CN115211265B - 一种连续型草方格全向铺设履带机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明属于治沙工程技术领域,具体涉及一种连续型草方格全向铺设履带机器人,包括履带式移动机构和安装在其上的定距播种机构、草方格铺设机构。采用本发明机器人进行铺设草方格时,能够实现连续型切割,解决了传统草方格铺设机械横向间断性铺设的问题;本发明由于压草轮可以调整方向,并且通过横向移动和前后移动,使得压草轮处的和速度,沿着压草轮的滚动方向,所以该机构还可以根据不同的沙漠环境,调节切割出的草方格形状,可变动空间较大,能应付各种情况;在沙丘这种急需治理的沙漠环境中,能够弥补传统机械无法铺设草方格的缺点,更好地实现沙漠环境的全方位治理。
Description
技术领域
本发明属于治沙工程技术领域,具体涉及一种连续型草方格全向铺设履带机器人。
背景技术
针对草方格铺设问题,目前市场上并没有很好的解决方案。沙漠环境恶劣,沙丘广布,人工铺设草方格劳动强度大,效率低,且成本高,而目前草方格铺设机器人的铺设机构分为纵向铺设机构和横向铺设机构两部分,彼此独立,纵向铺设机构在横向铺设机构的前面,两者前后纵向布置。纵向铺设机构比较简单,主要工作原理是将储料仓中的稻草铺放到沙地表面,用圆盘状铲刀将稻草压入沙土。横向铺设机构相对复杂,需要在车辆行走过程中对沙土地表面一个固定位置进行铺草和压草两次作业。两次作业均不是瞬时可以完成的作业,因此横向铺草作业机构是机械化铺设草方格的技术关键和技术难点。这对草方格铺设机器人的设计造成了十分大的挑战。传统机械化作业时的草方格常常因只有纵向铺草机与横向铺草机两种设备,所以只能分别实现纵向横向两个维度的铺设而把其设置为正方形。但实际上沙障形状的设置直接与防沙固沙的效果密切相关。
目前,草方格铺设的方法主要有以下几种:1)采用人工铺设。人工铺设草方格劳动强度大,铺设质量不稳定,在工程浩大,任务繁重的防风固沙任务中,人工铺设草方格效率低下,且成本高,无法高质量完成铺设任务,并且草料的边缘较为锋利,疲劳生产易发生工人手指划伤的生产事故。2)采用普通草方格机械铺设。普通草方格机械的铺设机构分为纵向铺设机构和横向铺设机构两部分,彼此独立,纵向铺设机构在横向铺设机构的前面,两者前后纵向布置。纵向铺设机构比较简单,主要工作原理是将储料仓中的稻草铺放到沙地表面,用圆盘状铲刀将稻草压入沙土。横向铺设机构相对复杂,需要在车辆行走过程中对沙土地表面一个固定位置进行铺草和压草两次作业。两次作业均不是瞬时可以完成的作业,导致横向草方格铺设是断续的,严重影响草方格铺设的质量和效率,并且对机构的使用寿命造成极大的损耗
有鉴于此,有必要提供一种连续型草方格全向铺设履带机器人。
发明内容
本发明的目的在于克服传统技术中存在的至少一个上述问题,提供一种连续型草方格全向铺设履带机器人。
为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明是通过以下技术方案实现:
一种连续型草方格全向铺设履带机器人,包括履带式移动机构和安装在其上的定距播种机构、草方格铺设机构;所述草方格铺设机构包括舵机、上装甲板、主动齿轮b、铝柱a、导轨a、滑块a、深沟球轴承a、滑块b、导草槽、压草轮、压草法兰轴a、铝柱b、推力球轴承、从动齿轮b、导轨b、齿条、铝柱c、步进电机、深沟球轴承b、草箱、下装甲板、滑块c、合页、铝柱d、凸台齿轮、滑块d、铝柱e、步进电机连接块、金属舵盘、草箱开口门、压草轮驱动电机和压草法兰轴b;所述推力球轴承和深沟球轴承a与下装甲板内的