213和第二滑块231，其中第一滑块213与电动丝杆导轨212连接，并通过电动丝杆导轨212的转动，进行左右移动；第二滑块231 与辅助导轨23连接，并在辅助导轨23上进行左右移动。具体地，第一滑块213上设置有连 接板24，横杆22安装于连接板24上，并通过连接板24与第一滑块213连接，从而与电动 丝杆导轨212。进一步地，第二滑块231与连接板24连接，第一滑块213带动连接板24移 动的同时，也带动第二滑块231在辅助导轨23上移动，从而更好地带动横杆进行左右移动， 而由于排肥部件1的排肥管与竖杆221连接，横杆移动的同时，也带动竖杆221移动，最终 带动排肥管左右移动，以更精准地对水稻进行施肥。

进一步地，探测部件3设置在对行部件2的竖杆221底部，且与竖杆221固定连接，探测部件3通过内部的探测传感器起探测作用，探测部件3随着对行部件2的移动而移动，且探测部件3在随着拖拉机5向前进方向移动过程中，探测与水稻之间的距离，并将信号反馈给控制部件4，通过控制部件4做出进一步行动指令。

如图2和图8所示，具体地，排肥管14在优选情况下，位于相邻两行水稻的中间，且排 肥管14之间间隔两行水稻设置，以实现每组排肥管14为相邻的两行水稻施肥。当拖拉机5 行进过程中有偏移，则会导致排肥管14距离其中一行水稻过近，而距离另一行水稻过远，从 而导致施肥不均匀。通过设置探测部件3，探测部件3则会探测相邻两行水稻的距离远近， 并将信号传输给控制部件4，控制部件4通过比较预先储存的距离数据与探测部件3实际测 得的距离数据，判断出对行部件是否需要移动，以及移动的距离；当控制部件控制对行部件 移动时，则排肥管14随着对行部件的移动而移动，回到相邻两行水稻的中间附近，以实现均 匀施肥。

具体地，排肥管14至少部分为软管，具有弹性可伸缩的功能，以便进行左右移动。

优选地，控制部件4内置GPS模块，可测得实时拖拉机5的行进速度，并根据拖拉机5的行进速度，控制排肥部件1的伺服电机13转速，从而改变排肥箱12的单位排肥量。

具体地，本发明的工作原理为：

在追施机工作前，将程序加载到控制部件4的控制板中，也可外接上位机即时更改相关 程序，程序包括对排肥部件1的排肥量控制、对对行部件2响应速度的调整、以及对行部件 1中丝杆电机211的控制、对探测部件3的数据读取和转译等。

然后，由拖拉机5提供动力，使得对行部件随着拖拉机5的移动而移动，此时排肥部件 1的排肥管14设置在农作物的行间。

当拖拉机5在农作物行间前行时，在拖拉机5行走路径发生偏移时，探测部件3探测与 农作物之间的距离，控制部件4读取探测部件3发出的信号，并通过设定程序控制对行部件 2的丝杆电机211工作，从而使对行部件2的横杆22左右移动，实现始终保持排肥管14在农作物的两行中间附近，实现精准施肥。

根据设定的程序，控制部件4在输入的拖拉机5行进速度下，调控排肥部件1的伺服电 机转速，使作业区域的施肥量可控可调，并实现精准施肥，实现排肥部件1的稳定可变施肥。 另外，还可增设测速传感器，以检测拖拉机5的行进速度，通过自动化程序控制排肥部件1 的排肥量，实现变量施肥。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是 对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，包括机体以及设于机体上的排肥部件、控制部件、对行部件和探测部件，其特征在于，

