CN114673157A - 防沙草方格自动铺设装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防沙草方格自动铺设装置，包括机架、用于对沙土进行平整的平沙模块、用于储存输送草料的储料输料模块、用于抓取草料的送料模块、用于将抓取后的草料压入沙土的压草模块和用于行走的行进模块；平沙模块设置在机架的前端底部，储料输料模块设置在机架上部，送料模块设置在所述储料输料模块的储料口后方位置，压草模块固定在机架后端，行走模块设置于机架的两侧底部。本发明实现了机械化，降低了人工劳动强度；将各个机械机构集成一体化，减少设备数量，降低成本；解决了特殊恶劣天气条件下人工无法保证草方格铺设质量以及随之产生的安全性和可靠性问题。

Description

防沙草方格自动铺设装置

技术领域

本发明属于环境修复技术领域，涉及一种集麦草储料——上料——铺草——播种——整沙覆沙为一体的多功能草方格自动铺设装置。

背景技术

铺设草方格是治理这类地区荒漠化的有效手段，目前主要依靠人工方式完成。通常先把麦草竖直平铺在沙漠表面，用铁锹将麦草轧入沙中，留麦草的1/3或一半自然竖立在四边，拢沙固定后，在草方格中间撒上草籽。这种人工铺设草方格的方式不仅工作效率低，劳动强度大，而且受空气干燥、日照强度高、风沙频起的野外恶劣环境条件影响，一方面严重损害身体健康，另一方面也大大影响作业进度。

考虑到当前人工铺设草方格效率低下问题以及铺设过程可能出现安全隐患，发明一款草方格铺设系统来代替人工铺设草方格，以提高草方格铺设效率。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明目的在于提供了防沙草方格自动铺设装置，能够实现沙土平整、草风格铺设和草种播撒等功能，降低人工劳动强度，提高作业效率。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

防沙草方格自动铺设装置，包括机架，包括用于对沙土进行平整的平沙模块、用于储存输送草料的储料输料模块、用于抓取草料的送料模块、用于将抓取后的草料压入沙土的压草模块和用于行走的行进模块；

所述平沙模块设置在机架的前端底部，所述储料输料模块设置在机架上部，所述送料模块设置在所述储料输料模块的储料口后方位置，所述压草模块固定在机架后端，所述行走模块设置于所述机架的两侧底部。

还包括用于在压草时进行播种的播种模块；所述撒种模块安装在所述压草模块的上方。

进一步地，上述储料输料模块、压草模块和撒种模块的数量分别为两个，每组机构包括一个储料输料模块、一个压草模块和一个撒种模块形成一套机构，两组机构分别位于所述机架的左半部和右半部。

进一步地，上述平沙模块包括提升装置、第一电机、皮带、平沙板和螺旋松土轮；所述第一电机固定在机架上，所述螺旋松土轮的一端通过所述皮带与所述第一电机连接，所述平沙板固定在所述螺旋松土轮上；

所述提升装置包括推杆机构、连杆和转子支架；所述螺旋松土轮的一端通过所述转子支架铰接在机架上，所述螺旋松土轮的另一端通过推杆机构和连杆连接在机架上。

进一步地，上述储料输料模块包括翻转板、联轴器、第二电机、丝杠、丝杠滑块、伸缩机构、推板、防护罩和滑块；

所述丝杠的一端通过所述联轴器与所述第二电机连接，所述第二电机固定于机架上，所述丝杠的另一端固定于机架上，所述丝杠滑块设置于所述丝杠上；所述伸缩机构的一端与所述丝杠连接，所述伸缩机构的另一端与所述推板连接；所述防护罩采用可伸缩的，一端为自由端与所述推板固连，另一端为固定端且固定于所述丝杠上；所述防护罩的固定端垂直设置有两个滑道，所述滑道上分别设置有两个所述滑块；所述翻转板的一端固定于所述滑块上，另一端固定于所述防护罩上。

