CN114946582A - 用于沙漠植树的植树装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于沙漠植树的植树装置，包括移动机构、送苗机构、植苗机构和浇水机构；能够简化压实机构结构、缩短植树时间，通过这种方式，提高森林覆盖率，保护生态环境，起到防风固沙的效果。
Description
技术领域
本发明涉及沙漠绿化设备领域，具体涉及一种用于沙漠植树的植树装置。
背景技术
为了保护生态环境，防止土壤沙漠化，国家对于植树造林越来越重视。但是长期以来，植树造林仍然多以人力为主，不仅劳动强度大，而且效率也比较低，远远不能满足新形势的要求。所以对于国家大规模植树造林来说，机械化、自动化就成为当前急需解决的问题。
到20世纪末，世界各地大部分城市从公共绿地到庭院绿地的建设和养护己全部实现了机械化作业。但对于中国西部植树造林的需求我们仍然需要一个自动化高，工作效率高的全自动沙漠植树机器人，代替人力完成艰苦的沙漠造林任务。
目前针对沙漠植树的智能机器人的专利和装置很少，国内基本只有以上四种类型，国外的研究也不多。这些装置大多都采取类车的模式在车上转载钻头301、送苗装置、浇水装置等实现树苗种植，结构分散，功能单一。并且这些专利都是最近一段时间才出现的，市场上并未有大范围的沙漠植树机器的售卖。总体说明，该领域仍处于十分空白的时间段。因此沙漠自动植树机器，发展潜力十分巨大。
直到现在人们发明了各种植树机，它多以各型拖拉机或汽车改装而成，取其动力并配备有挖坑装置、填土机构等。但基本都是采用人力投放树苗，人在车上投放树苗很难准确到位，与后续的机械作业不协调；压实机构为液压控制，既增加成本又延长植树时间；而且也没浇水设施或需要人工加水。如中国专利02245436.5“车载自动植树装置”公开的机械化植树机，它利用发动机作为动力输出，设计两级减速装置，采用钻头机构和覆土机构，达到挖坑、覆土、压实完成植树过程，同样存在上述缺陷。
现有的沙漠植树机通常将每个植树过程采用单个或多个机构模块完成,导致整体组合的机器操作模块过多，结构复杂，不同机构单元连接方案繁琐,稳定性降低，制造和维修难度增加。
现有沙漠植树机在钻孔过程中，容易导致沙土重新流入到钻孔内；虽然现有沙漠植树机在钻孔前先将沙子浸湿，来解决了沙土回填的问题，但在放入树苗后，需要人工进行填土，不仅浪费人工成本，其效率低下。
因此，为解决以上问题，需要一种用于沙漠植树的植树装置，能够克服上述技术缺陷，简化压实机构结构、缩短植树时间，通过这种方式，提高森林覆盖率，保护生态环境，起到防风固沙的效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供用于沙漠植树的植树装置，能够克服上述技术缺陷，简化压实机构结构、缩短植树时间，通过这种方式，提高森林覆盖率，保护生态环境，起到防风固沙的效果。
本发明的用于沙漠植树的植树装置，包括移动机构、送苗机构、植苗机构和浇水机构；
所述移动机构包括底盘、车架和移动组件，所述移动组件被驱动的将底盘移动至预设位置，所述车架安装于底盘；
所述送苗机构包括送苗托盘、装苗筒和传动链条，所述传动链条被驱动的转动设置在送苗托盘上，所述传动链条上设有限位件，所述限位件用于将装苗筒活动限位在送苗托盘上，所述送苗托盘的预设位置开设有掉落孔，所述装苗筒由传动链条运送至掉落孔，所述装苗筒位于掉落孔后，所述限位件对装苗筒的限位解除；所述传动链条的传动周向设有若干根装苗筒，所述送苗托盘被驱动的做周期运动，以使得若干根装苗筒依次落入掉落孔；
所述植苗机构包括滑轨、滑块、保持架、钻杆和压土块，所述滑轨安装固定于车架，所述滑块可被限位的滑动设置于滑轨，所述保持架与滑块形成固定，所述压土块与滑块形成固定，所述保持架和压土块沿高度方向分别对应设置于滑块的顶部和滑块的底部；所述钻杆以穿设的方式与压土块连接，所述钻杆的外壁设有螺旋叶片，所述压土块的中部开设有与螺旋叶片适形的内螺旋槽；