沉头孔相配合,所述从动齿轮b一端与推力球轴承相配合,另一端与深沟球轴承b相配合,所述主动齿轮b一端与深沟球轴承a相配合,另一端与金属舵盘固定连接,所述金属舵盘与舵机转轴相配合,所述上装甲板通过铝柱a、铝柱b、铝柱c、铝柱d、铝柱e与下装甲板固定连接,所述舵机固定连接于上装甲板上,所述草箱与从动齿轮b固定连接,所述凸台齿轮与步进电机的转轴通过紧定螺钉固定连接,所述步进电机与步进电机连接块固定连接,所述步进电机连接块再与下装甲板固定连接,所述下装甲板与导轨a上的滑块a、滑块b以及导轨b上的滑块c、滑块d固定连接,所述齿条、导轨a和导轨b均固定连接在车架上,所述压草法兰轴a、压草法兰轴b与压草轮固定连接,所述压草法兰轴a、压草法兰轴b与从动齿轮b相配合,所述草箱与草箱开口门通过合页固定连接,所述压草轮驱动电机侧面固定在从动齿轮b上,所述压草法兰轴b与压草轮驱动电机的转轴相互配合。
进一步地,上述连续型草方格全向铺设履带机器人中,所述履带式移动机构包括避震模块、车架、驱动轮a、履带、导向轮、支重轮a、支重轮b、驱动轮b、直流减速电机a、直流减速电机b和驱动轮d;所述直流减速电机a、直流减速电机b正面固定连接在车架上,所述驱动轮a、驱动轮b分别通过紧定螺钉固定在直流减速电机a、直流减速电机b的转轴上,所述导向轮、支重轮a分别通过支撑轴b、支撑轴c与避震模块连接,所述支重轮b通过联轴器正面固定于车架上。
进一步地,上述连续型草方格全向铺设履带机器人中,所述避震模块包括避震模块支座、支撑轴a、油压避震器a、轮组固定夹板a、支撑轴b、支撑轴c、轮组固定夹板b、油压避震器b和支撑轴d;所述避震模块支座固定连接在车架上,所述避震模块支座与支撑轴a、支撑轴b相互配合,所述油压避震器a、油压避震器b分别与支撑轴a、支撑轴b、支撑轴c、支撑轴d间隙配合,所述支撑轴b、支撑轴c分别与轮组固定夹板a、轮组固定夹板b相互配合。
进一步地,上述连续型草方格全向铺设履带机器人中,所述定距播种机构包括直流减速电机c、直流减速电机d、驱动轮c、主动齿轮a、从动齿轮a、槽轮和齿轮止推板;所述主动齿轮a一端与直流减速电机c配合,另一端与驱动轮c通过紧固螺钉配合,所述从动齿轮a一端与车架配合,另一端与齿轮止推板相配合,所述槽轮与齿轮止推板同轴配合。
进一步地,上述连续型草方格全向铺设履带机器人中,成卷的草料能够从所述草箱开口门放入草箱,并固定在草料固定轴上;路况接收传感器接收路况信息,系统自动分析出最合适的草方格形状,并且自动规划路径,控制舵机转动带动压草轮沿着yaw轴转动,偏向一个指定方向,同时刀盘驱动电机转动带动压草轮将草料引出导草槽,步进电机启动,驱动凸台齿轮,沿齿条运动,带动下装甲板沿Y轴移动,同时直流减速电机a、b、c、d驱动,其中直流减速电机a,直流减速电机b带动驱动轮a和驱动轮b转动,直流减速电机c,直流减速电机d带动驱动轮c和驱动轮d转动,使机器人沿X轴移动,使压草轮本身绝对速度的方向沿着压草轮方向,刀盘驱动电机继续驱动压草轮转动,将草料碾入沙地中,形成草方格的某一边,控制系统实时收集环境信息,调整压草轮指向和机器人沿X、Y轴的运动速度,沿着路径前进并按次序依次切割。