进一步地，上述储料输料模块还包括检测所述挡板前方是否还有草料的红外传感器，所述红外传感器设置于所述挡板上。

进一步地，上述送料模块包括固定连杆、轮轴、合页、可动挡板和扭簧；

所述轮轴两端固定在机架上，所述轮轴上手爪机构；所述固定连杆的一端与所述机架连接，另一端与所述手爪机构连接；所述可动挡板通过所述合页固定在机架上，所述合页内安装有所述扭簧。

进一步地，上述压草模块包括第一铰接支座、推杆机构、第二铰接支座、连杆、压轮、压轮固定套、压轮轴和覆沙板；

所述固定套与压轮通过螺栓固定，所述压轮固定套通过顶丝固定在所述压轮轴上，所述压轮轴的两端固定有所述连杆，所述推杆机构的伸缩端利用所述第二铰接支座连接至所述连杆的中部，所述推杆机构的支点端通过所述第一铰接支座铰接在机架上；两块覆沙板呈前宽后窄的锥形通过斜杆与所述连杆固定。

进一步地，上述行进模块采用履带行走机构。

进一步地，上述播种模块包括料仓、皮带轮、第三电机、皮带、播撒滚轮和轮轴；

所述第三电机通过所述皮带和皮带轮带动所述轮轴转动，所述轮轴(5.6) 上固定有所述播撒滚轮，所述播撒滚轮固定于所述料仓的出料口。

本发明的有益效果：

(1)本发明公开了防沙草方格自动铺设装置，实现了机械化，降低了人工劳动强度；将各个机械机构集成一体化，减少设备数量，降低成本；解决了特殊恶劣天气条件下人工无法保证草方格铺设质量以及随之产生的安全性和可靠性问题。

(2)本发明公开了防沙草方格自动铺设装置，采用履带行进，可以保证在沙土地面稳定前进；采用传感器识别技术，可对草料和地表进行测量，判断是否存在草料和压轮深度，以调整推进深度和压轮深度；利用轮爪型机构模拟人手的抓草动作，使得抓取出的草料即可以保证呈水平状态，又可通过调节手爪外型来控制每次抓取草料的数量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明平沙模块的结构示意图；

图4是本发明储料输料模块的结构示意图；

图5是本发明储料输料模块后侧部分示意图；

图6是本发明送料模块的结构示意图；

图7是本发明送料模块中草料抓取机构的结构示意图；

图8是本发明播种模块的结构示意图；

图9为本发明播种模块的结构示意图；

图10为本发明播种模块中播撒滚轮和轮轴的结构示意图。

图中，

1平沙模块，2储料输料模块,3送料模块，4压草模块，5播种模块，6 行进模块；

1.1推杆机构，1.2连杆，1.3第一电机，1.4皮带，1.5平沙板，1.6螺旋松土轮，1.7转子支架；

2.1翻转板，2.2联轴器，2.3第二电机，2.4丝杠，2.5丝杠滑块，2.6 伸缩机构，2.7推板，2.8防护罩，2.9滑块，2.10红外传感器，2.11导轨滑块机构；

3.1固定连杆，3.2轮轴，3.3合页3.4可动挡板，3.5扭簧，3.6手爪，3.7外法兰盘，3.8连杆，3.9固定偏心轮，3.10内法兰盘；

4.1第一铰接支座，4.2推杆机构，4.3第二铰接支座，4.4连杆，4.5压轮，4.6压轮固定套，4.7压轮轴，4.8覆沙板；

5.1料仓，5.2皮带轮，5.3第三电机，5.4皮带，5.5播撒滚轮，5.6轮轴。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

结合附图对本发明进行详述，具体如下：

如图1图2为本系统的结构示意图，将该机构分为平沙模块1、储料输料模块2、送料模块3、压草模块4、播种模块5和行进模块6；

平沙模块1固定在机架的最前端，预先对沙土进行平整；储料输料模块2 固定在机架上部，用来储存输送草料；送料模块3安装在储料输料模块2的储料口后方位置，抓草料；压草模块4固定在机架最后端，将抓取后的草料压入沙土；撒种模块5安装在压草模块4上方，可以在压草同时进行播种；行走模块6则通过机架安装在装置最下方，起到行进和承接上述五个模块的作用。