所述钻杆具有中心腔，所述中心腔沿钻杆轴向贯通形成于钻杆轴向的中心；所述中心腔内设有放苗组件，所述放苗组件包括钻头、连接杆、拉力件和复位件，所述钻头通过拉力件连接至预设位置，所述钻头通过复位件与连接杆连接，所述连接杆与钻杆形成固定；所述钻头包括若干片分钻头，若干片分钻头可被收展的设置于中心腔，若干片所述分钻头处于展开状态时，拉力件的拉力克服复位件的复位力将若干片所述分钻头拉入至中心腔内，若干片所述分钻头处于聚合状态时，复位件的复位力克服拉力件的拉力将若干片所述分钻头推出至中心腔外；
所述植苗机构还包括锁定组件，所述锁定组件包括移动平台、推力件、锁定件和受力平台，所述钻杆的顶部固定设有传动轴，所述传动轴为空心轴，所述受力平台可被限位的活动设置于传动轴，所述拉力件固定于受力平台，所述锁定件可被限位的活动设置于推力件，所述推力件形成对受力平台的支撑；所述锁定件固定于移动平台，所述移动平台以套设的方式与传动轴形成固定，所述钻杆通过传动轴被驱动转动；若干片所述分钻头处于展开状态时，锁定件被限位于推力件，所述锁定件与推力件形成整体固定于移动平台，若干片所述分钻头处于聚合状态时，锁定件可被驱动的活动设置于推力件；
所述浇水机构包括水箱、连接管、花洒和连杆，所述连接管将花洒和水箱连通，所述花洒的中心轴线在中心腔内，所述连杆铰接于保持架的顶部，所述连杆为沿高度方向上下平行布置的两根，所述连接管分别对应与两根连杆铰接连接，所述花洒位于两根所述连杆的底部。
进一步，所述的周期性运动为向钻杆方向运动，以使得装苗筒的中心轴线位于中心腔内。
进一步，所述送苗托盘上设有链条支撑架，所述链条以环绕于链条支撑架转动的方式设置在送苗托盘上。
进一步，所述车架包括对送苗托盘支撑的托盘支架，所述托盘支架上设有送苗支撑柱，所述托盘支架的底部具有滑轨，所述托盘支架可被限位的滑动设置于送苗支撑柱的顶部。
进一步，所述车架的外侧设有挡板，所述移动组件为履带式车轮。
进一步，所述水箱通过水泵将水送至连接管。
进一步，若干片所述分钻头处于聚合状态时，所述钻头具有由下至上径向尺寸逐渐降低的锥度。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种用于沙漠植树的植树装置，通过移动机构、送苗机构、植苗机构和浇水机构的布置，克服现有的技术缺陷，简化压实机构结构、缩短植树时间，通过这种方式，提高森林覆盖率，保护生态环境，起到防风固沙的效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的整体结构示意图(底部)；
图2为本发明的整体侧剖视示意图；
图3为本发明整体后视示意图；
图4为本发明整体俯视示意图；
图5为本发明送苗机构结构示意图；
图6为本发明植苗机构结构示意图；
图7为钻杆被驱动的结构示意图；
图8为植苗机构侧面剖视示意图
图9本发明的整体结构示意图(正面)。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，如图所示，所述的前后即为整体装置行进方向的前后，靠近植苗机构为前，反之为后，在此不再赘述；本实施例中的用于沙漠植树的植树装置包括移动机构、送苗机构、植苗机构和浇水机构；
所述移动机构包括底盘、车架114和移动组件，所述移动组件被驱动的将底盘移动至预设位置，所述车架114安装于底盘；如图所示，所述车架114的外侧设有挡板，提高美观性的同时可提高对内部构造的防护效果，所述移动组件为履带式车轮118；履带式车轮118沿装置的横向设置有两组，所述底盘位于履带式车轮118之间，便于在沙漠中的行走，提高移动速率；所述车架114形成整体装置的支撑骨架，用于支撑和设置本方案中的各运行机构、运行组件以及动力源等，提高整体装置的结构稳定性；