进一步地,上述连续型草方格全向铺设履带机器人中,铺设三角形草方格的步骤为:所述舵机转动带动压草轮沿着yaw轴转动到45°,机器人在四个直流减速电机的带动下沿着X轴方向运动,形成一个速度Vx,步进电机驱动,使下装甲板沿着Y轴方向运动,形成一个速度Vy,Vx与Vy的和速度为V合,V合的方向沿着压草轮的方向即路径I的方向,铺设完第一段路径;在第一段路径与第二段路径的交汇处,舵机转动带动压草轮沿着yaw轴转动到-45°,同时改变步进电机驱动方向,使下装甲板以相同的速度大小,沿着相反方向运动,四个直流减速电机保持速度不变,使V合沿着路径II的方向,铺设完第二段路径;在第二段路径与第三段路径的交汇处,舵机转动带动压草轮沿着yaw轴转动到45°,步进电机以同样的转速再次反向驱动,使V合沿着路径III的方向,铺设完第三段路径;在第三段路径与第四段路径的交汇处,舵机转动带动压草轮沿着yaw轴转动到-45°,步进电机以同样的转速再次反向驱动,使V合沿着路径IV的方向,铺设完图中的第四段路径;在第四段路径与第五段路径的交汇处,舵机转动带动压草轮沿着yaw轴转动到180°,四个直流减速电机以相同的转速反向旋转,使机器人沿着X轴方向运动,形成一个速度-V,步进电机停止转动,使V合方向沿着路径五的方向,铺设完第五段路径,从而铺设出三角形草方格。
进一步地,上述连续型草方格全向铺设履带机器人中,机器人在行进过程中,所述直流减速电机c带动主动齿轮a转动,所述主动齿轮a通过联轴器带动驱动轮c达到同角速度转动,所述从动齿轮a与主动齿轮a的传动比为1:2,当直流减速电机c带动主动齿轮a转动2圈时,从动齿轮a转动1圈,由于从动齿轮a与槽轮相配合,所以从动齿轮a转动一圈将带动槽轮转动1/4圈,从而使槽内的种子被播撒在沙土地上,最终效果为驱动轮c转动两周,设驱动轮的直径为d,即机器人向前行走4Πd的距离,就播种一次种子。
进一步地,上述连续型草方格全向铺设履带机器人中,在沙丘地带,所述履带遇到颠簸路面,刚接触到障碍物时油轮组固定夹板a、轮组固定夹板b绕车架上的主轴顺时针旋转,所述压避震器b上的弹簧压紧,能量通过支座传递到油压避震器b,并经由活塞杆传递到活塞;所述活塞上打有孔,当活塞在压力筒内上下运动时,液压油通过活塞上的孔渗漏出来。
进一步地,上述连续型草方格全向铺设履带机器人中,液压油能够通过活塞上的孔渗漏出来,减缓活塞的运动速度,让振动只存在于油压避震器上上,保持刀盘位置趋于不变。
进一步地,上述连续型草方格全向铺设履带机器人中,当障碍物远离避震模块时,所述固定夹板a、轮组固定夹板b绕车架上的主轴逆时针旋转,所述压避震器a上的弹簧压紧,让颠簸只出现在油压避震器a上,保持刀盘位置趋于不变。
本发明的有益效果是:
1、采用本发明机器人进行铺设草方格时,能够实现连续型切割,解决了传统草方格铺设机械横向间断性铺设的问题。
2、本发明机器人安装有定距播种装置,如果下雨后,这些种子就会破土而出,长大后就会起固沙的作用,如果遇到干旱不下雨,那么这些种子腐烂后还能成为其他植被的肥料,在丰富草方格机器人功能的同时,提高沙漠治理的效果。
3、本发明因为导轨等多种零件属于标准件,所以整体的装置结构相对简单,成本较低,适合大批量生产时使用。由于采用了连续型草方格铺设处理,所以采用该种设计,提高了工作效率。
4、本发明由于压草轮可以调整方向,并且通过横向移动和前后移动,使得压草轮处的和速度,沿着压草轮的滚动方向,所以该机构还可以根据不同的沙漠环境,调节切割出的草方格形状,可变动空间较大,能应付各种情况。
5、本发明在沙丘这种急需治理的沙漠环境中,能够弥补传统机械无法铺设草方格的缺点,更好地实现沙漠环境的全方位治理。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体的结构示意图;
图2为本发明左侧履带式移动机构的结构示意图;
图3为本发明中履带式移动机构的结构示意图;
图4为本发明中避震模块的结构示意图;
图5为本发明中播种机构及周边的结构示意图;
图6为本发明中定距播种齿轮组的立体结构示意图;