如图3所示为平沙模块1的侧视图，机器行进至工作场地后，推杆机构 1.1开始伸长，并经由连杆1.2推动转子支架1.8绕铰接点转动。转子支架 1.7上的螺旋松土轮1.6压入地面，转子支架1.7上装有红外传感器，可以对螺旋松土轮1.6压入沙土的深度进行测量，当螺旋松土轮1.6压入沙土适当深度时推杆机构1.1停止运动。在草方格铺设过程中，控制器根据地形变化随时调整压入深度。第一电机1.3通过螺栓固定在机架上，在推杆机构1.1 伸长的过程中，第一电机1.3同时开始启动，通过皮带1.4和皮带轮带动螺旋松土轮1.6转动，进行松土。螺旋松土轮1.6后方通过螺栓连接平沙板1.5，螺旋松土轮1.6扫过地面后，平沙板1.5可以对地面进行平整。

草方格铺设系统进入工作环境后，平沙模块1开始工作，同时草料运输模块2开始将草料向抓取模块3传输。

如图4、图5所示，丝杠机构通过螺栓固定在机架上，左端利用联轴器 2.2与第二电机2.3连接，丝杠机构上的丝杠滑块2.5连接连杆伸缩机构2.6 后端，连杆伸缩机构2.6前端连接推板2.7。连杆伸缩机构2.6上方覆盖可伸缩防护罩2.8，防护罩2.8的第一节和最后一节分别用螺栓固定在机架和推板 2.7上。起始状态时，连杆机构2.5和防护罩2.8处于收缩状态，推板2.7位于最后方。开始工作后，随着抓取模块3将草料抓出，第二电机2.3正向转动，通过联轴器2.2带动丝杠2.4转动，可动丝杠滑块2.5向左移动，使连杆伸缩机构2.6向外伸长，带动推板2.7前移，使推板前的草料始终保持充足紧实。可伸缩防护罩2.8也随推板运动被拉长。输送模块3两侧安装有红外传感器2.10，用来检测挡板2.7前方是否还有草料。当检测到推板2.7前方没有草料时，系统驱动第二电机2.3反向转动，丝杠滑块2.5之间的距离增大，连杆伸缩机构2.6收缩，推板2.7后移，上方草料逐渐下落至挡板2.7 前方，补充草料。待挡板2.7前的草料充足后，第二电机2.3正转，重复送料步骤。随仓内草料逐渐减少，推板2.7每次退回的距离也不断增大。可伸缩防护罩2.8第三节位置连接翻转板2.1，翻转板2.1另一端连接导轨上的滑块2.9，当推板2.7退回至第三节可伸缩防护罩2.8时，会带动翻转板2.1逐渐竖直，使位于翻转板2.1上的草料可以顺利掉落至推板2.7前。

在储料输料模块2的正前方是送料模块3，草料被输送模块2推送至抓取模块3后，抓取模块3负责将草料定时定量抓出并整理。

如图6和图7所示，电机通过皮带驱使轮轴3.2旋转，轮轴3.2上固定的草料抓取机构的外法兰盘3.7也随之转动，草料抓取机构的固定偏心轮3.9 用螺栓通过固定连杆3.1与机架固连，不会随轮轴3.2转动。固定偏心轮3.9 和轮轴3.2之间装有轴承，使二者可以相对转动。工作时，外法兰盘3.7旋转，带动其上的手爪3.6绕轴旋转，当手爪3.6随外法兰盘3.7转动至固定偏心轮3.9的近心端时，在连杆3.8牵动下手爪3.6将伸至最远；同理，当手爪3.6随外法兰盘3.7转动至固定偏心轮3.9的远心端时，在连杆3.8作用下手爪3.6将回收至最里端。该收缩过程即可完成人手的抓草过程。可动挡板3.4用螺栓通过合页3.3固定在机架上，合页3.3内部安装扭簧3.5，使可动挡板3.4正常状态下不会打开，当手爪3.6钩住草料并外抓时，向外的抓力使可动挡板3.4克服扭簧弹力而打开，草料顺利被抓出。抓出后，可动挡板3.4在扭簧3.5的作用下自动关闭。