所述送苗机构包括送苗托盘203、装苗筒204和传动链条206，所述传动链条206被驱动的转动设置在送苗托盘203上，所述传动链条206上设有限位件207，所述限位件207用于将装苗筒204活动限位在送苗托盘203上，所述送苗托盘203的预设位置开设有掉落孔130，所述装苗筒204由传动链条206运送至掉落孔130，所述装苗筒204位于掉落孔130后，所述限位件207对装苗筒204的限位解除；所述传动链条206的传动周向设有若干根装苗筒204，所述送苗托盘203被驱动的做周期运动，以使得若干根装苗筒204依次落入掉落孔130；所述的周期性运动为向钻杆129方向运动，以使得装苗筒204的中心轴线位于中心腔124内；所述送苗托盘203上设有链条支撑架208，所述链条206以环绕于链条支撑架208转动的方式设置在送苗托盘203上；所述车架114包括对送苗托盘203支撑的托盘支架201，所述托盘支架201上设有送苗支撑柱202，所述托盘支架201的底部具有滑轨132，所述托盘支架201可被限位的滑动设置于送苗支撑柱202的顶部；
如图所示，所述送苗托盘203的底部被送苗支撑柱202支撑，且送苗托盘203被驱动的在送苗支撑柱202上向前或向后做周期运动，同时装苗筒204被限位件207活动限位在传动链条206上，所述传动链条206以环绕于链条支撑架208转动的方式设置在送苗托盘203上，将装苗筒204运送至掉落孔130，同时装苗筒204为若干个，随传动链条206的转动依次落入至掉落孔130，落入掉落孔130的装苗筒204即被限位在钻杆129的中心腔124内，所述装苗筒204用于放置待植的树苗，所述送苗托盘203的动力源为双轴式电机205，所述双轴式电机205的其中一个输出端连接正弦异构驱动所述送苗托盘203做向前和向后的周期性运动，所述双轴式电机205的另一个输出端用于驱动传动链条206的转动，所述链条206的转动需要依靠齿轮，属于现有技术，图中有表示，在此不再赘述，所述链条206的转动方向为装置的行进方向；
所述植苗机构包括滑轨132、滑块133、保持架131、钻杆129和压土块134，所述滑轨132安装固定于车架114，所述滑块133可被限位的滑动设置于滑轨132，所述保持架131与滑块133形成固定，所述压土块134与滑块133形成固定，所述保持架131和压土块134沿高度方向分别对应设置于滑块133的顶部和滑块133的底部；所述钻杆129以穿设的方式与压土块134连接，所述钻杆129的外壁设有螺旋叶片，所述压土块134的中部开设有与螺旋叶片适形的内螺旋槽；如图所示，滑轨132和滑块133为双组设置在保持架131的横向两端，所述的横向即为整体装置的宽度方向，在此不再赘述；滑块133的滑动通过设置在压土块134上的电机实现，所述压土块134和保持架131在高度方向上分设在滑块133的上下两端，使得提高结构紧凑性，所述压土块134的目的在于钻杆129使用时对周围沙土压实，将待植树苗压入至沙漠中；所述钻杆129的外壁设有螺旋叶片，所述压土块134的中部开设有与螺旋叶片适形的内螺旋槽，使得钻杆129可穿设于压土块134作业，并且提高钻杆129转动的等轴性；
所述钻杆129具有中心腔124，所述中心腔124沿钻杆129轴向贯通形成于钻杆129轴向的中心；所述中心腔124内设有放苗组件，所述放苗组件包括钻头、连接杆125、拉力件127和复位件128，所述拉力件127为钢丝，所述复位件128为弹簧，所述钻头通过拉力件127连接至预设位置，所述钻头通过复位件128与连接杆125连接，所述连接杆125与钻杆129形成固定；所述钻头包括若干片分钻头126，若干片分钻头126可被收展的设置于中心腔124，若干片所述分钻头126处于展开状态时，拉力件127的拉力克服复位件128的复位力将若干片所述分钻头126拉入至中心腔124内，若干片所述分钻头126处于聚合状态时，复位件128的复位力克服拉力件127的拉力将若干片所述分钻头126推出至中心腔124外；如图所示所述钻杆129为中空杆，中心腔124内设置的放苗组件根据现场种苗实现钻土时若干片分钻头126处于聚合状态，提高钻土效率，钻土作业完成后在预设位置，若干片分钻头126被驱动的打开，完成对装苗筒204内待植苗的下放，然后进行对待植苗的浇水作业，最后将钻杆129复位，若干片所述分钻头126复位，进行下次的周期作业；