图7为本发明中定距播种齿轮组的俯视结构示意图;
图8为本发明中槽轮与齿轮止推板的配合关系图;
图9为本发明中草方格铺设机构的立体结构示意图;
图10为本发明中草方格铺设机构的左视结构示意图;
图11为本发明中步进电机及周边的结构示意图;
图12为本发明中从动齿轮b的结构示意图;
图13为本发明中草从动齿轮b的装配示意图;
图14为本发明中草箱的装配示意图;
图15为本发明中压草轮的侧视结构示意图;
图16为本发明中草箱的结构示意图;
图17为本发明中草料出料部分的示意图;
图18为本发明中X、Y轴的示意图;
图19为本发明中右侧履带式移动机构的结构示意图;
图20为本发明中草方格运动示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明为一种连续型草方格全向铺设履带机器人,包括履带式移动机构1,定距播种机构2和草方格铺设机构3。
履带式移动机构1包括:避震模块4,车架5,驱动轮a6,履带7,导向轮8,支重轮a9,支重轮b10,驱动轮b11,直流减速电机a12,直流减速电机b13,驱动轮d62;直流减速电机a12和直流减速电机b13,正面固定连接在车架上,驱动轮a6和驱动轮b11通过紧定螺钉固定在直流减速电机a12和直流减速电机b13的转轴上,导向轮8和支重轮a9通过支撑轴b18和支撑轴c19与避震模块4连接,支重轮b10通过联轴器正面固定于车架上。
避震模块4包括:避震模块支座14,支撑轴a15,油压避震器a16,轮组固定夹板a17,支撑轴b18,支撑轴c19,轮组固定夹板b20,油压避震器b21,支撑轴d22;避震模块支座固定连接在车架上,避震模块支座14与支撑轴a15与支撑轴b18相互配合,油压避震器a,b与支撑轴abcd间隙配合,支撑轴b18和支撑轴c19与轮组固定夹板a17和轮组固定夹板b20相互配合。
定距播种机构2包括:直流减速电机c23,直流减速电机d24驱动轮c25,主动齿轮a26,从动齿轮a27,槽轮28,齿轮止推板29;主动齿轮a26一端与直流减速电机23配合,另一端与驱动轮c25通过紧盯螺钉配合,从动齿轮a27一端与车架5配合,另一端与齿轮止推板29相配合,槽轮28与止推板29同轴配合。
草方格铺设机构3包括:舵机30,上装甲板31,主动齿轮b32,铝柱a33,导轨a34,滑块a35,深沟球轴承a36,滑块b37,导草槽38,压草轮39,压草法兰轴a40,铝柱b41,推力球轴承42,从动齿轮b43,导轨b44,齿条45,铝柱c46,步进电机47,深沟球轴承b48,草箱49,下装甲板50,滑块c51,合页52,铝柱d53,凸台齿轮54,滑块d55,铝柱e56,步进电机连接块57,金属舵盘58,草箱开口门59,压草轮驱动电机60,压草法兰轴b61;推力球轴承42和深沟球轴承a36与下装甲板50内的沉头孔相配合,从动齿轮b43一端与推力球轴承42相配合,另一端与深沟球轴承b48相配合,主动齿轮b32一端与深沟球轴承a36相配合,另一端与金属舵盘58固定连接,金属舵盘58与舵机30转轴相配合,上装甲板31通过铝柱abcde与下装甲板50固定连接,舵机30固定连接于上装甲板31上,草箱49与从动齿轮b43固定连接,凸台齿轮54与步进电机47的转轴通过紧定螺钉固定连接,步进电机47与步进电机连接块57固定连接,步进电机连接块57再与下装甲板50固定连接,下装甲板50与导轨a34上的滑块a35和滑块b37固定连接,与导轨b44上的滑块c51和滑块d55固定连接,齿条45、导轨a34和导轨b44固定连接在车架5上,压草法兰轴a40和压草法兰轴b61与压草轮39固定连接,压草法兰轴a40和压草法兰轴b61与从动齿轮b43相配合,草箱49与草箱开口门59通过合页52固定连接,压草轮驱动电机60侧面固定在从动齿轮b43上,压草法兰轴b61与压草轮驱动电机60的转轴相互配合。
