CN115336441B - 基于慧鱼模型的应用生态固沙剂的沙漠种植机及种植方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于慧鱼模型的应用生态固沙剂的沙漠种植机及种植方法，所述种植机包括松沙装置、播种装置、控制箱台、固沙剂喷洒装置、轮机架、升降装置、覆压沙装置和开沟装置，所述松沙装置设置在轮机架的前端，所述播种装置、控制箱台、固沙剂喷洒装置、升降装置、覆压沙装置和开沟装置均设置在轮机架内部，且覆压沙装置和开沟装置由升降装置带动上升和下降，所述控制箱台分别与松沙装置、播种装置、固沙剂喷洒装置、轮机架、升降装置连接。本发明可以克服现有草方格固沙方式存在的不足之处，可以提高灌草种子发芽率与存活率。

Description

基于慧鱼模型的应用生态固沙剂的沙漠种植机及种植方法

技术领域

本发明涉及一种基于慧鱼模型的应用生态固沙剂的沙漠种植机及种植方法，属于沙漠农业装置领域。

背景技术

当今治沙工程多以人工或机械化在沙地上铺设草方格的方式进行，但人工草方格种植耗时耗力、机械化草方格种植也存在着预处理成本大、设备笨重以及种植过程碾压率高等问题，且成效并不理想。且同时播种的牧草和蓖麻等沙漠经济作物的种子，幼苗死亡率达30％-40％，某些作物甚至高达60％，需多次补种，效果欠佳。

而随着中国在固沙工程上的不断研究与突破，2016年，中国石油大学开发完成并成功应用了一种新型生态固沙剂，标志着中国在沙漠固沙技术领域有了新的突破。康惠芬等人制备了一种新型高分子环保固沙剂，具有较强的保水性，抗风蚀性、耐水蚀性和抗压性，意味着固沙剂逐渐成为未来固沙工程的发展方向。在沙漠栽种治沙植被时，播种后向沙土表面喷洒一层生态固沙剂，喷洒的固沙剂裹挟沙面沙砾凝固形成一个固化膜层，当有自然降水时，该固化膜层逐渐下渗增厚，并可长时间维持，厚度最大可达3-5cm，能有效地防止风蚀，且起到吸湿和减少土壤水分蒸发的作用，最终实现固定、绿化沙丘，改善生态环境的目的。当沙漠植物抵抗风沙侵蚀顺利发芽成活后，该固化膜层又可逐步溶于雨水回归自然，无毒无害。

目前国内外并未在固沙剂与沙漠种植结合上取得较大突破。在国内，李卫卫等人设计了一种沙漠压沙种草机，利用种草轮插入沙面的阻力与复位弹簧开合播种，但并未进行覆沙、压沙等步骤，使种子暴露在沙面；梁建平等人设计了一种固沙剂灌草种子喷播一体机，但采用风中混合仓的喷播方式，未能较好保证播种的均匀性。而且国外，并未有集生态固沙机喷洒及固沙种子播种一体化的机械设备问世。

发明内容

本发明的第一个目的是为了克服现有草方格固沙方式存在的不足之处，提供了一种基于慧鱼模型的应用生态固沙剂的沙漠种植机，该种植机可以提高灌草种子发芽率与存活率。

本发明的第二个目的在于提供一种沙漠种植方法，该方法基于上述的沙漠种植机实现。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于慧鱼模型的应用生态固沙剂的沙漠种植机，包括松沙装置、播种装置、控制箱台、固沙剂喷洒装置、轮机架、升降装置、覆压沙装置和开沟装置，所述松沙装置设置在轮机架的前端，所述播种装置、控制箱台、固沙剂喷洒装置、升降装置、覆压沙装置和开沟装置均设置在轮机架内部，且覆压沙装置和开沟装置由升降装置带动上升和下降，所述控制箱台分别与松沙装置、播种装置、固沙剂喷洒装置、轮机架、升降装置连接。

进一步的，所述松沙装置包括行星轮螺杆松沙刀和松沙驱动组件，所述松沙驱动组件为两个，两个松沙驱动组件对称设置，每个松沙驱动组件包括连杆、第一链轮、第二链轮、第三链轮、第四链轮、松沙刀驱动电机、松沙装置下降电机、小齿条和松沙装置支架；

所述松沙装置支架与轮机架的前端连接，所述小齿条安装在松沙装置支架上，所述松沙装置下降电机与小齿条啮合，所述松沙装置下降电机通过连杆与行星轮螺杆松沙刀连接；所述第一链轮与第三链轮共轴连接，且第一链轮与第二链轮通过链条连接，所述第三链轮与第四链轮通过链条连接，所述第二链轮与太阳轮共轴连接，所述松沙刀驱动电机与第四链轮连接，所述行星轮螺杆松沙刀通过行星架固定，并由太阳轮驱动转动。

进一步的，所述播种装置设置在轮机架内部的前端，且播种装置设置在松沙装置的后端，播种装置包括种子箱监控超声波传感器、种子箱盖开合连杆、种子箱盖、种子箱、三行分播器、播种平台、播种驱动电机、第一播种装置固定底座、第二播种装置固定底座、种子箱升降螺杆、光杆、种子箱升降电机、大齿轮和小齿轮；