所述排肥部件设于机体的前进方向上，用于向水稻冠层下近地面施肥；

所述控制部件设于机体上，且与排肥部件连接，用于控制排肥部件的排肥量；

所述对行部件设置于排肥部件下方，且分别连接控制部件和排肥部件，用于带动排肥部件左右移动，以更精准地对准水稻根部施肥；

所述探测部件设于对行部件上，且随着对行部件的移动而移动，用于探测排肥部件与水稻之间的距离，并将距离数据上传到控制部件；

所述控制部件根据获取的距离数据判断是否需要控制对行部件移动，以及判断对行部件移动的距离，从而带动排肥部件移动，实现精准施肥。

2.根据权利要求1所述的一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，其特征在于，所述排肥部件包括排肥箱、伺服电机和排肥管，

所述排肥箱设置于机体上，且排肥箱的底部设有排肥口，排肥口上设有排肥轴，用于封堵或打开排肥口；

所述伺服电机设于排肥箱上，且分别连接排肥轴与探测部件，用于带动排肥轴转动，所述排肥轴在转动过程中活动性打开排肥口，以排出肥料；

所述排肥口的下方设置有排肥管，所述排肥管与对行部件连接，且沿对行部件延伸至水稻冠层下近地面位置处，用于向水稻根部排出肥料。

3.根据权利要求2所述的一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，其特征在于，所述排肥管至少部分为可伸缩结构，所述对行部件移动时，带动排肥管伸缩移动，以更精准地对准水稻根部。

4.根据权利要求3所述的一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，其特征在于，所述可伸缩结构设于排肥管的转角位置处，或设于排肥口位置处，并连接排肥口和排肥管。

5.根据权利要求2所述的一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，其特征在于，所述伺服电机与控制部件连接，并通过控制部件控制转速；所述伺服电机的转速越快，则排肥轴的转动也越快，排出肥料的速度也越快，从而实现更均匀地排出肥料。

6.根据权利要求2所述的一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，其特征在于，所述排肥部件还包括固定架，所述固定架安装于机体上，所述排肥箱安装于固定架上。

7.根据权利要求2所述的一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，其特征在于，所述对行部件包括横杆、纵杆和驱动装置，

所述驱动装置设于排肥部件的下方，且与控制部件连接；

所述横杆与驱动装置活动连接，并通过驱动装置带动，进行左右移动；

所述纵杆设于横杆的下方，且与排肥管一一对应，用于引导排肥管延伸至水稻冠层下近地面位置处，且所述排肥管随着横杆的移动而移动，以对水稻的根部进行精准施肥；所述探测部件固定于其中一纵杆上，所述探测部件通过探测与水稻之间的距离，即可获得排肥管与水稻之间的距离。

8.根据权利要求7所述的一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，其特征在于，所述驱动装置包括丝杆电机、导轨和滑块，

所述导轨固定于排肥部件上，所述滑块与横杆固定连接；所述丝杆电机固定于导轨上，且与控制部件连接，用于驱动导轨转动；所述滑块设置于导轨上，且随着导轨的转动而向左或向右移动，从而带动横杆向左或向右移动。

9.根据权利要求8所述的一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，其特征在于，所述丝杆电机为丝杆电机，所述导轨包括电动丝杆导轨和辅助导轨，所述辅助导轨设于电动丝杆导轨的上侧或下侧，所述丝杆电机设于电动丝杆导轨上，用于驱动电动丝杆导轨转动；

所述滑块包括第一滑块和第二滑块，所述第一滑块设于电动丝杆导轨上，且随着电动丝杆导轨的转动而向左或向右移动，所述第二滑块设于辅助导轨上，用于在辅助导轨上移动；

所述横杆上设有连接板，所述连接板的一端部与第一滑块固定连接；另一端部与第二滑块固定连接，所述连接板随着第一滑块的移动，而带动第二滑块移动，从而带动连接板上的横杆移动，所述竖杆随着横杆的移动而移动，并带动设于竖杆上的排肥管移动。

10.根据权利要求2所述的一种水稻冠层下花粒肥对行追施机，其特征在于，所述控制部件内设有CPS模块，用于实时获取机体行进的速度，并根据机体的行进速度调节所述伺服电机的转速，从而调节排肥轴活动性打开排肥口的速度，实现更均匀排肥。

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