本发明利用一整套多自由度的运动机构,只需简单地对控制系统编程即可实现压草轮沿任意方向的定向切割,操作方便,极大地减少了学习成本,产品性价比极高。通过设置压草刀盘的定向转动,可以实现刀盘沿任意方向地切割,从而切割出不同形状的草方格,并且通过计算机的合理的路径规划,实现草方格的连续型切割。通过自研避震模块,可以在沙丘上依旧实现稳定的铺设。通过槽轮的间歇性移动,实现定距播种的功能。
本发明的相关具体实施例为:
实施例1
本实施例的运动过程为:
成卷的草料从草箱49的右方,打开草箱开口门59放入,固定在草料固定轴上。路况接收传感器接收路况信息,系统自动分析出最合适的草方格形状,并且自动规划路径,控制舵机30转动带动压草轮39沿着yaw轴转动,偏向一个指定方向,同时刀盘驱动电机60转动带动压草轮39将草料引出导草槽38,步进电机47启动,驱动凸台齿轮54,沿齿条45运动,带动下装甲板50沿Y轴图18移动,同时直流减速电机abcd驱动,其中直流减速电机a12,直流减速电机b13带动驱动轮a6和驱动轮b11转动,直流减速电机c23,直流减速电机d24带动驱动轮c25和驱动轮d62转动,使机器人沿X轴图18移动,使压草轮39本身绝对速度的方向沿着压草轮39方向,刀盘驱动电机60继续驱动压草轮39转动,将草料碾入沙地中,形成草方格的某一边,控制系统实时收集环境信息,调整压草轮39指向和机器人沿X,Y轴的运动速度,沿着图20所示的路径进行,根据图20中根据12345的次序依次切割。可以参考产品介绍视频
实施例2
本实施例的运动过程为:
具体描述图20所示路径的铺设过程。舵机30转动带动压草轮39沿着yaw轴转动到45°,机器人在四个直流减速电机的带动下沿着图18的X轴方向运动,形成一个速度V1,步进电机47驱动,使下装甲板50沿着图18的Y轴方向运动,形成一个速度V2,V1与V2的和速度为V合,V合的方向沿着压草轮39的方向,铺设完图20中的第一段路径;在第一段路径与第二段路径的交汇处,舵机30转动带动压草轮39沿着yaw轴转动到-45°,同时改变步进电机47驱动方向,使下装甲板50以相同的速度大小,沿着相反方向运动,四个直流减速电机保持速度不变,使V合沿着路径2的方向,铺设完图20中的第二段路径;在第二段路径与第三段路径的交汇处,舵机30转动带动压草轮39沿着yaw轴转动到45°,步进电机47以同样的转速再次反向驱动,使V合沿着路径3的方向,铺设完图20中的第三段路径;在第三段路径与第四段路径的交汇处,舵机30转动带动压草轮39沿着yaw轴转动到-45°,步进电机47以同样的转速再次反向驱动,使V合沿着路径4的方向,铺设完图20中的第四段路径;在第四段路径与第五段路径的交汇处,舵机30转动带动压草轮39沿着yaw轴转动到180°,四个直流减速电机以相同的转速反向旋转,使机器人沿着图18的X轴方向运动,形成一个速度-V1,步进电机停止转动,使V合方向沿着路径5的方向,铺设完图20中的第五段路径,从而铺设出图20中的三角形草方格。
实施例3
本实施例的运动过程为:
机器人在行进过程中,直流减速电机c23带动主动齿轮a26转动,主动齿轮a26通过联轴器带动驱动轮c25达到同角速度转动,从动齿轮a27与主动齿轮a26的传动比为1:2,所以当直流减速电机c23带动主动齿轮a26转动2圈时,从动齿轮a27转动1圈,由于从动齿轮a27与槽轮28相配合,所以从动齿轮a27转动一圈将带动槽轮28转动1/4圈,从而使槽内的种子被播撒在沙土地上,最终效果为驱动轮c25转动两周,设驱动轮的直径为d,即机器人向前行走4Πd的距离,就播种一次种子。