所述植苗机构还包括锁定组件，所述锁定组件包括移动平台120、推力件121、锁定件122和受力平台135，所述钻杆129的顶部固定设有传动轴123，所述传动轴123为空心轴，所述受力平台135可被限位的活动设置于传动轴123，所述拉力件127固定于受力平台135，所述锁定件122可被限位的活动设置于推力件121，所述推力件121形成对受力平台135的支撑；所述锁定件122固定于移动平台120，所述移动平台120以套设的方式与传动轴123形成固定，所述钻杆129通过传动轴123被驱动转动；驱动源为电机，若干片所述分钻头126处于展开状态时，锁定件122被限位于推力件121，所述锁定件122与推力件121形成整体固定于移动平台120，若干片所述分钻头126处于聚合状态时，锁定件122可被驱动的活动设置于推力件121，所述的锁定件122为现有技术中的弹片式触发装置，在此不再赘述；如图所示的，当推力件121随钻杆129下降至保持架131被限位时，此时钻杆129的继续转动会驱使若干片所述分钻头126逐渐展开，此时锁定件122被限位于推力件121，提高结构的安全性，当种植完成后，钻杆129反向转动向上提拉，由于复位件128复位力的作用，且向上会撞击顶部的复位钮132，若干片所述分钻头126,聚拢闭合，便于下次的周期运动，若干片所述分钻头126处于聚合状态时，所述钻头具有由下至上径向尺寸逐渐降低的锥度。
所述浇水机构包括水箱116、连接管117、花洒118和连杆119，所述连接管117将花洒118和水箱116连通，所述花洒118的中心轴线在中心腔124内，所述连杆119铰接于保持架131的顶部，所述连杆119为沿高度方向上下平行布置的两根，所述连接管117分别对应与两根连杆119铰接连接，所述花洒118位于两根所述连杆119的底部；如图所示，所述水箱116通过水泵将水送至连接管117；提高送水效率，所述连杆119驱动的方式更简单便捷，同时具备自复位的功能，在此不再赘述。
本方案能够自动完成种植树的各个过程动作，包括植树车自行行走、钻孔、移苗、下苗、退钻头、浇水、压土、正苗等功能；机器需要能够保证自主运行，种植树苗时的主要动作以及机构的执行顺序为：车行驶到目标位置，并前进一段距离使得钻头能够到达指定位置进行钻孔，钻孔完成后，
移动平台120下降，钢丝被拉紧至拉开分钻头126，推力件121和锁定件122适配，也即自锁块插入插销锁，实现自锁功能，避免插苗过程中分钻头126闭合，紧接着送苗机构通过槽轮传动，将带有沙柳树苗的苗桶旋转至钻孔处，推开花洒118机构，树苗落下，送苗机构移动，花洒118机构复位，伴随钻头上升过程，花洒118机构喷出水流进行浇水，并由于结构作用，对树苗形成阻挡，防止树苗伴随钻头一起拔出，最后钻头上升至最高点是，插销锁再次被撞击，解锁，钻头叶片下落，闭合分钻头126，形成尖头钻头；如此往复完成种植过程；本方案中的钻杆129集成了钻孔、中空放苗、分钻头126出苗、压土、浇水、压苗、除沙六大功能于一体的独立式多功能植树型钻杆129，沙柳树苗放置在送苗筒中，送苗筒固定在上下两条传动链条206上，送苗底盘在下方对上方树苗形成挡板，防止树苗掉落。同时在前方靠近钻头处开口，使得树苗可以通过重力掉落于钻头中，完成下苗步骤。下部为固定于车身的间隙机构，可以实现当间隙机构完成一次运动时，刚好使得送苗筒到达空洞位置完成送苗工作，间隙机构上动力箱控制上方主动轮转动带动惰轮进行转动实现机构的旋转送苗工作，同时电机上方凸轮在滑槽内进行运动，通过反作用力带动整个机构沿着直线导轨进行运动，实现送苗机构的前进后退以此配合钻头的上下移动完成植树任务，间隙机构和送苗底盘以上的苗库通过卡槽链接并通过动力箱上的链接实现运动传递，卡槽链接的苗库可以满足快速拆卸以及更换的需求，为母车携带少量的小型植树机器人便可覆盖大面积范围的植树活动提供了可能。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种用于沙漠植树的植树装置，其特征在于：包括移动机构、送苗机构、植苗机构和浇水机构；