送料模块3抓取草料后，将其放置在传送带上传送至地面，由后续的压草机构4压入沙土中。

如图8所示，用螺栓将压轮固定套4.6与压轮4.5固定，压轮固定套4.6 用顶丝固定在压轮轴4.7上，压轮轴4.7两端固定连杆4.4。推杆机构4.2的伸缩端利用第二铰接支座4.3连接至连杆4.4的中部，另一端利用第一铰接支座4.1铰接在机架上。非工作状态下，推杆机构4.2处于伸长状态，压轮 4.5升起，不会与地面接触。系统进入沙地后。推杆机构4.2收缩，压轮4.5 绕铰接点旋转下落，深入沙土里。在两端连杆4.4上装有红外传感器，用于测量与地面的垂直距离，以调整压轮压入沙土的深度，保证草料被压入沙土后露出1/3竖立。后方焊接的覆沙板4.8插入草料两旁的沙土中，两块覆沙板4.8呈前宽后窄的锥形，随着系统向前移动，覆沙板4.8之间的距离越来越窄，压轮4.5碾过后，两旁沙子利用覆沙板4.8被收拢到中间草料根部，扶正草料。

在储料输料模块2、送料模块3以及压草机构4协作铺设草方格的同时，播种模块5播撒草种。

如图9和图10所示，工作时，第三电机5.3通过皮带5.4和皮带轮5.2 带动轮轴5.6转动，同时轮轴5.6上固定的播撒滚轮5.5旋转。旋转过程中，料仓5.1中的草种在重力作用下堆积到播撒滚轮5.5的锥形凹槽中，随播撒滚轮5.5转动到达出料口，并在重力作用下播撒出去，将草种落在草料周围。

在上述五个模块工作的同时，行进机构6带动系统前进，使草方格边线被持续压出。协同工作下，草方格铺设系统在工作时将一次铺设下两组草料，在指定范围内沿某一方向铺设完毕后，草方格铺设系统将会沿垂直方向再次进行铺设，两个方向铺设出的草料交叉，即可形成一个完整的草方格。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.防沙草方格自动铺设装置，包括机架，其特征在于：包括用于对沙土进行平整的平沙模块(1)、用于储存输送草料的储料输料模块(2)、用于抓取草料的送料模块(3)、用于将抓取后的草料压入沙土的压草模块(4)和用于行走的行进模块(6)；

所述平沙模块(1)设置在机架的前端底部，所述储料输料模块(2)设置在机架上部，所述送料模块(3)设置在所述储料输料模块(2)的储料口后方位置，所述压草模块(4)固定在机架后端，所述行走模块(6)设置于所述机架的两侧底部。

2.根据权利要求1所述的防沙草方格自动铺设装置，其特征在于：还包括用于在压草时进行播种的播种模块(5)；所述撒种模块(5)安装在所述压草模块(6)的上方。

3.根据权利要求2所述的防沙草方格自动铺设装置，其特征在于：所述储料输料模块(2)、压草模块(4)和撒种模块(5)的数量分别为两个，每组机构包括一个储料输料模块(2)、一个压草模块(4)和一个撒种模块(5)形成一套机构，两组机构分别位于所述机架的左半部和右半部。

4.根据权利要求3所述的防沙草方格自动铺设装置，其特征在于：所述平沙模块(1)包括提升装置、第一电机(1.3)、皮带(1.4)、平沙板(1.5)和螺旋松土轮(1.6)；所述第一电机(1.3)固定在机架上，所述螺旋松土轮(1.6)的一端通过所述皮带(1.4)与所述第一电机(1.3)连接，所述平沙板固定在所述螺旋松土轮(1.6)上；