实施例4
本实施例的运动过程为:
在沙丘地带,履带7遇到颠簸路面,刚接触到障碍物时油轮组固定夹板a17和轮组固定夹板b20绕车架5上的主轴63沿图示方向顺时针旋转,压避震器b21上的弹簧压紧,能量通过支座传递到油压避震器b21,并经由活塞杆传递到活塞。活塞上打有孔,当活塞在压力筒内上下运动时,液压油可通过这些小孔渗漏出来。因为这些孔非常微小,所以在很大的压力下也只能有很少的液压油通过。这样就减缓了活塞的运动速度,让振动只存在于油压避震器上21上从而使刀盘位置趋于不变,保证草方格铺设质量,当障碍物远离避震模块时,固定夹板a17和轮组固定夹板b20绕车架5上的主轴63沿图示方向逆时针旋转,压避震器a16上的弹簧压紧,让颠簸只出现在油压避震器a上,保持刀盘位置趋于不变,保证草方格铺设质量。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种连续型草方格全向铺设履带机器人,其特征在于:包括履带式移动机构(1)和安装在其上的定距播种机构(2)、草方格铺设机构(3);所述草方格铺设机构(3)包括舵机(30)、上装甲板(31)、主动齿轮b(32)、铝柱a(33)、导轨a(34)、滑块a(35)、深沟球轴承a(36)、滑块b(37)、导草槽(38)、压草轮(39)、压草法兰轴a(40)、铝柱b(41)、推力球轴承(42)、从动齿轮b(43)、导轨b(44)、齿条(45)、铝柱c(46)、步进电机(47)、深沟球轴承b(48)、草箱(49)、下装甲板(50)、滑块c(51)、合页(52)、铝柱d(53)、凸台齿轮(54)、滑块d(55)、铝柱e(56)、步进电机连接块(57)、金属舵盘(58)、草箱开口门(59)、压草轮驱动电机(60)和压草法兰轴b(61);所述推力球轴承(42)和深沟球轴承a(36)与下装甲板(50)内的沉头孔相配合,所述从动齿轮b(43)一端与推力球轴承(42)相配合,另一端与深沟球轴承b(48)相配合,所述主动齿轮b(32)一端与深沟球轴承a(36)相配合,另一端与金属舵盘(58)固定连接,所述金属舵盘(58)与舵机(30)转轴相配合,所述上装甲板(31)通过铝柱a(33)、铝柱b(41)、铝柱c(46)、铝柱d(53)、铝柱e(56)与下装甲板(50)固定连接,所述舵机(30)固定连接于上装甲板(31)上,所述草箱(49)与从动齿轮b(43)固定连接,所述凸台齿轮(54)与步进电机(47)的转轴通过紧定螺钉固定连接,所述步进电机(47)与步进电机连接块(57)固定连接,所述步进电机连接块(57)再与下装甲板(50)固定连接,所述下装甲板(50)与导轨a(34)上的滑块a(35)、滑块b(37)以及导轨b(44)上的滑块c(51)、滑块d(55)固定连接,所述齿条(45)、导轨a(34)和导轨b(44)均固定连接在车架(5)上,所述压草法兰轴a(40)、压草法兰轴b(61)与压草轮(39)固定连接,所述压草法兰轴a(40)、压草法兰轴b(61)与从动齿轮b(43)相配合,所述草箱(49)与草箱开口门(59)通过合页(52)固定连接,所述压草轮驱动电机(60)侧面固定在从动齿轮b(43)上,所述压草法兰轴b(61)与压草轮驱动电机(60)的转轴相互配合。