所述移动机构包括底盘、车架和移动组件，所述移动组件被驱动的将底盘移动至预设位置，所述车架安装于底盘；
所述送苗机构包括送苗托盘、装苗筒和传动链条，所述传动链条被驱动的转动设置在送苗托盘上，所述传动链条上设有限位件，所述限位件用于将装苗筒活动限位在送苗托盘上，所述送苗托盘的预设位置开设有掉落孔，所述装苗筒由传动链条运送至掉落孔，所述装苗筒位于掉落孔后，所述限位件对装苗筒的限位解除；所述传动链条的传动周向设有若干根装苗筒，所述送苗托盘被驱动的做周期运动，以使得若干根装苗筒依次落入掉落孔；
所述植苗机构包括滑轨、滑块、保持架、钻杆和压土块，所述滑轨安装固定于车架，所述滑块可被限位的滑动设置于滑轨，所述保持架与滑块形成固定，所述压土块与滑块形成固定，所述保持架和压土块沿高度方向分别对应设置于滑块的顶部和滑块的底部；所述钻杆以穿设的方式与压土块连接，所述钻杆的外壁设有螺旋叶片，所述压土块的中部开设有与螺旋叶片适形的内螺旋槽；
所述钻杆具有中心腔，所述中心腔沿钻杆轴向贯通形成于钻杆轴向的中心；所述中心腔内设有放苗组件，所述放苗组件包括钻头、连接杆、拉力件和复位件，所述钻头通过拉力件连接至预设位置，所述钻头通过复位件与连接杆连接，所述连接杆与钻杆形成固定；所述钻头包括若干片分钻头，若干片分钻头可被收展的设置于中心腔，若干片所述分钻头处于展开状态时，拉力件的拉力克服复位件的复位力将若干片所述分钻头拉入至中心腔内，若干片所述分钻头处于聚合状态时，复位件的复位力克服拉力件的拉力将若干片所述分钻头推出至中心腔外；
所述植苗机构还包括锁定组件，所述锁定组件包括移动平台、推力件、锁定件和受力平台，所述钻杆的顶部固定设有传动轴，所述传动轴为空心轴，所述受力平台可被限位的活动设置于传动轴，所述拉力件固定于受力平台，所述锁定件可被限位的活动设置于推力件，所述推力件形成对受力平台的支撑；所述锁定件固定于移动平台，所述移动平台以套设的方式与传动轴形成固定，所述钻杆通过传动轴被驱动转动；若干片所述分钻头处于展开状态时，锁定件被限位于推力件，所述锁定件与推力件形成整体固定于移动平台，若干片所述分钻头处于聚合状态时，锁定件可被驱动的活动设置于推力件；
所述浇水机构包括水箱、连接管、花洒和连杆，所述连接管将花洒和水箱连通，所述花洒的中心轴线在中心腔内，所述连杆铰接于保持架的顶部，所述连杆为沿高度方向上下平行布置的两根，所述连接管分别对应与两根连杆铰接连接，所述花洒位于两根所述连杆的底部。
2.根据权利要求1所述的用于沙漠植树的植树装置，其特征在于：所述的周期性运动为向钻杆方向运动，以使得装苗筒的中心轴线位于中心腔内。
3.根据权利要求2所述的用于沙漠植树的植树装置，其特征在于：所述送苗托盘上设有链条支撑架，所述链条以环绕于链条支撑架转动的方式设置在送苗托盘上。
4.根据权利要求3所述的用于沙漠植树的植树装置，其特征在于：所述车架包括对送苗托盘支撑的托盘支架，所述托盘支架上设有送苗支撑柱，所述托盘支架的底部具有滑轨，所述托盘支架可被限位的滑动设置于送苗支撑柱的顶部。
5.根据权利要求4所述的用于沙漠植树的植树装置，其特征在于：所述车架的外侧设有挡板，所述移动组件为履带式车轮。
6.根据权利要求5所述的用于沙漠植树的植树装置，其特征在于：所述水箱通过水泵将水送至连接管。
7.根据权利要求1所述的用于沙漠植树的植树装置，其特征在于：若干片所述分钻头处于聚合状态时，所述钻头具有由下至上径向尺寸逐渐降低的锥度。
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