所述提升装置包括推杆机构(1.1)、连杆(1.2)和转子支架(1.7)；所述螺旋松土轮(1.6)的一端通过所述转子支架(1.7)铰接在机架上，所述螺旋松土轮(1.6)的另一端通过推杆机构(1.1)和连杆(1.2)连接在机架上。

5.根据权利要求4所述的防沙草方格自动铺设装置，其特征在于：所述储料输料模块(2)包括翻转板(2.1)、联轴器(2.2)、第二电机(2.3)、丝杠(2.4)、丝杠滑块(2.5)、伸缩机构(2.6)、推板(2.7)、防护罩(2.8)和滑块(2.9)；

所述丝杠(2.4)的一端通过所述联轴器(2.2)与所述第二电机(2.3)连接，所述第二电机(2.3)固定于机架上，所述丝杠(2.4)的另一端固定于机架上，所述丝杠滑块(2.5)设置于所述丝杠(2.4)上；所述伸缩机构(2.6)的一端与所述丝杠(2.4)连接，所述伸缩机构(2.6)的另一端与所述推板(2.7)连接；所述防护罩(2.8)采用可伸缩的，一端为自由端与所述推板(2.7)固连，另一端为固定端且固定于所述丝杠(2.4)上；所述防护罩(2.8)的固定端垂直设置有两个滑道，所述滑道上分别设置有两个所述滑块(2.9)；所述翻转板(2.1)的一端固定于所述滑块(2.9)上，另一端固定于所述防护罩(2.8)上。

6.根据权利要求5所述的防沙草方格自动铺设装置，其特征在于：所述储料输料模块(2)还包括检测所述挡板(2.7)前方是否还有草料的红外传感器(2.10)，所述红外传感器(2.10)设置于所述挡板(2.7)上。

7.根据权利要求5或6所述的防沙草方格自动铺设装置，其特征在于：所述送料模块(3)包括固定连杆(3.1)、轮轴(3.2)、合页(3.3)、可动挡板(3.4)和扭簧(3.5)；

所述轮轴(3.2)两端固定在机架上，所述轮轴(3.2)上手爪机构；所述固定连杆(3.1)的一端与所述机架连接，另一端与所述手爪机构连接；所述可动挡板(3.4)通过所述合页(3.3)固定在机架上，所述合页(3.3)内安装有所述扭簧(3.5)。

8.根据权利要求6所述的防沙草方格自动铺设装置，其特征在于：所述压草模块(4)包括第一铰接支座(4.1)、推杆机构(4.2)、第二铰接支座(4.3)、连杆(4.4)、压轮(4.5)、压轮固定套(4.6)、压轮轴(4.7)和覆沙板(4.8)；

所述固定套(4.6)与压轮(4.5)通过螺栓固定，所述压轮固定套(4.6)通过顶丝固定在所述压轮轴(4.7)上，所述压轮轴(4.7)的两端固定有所述连杆(4.4)，所述推杆机构(4.2)的伸缩端利用所述第二铰接支座(4.3)连接至所述连杆(4.4)的中部，所述推杆机构(4.2)的支点端通过所述第一铰接支座(4.1)铰接在机架上；两块覆沙板(4.8)呈前宽后窄的锥形通过斜杆与所述连杆(4.4)固定。

9.根据权利要求8所述的防沙草方格自动铺设装置，其特征在于：所述行进模块(6)采用履带行走机构。

10.根据权利要求2所述的防沙草方格自动铺设装置，其特征在于：所述播种模块(5)包括料仓(5.1)、皮带轮(5.2)、第三电机(5.3)、皮带(5.4)、播撒滚轮(5.5)和轮轴(5.6)；

所述第三电机(5.3)通过所述皮带(5.4)和皮带轮(5.2)带动所述轮轴(5.6)转动，所述轮轴(5.6)上固定有所述播撒滚轮(5.5)，所述播撒滚轮(5.5)固定于所述料仓(5.1)的出料口。

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