2.根据权利要求1所述的连续型草方格全向铺设履带机器人,其特征在于:所述履带式移动机构(1)包括避震模块(4)、车架(5)、驱动轮a(6)、履带(7)、导向轮(8)、支重轮a(9)、支重轮b(10)、驱动轮b(11)、直流减速电机a(12)、直流减速电机b(13)和驱动轮d(62);所述直流减速电机a(12)、直流减速电机b(13)正面固定连接在车架上,所述驱动轮a(6)、驱动轮b(11)分别通过紧定螺钉固定在直流减速电机a(12)、直流减速电机b(13)的转轴上,所述导向轮(8)、支重轮a(9)分别通过支撑轴b(18)、支撑轴c(19)与避震模块(4)连接,所述支重轮b(10)通过联轴器正面固定于车架(5)上。
3.根据权利要求2所述的连续型草方格全向铺设履带机器人,其特征在于:所述避震模块(4)包括避震模块支座(14)、支撑轴a(15)、油压避震器a(16)、轮组固定夹板a(17)、支撑轴b(18)、支撑轴c(19)、轮组固定夹板b(20)、油压避震器b(21)和支撑轴d(22);所述避震模块支座(14)固定连接在车架(5)上,所述避震模块支座(14)与支撑轴a(15)、支撑轴b(18)相互配合,所述油压避震器a(16)、油压避震器b(21)分别与支撑轴a(15)、支撑轴b(18)、支撑轴c(19)、支撑轴d(22)间隙配合,所述支撑轴b(18)、支撑轴c(19)分别与轮组固定夹板a(17)、轮组固定夹板b(20)相互配合。
4.根据权利要求3所述的连续型草方格全向铺设履带机器人,其特征在于:所述定距播种机构(2)包括直流减速电机c(23)、直流减速电机d(24)、驱动轮c(25)、主动齿轮a(26)、从动齿轮a(27)、槽轮(28)和齿轮止推板(29);所述主动齿轮a(26)一端与直流减速电机c(23)配合,另一端与驱动轮c(25)通过紧固螺钉配合,所述从动齿轮a(27)一端与车架(5)配合,另一端与齿轮止推板(29)相配合,所述槽轮(28)与齿轮止推板(29)同轴配合。
5.根据权利要求1所述的连续型草方格全向铺设履带机器人,其特征在于:成卷的草料能够从所述草箱开口门(59)放入草箱(49),并固定在草料固定轴上;路况接收传感器接收路况信息,系统自动分析出最合适的草方格形状,并且自动规划路径,控制舵机(30)转动带动压草轮(39)沿着yaw轴转动,偏向一个指定方向,同时刀盘驱动电机(60)转动带动压草轮(39)将草料引出导草槽(38),步进电机(47)启动,驱动凸台齿轮(54),沿齿条(45)运动,带动下装甲板(50)沿Y轴移动,同时直流减速电机a、b、c、d驱动,其中直流减速电机a(12),直流减速电机b(13)带动驱动轮a(6)和驱动轮b(11)转动,直流减速电机c(23),直流减速电机d(24)带动驱动轮c(25)和驱动轮d(62)转动,使机器人沿X轴移动,使压草轮(39)本身绝对速度的方向沿着压草轮(39)方向,刀盘驱动电机(60)继续驱动压草轮(39)转动,将草料碾入沙地中,形成草方格的某一边,控制系统实时收集环境信息,调整压草轮(39)指向和机器人沿X、Y轴的运动速度,沿着路径前进并按次序依次切割。
6.根据权利要求5所述的连续型草方格全向铺设履带机器人,其特征在于,铺设三角形草方格的步骤为:所述舵机(30)转动带动压草轮(39)沿着yaw轴转动到45°,机器人在四个直流减速电机的带动下沿着X轴方向运动,形成一个速度V1,步进电机(47)驱动,使下装甲板(50)沿着Y轴方向运动,形成一个速度V2,V1与V2的和速度为V合,V合的方向沿着压草轮(39)的方向即路径I的方向,铺设完第一段路径;在第一段路径与第二段路径的交汇处,舵机(30)转动带动压草轮(39)沿着yaw轴转动到-45°,同时改变步进电机(47)驱动方向,使下装甲板(50)以相同的速度大小,沿着相反方向运动,四个直流减速电机保持速度不变,使V合沿着路径II的方向,铺设完第二段路径;在第二段路径与第三段路径的交汇处,舵机(30)转动带动压草轮(39)沿着yaw轴转动到45°,步进电机(47)以同样的转速再次反向驱动,使V合沿着路径III的方向,铺设完第三段路径;在第三段路径与第四段路径的交汇处,舵机(30)转动带动压草轮(39)沿着yaw轴转动到-45°,步进电机(47)以同样的转速再次反向驱动,使V合沿着路径IV的方向,铺设完图18中的第四段路径;在第四段路径与第五段路径的交汇处,舵机(30)转动带动压草轮(39)沿着yaw轴转动到180°,四个直流减速电机以相同的转速反向旋转,使机器人沿着X轴方向运动,形成一个速度-V1,步进电机停止转动,使V合方向沿着路径五的方向,铺设完第五段路径,从而铺设出三角形草方格。
7.根据权利要求4所述的连续型草方格全向铺设履带机器人,其特征在于:机器人在行进过程中,所述直流减速电机c(23)带动主动齿轮a(26)转动,所述主动齿轮a(26)通过联轴器带动驱动轮c(25)达到同角速度转动,所述从动齿轮a(27)与主动齿轮a(26)的传动比为1:2,当直流减速电机c(23)带动主动齿轮a(26)转动2圈时,从动齿轮a(27)转动1圈,由于从动齿轮a(27)与槽轮(28)相配合,所以从动齿轮a(27)转动一圈将带动槽轮(28)转动1/4圈,从而使槽内的种子被播撒在沙土地上,最终效果为驱动轮c(25)转动两周,设驱动轮的直径为d,即机器人向前行走4Πd的距离,就播种一次种子。
8.根据权利要求3所述的连续型草方格全向铺设履带机器人,其特征在于:在沙丘地带,所述履带(7)遇到颠簸路面,刚接触到障碍物时油轮组固定夹板a(17)、轮组固定夹板b(20)绕车架(5)上的主轴(63)顺时针旋转,所述压避震器b(21)上的弹簧压紧,能量通过支座传递到油压避震器b(21),并经由活塞杆传递到活塞;所述活塞上打有孔,当活塞在压力筒内上下运动时,液压油通过活塞上的孔渗漏出来。
9.根据权利要求8所述的连续型草方格全向铺设履带机器人,其特征在于:液压油能够通过活塞上的孔渗漏出来,减缓活塞的运动速度,让振动只存在于油压避震器上(21)上,保持刀盘位置趋于不变。
10.根据权利要求9所述的连续型草方格全向铺设履带机器人,其特征在于:当障碍物远离避震模块(4)时,所述固定夹板a(17)、轮组固定夹板b(20)绕车架(5)上的主轴(63)逆时针旋转,所述压避震器a(16)上的弹簧压紧,让颠簸只出现在油压避震器a(16)上,保持刀盘位置趋于不变。
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2022
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Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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防风固沙草方格铺设机器人总体设计;舒庆;刘晋浩;;农业机械学报(第06期);全文 * |
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CN115211265A (zh) | 2022-10-21 |
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