所述种子箱安装在播种平台上，所述种子箱升降螺杆和光杆安装在第一播种装置固定底座和第二播种装置固定底座上，所述播种平台由播种驱动电机驱动，播种平台分别连接种子箱升降螺杆和光杆，通过种子箱升降螺杆与光杆实现竖直方向上的固定，所述种子箱升降电机与大齿轮连接，所述大齿轮与小齿轮啮合，所述小齿轮与种子箱升降螺杆连接，种子箱升降电机通过大齿轮和小齿轮驱动种子箱升降螺杆，以带动播种平台上升和下降；所述三行分播器安装在种子箱的前端，所述种子箱盖可开合地安装在种子箱的上端，所述种子箱监控超声波传感器安装在种子箱盖开口的上端，所述种子箱盖开合连杆的两端分别连接种子箱监控超声波传感器的上端和种子箱盖的两端，通过播种平台的上升和下降开合种子箱盖。

进一步的，所述播种平台包括播种凸轮、推板、播种平台底座、光杆连接件和复位弹簧连接件，所述光杆连接件与光杆连接，所述复位弹簧连接件连接有复位弹簧，所述复位弹簧使推板紧贴在播种凸轮上，所述播种凸轮由播种驱动电机驱动，播种凸轮运动带动推板做往复运动，通过三行分播器等分并播下种子。

进一步的，所述固沙机喷洒装置设置在轮机架内部的后端，固沙机喷洒装置包括固沙剂箱监控超声波传感器、固沙剂箱、水泵、固沙机喷洒装置底座、第五链轮、变流器驱动电机、变流器底座、变流器角度调整件、蜗轮、雾化喷头、变流器、下管口、固沙剂中转盒、第六链轮、蜗杆和上管口；

所述固沙剂箱监控超声波传感器安装在固沙剂箱的上端，所述固沙剂箱安装在变流器驱动电机的后端，所述变流器驱动电机安装在变流器底座的后端，并与第五链轮连接，所述第五链轮通过链条与第六链轮连接，所述第六链轮与蜗杆共轴连接，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述变流器安装在蜗轮表面，并与下管口连接，所述雾化喷头安装在变流器上，所述固沙剂中转盒的两端分别连接下管口和上管口，所述水泵与固沙剂箱连接，所述固沙剂中转盒安装在变流器底座上，并通过变流器角度调整件连接在固沙机喷洒装置底座上。

进一步的，所述覆压沙装置设置在轮机架内部的中端，且覆压沙装置设置在升降装置上，覆压沙装置包括覆压沙装置底座、覆沙装置和压沙装置，所述覆沙装置和压沙装置安装在覆压沙装置底座上，且压沙装置设置在覆沙装置的后端；

所述覆沙装置包括覆沙轮、覆沙装置主体和覆沙装置高度调节件，所述覆沙轮为两个，两个覆沙轮成角度地连接在覆沙装置主体的两侧，所述覆沙装置主体安装在覆沙装置高度调节件上，所述覆沙装置高度调节件用于确定覆沙装置主体与沙面的距离；

所述压沙装置包括仿形轮、仿形轮轴和气缸驱动组件，所述仿形轮安装在仿形轮轴上，所述气缸驱动组件为两个，两个气缸驱动组件对称设置，每个气缸驱动组件包括气缸、鱼眼轮、连杆和气缸角度调节件，两个气缸驱动组件的连杆分别与仿形轮轴的两端连接，所述鱼眼轮固定在气缸的推杆末端，并与连杆连接，通过气缸的推杆推出为仿形轮提供对沙面的压紧力，所述气缸安装在气缸角度调节件上，由气缸角度调节件调整角度。

进一步的，所述开沟装置设置在轮机架内部的中前端，开沟装置设置在覆压沙装置的前端，且开沟装置设置在升降装置上，开沟装置包括主开沟刀、仿生分沙器、悬挂主体、悬挂弹簧、第一悬挂转轴、悬挂连杆、第二悬挂转轴和开沟装置高度调节件，所述仿生分沙器为两个，两个仿生分沙器分别安装在主开沟刀的两侧，所述主开沟刀安装在悬挂主体的前端，所述悬挂主体安装在第一悬挂转轴上，并通过悬挂弹簧与开沟装置高度调节件连接，所述开沟装置高度调节件安装在第二悬挂转轴上，用于调整开沟装置与沙面的距离，所述悬挂连杆的两端分别与第一悬挂转轴、第二悬挂转轴连接。

进一步的，所述升降装置设置在轮机架内部的中端，升降装置包括升降装置固定件、升降装置螺杆、升降平台和升降平台固定型材，所述升降装置螺杆为四根，所述升降装置固定件为四个，四根升降装置螺杆与四个升降装置固定件一一对应，所述升降平台固定型材为两根，所述升降装置驱动组件为两个，两根升降平台固定型材与两个升降装置驱动组件一一对应，每个升降装置驱动组件包括升降装置驱动电机、第一齿轮和第二齿轮；

其中两根升降装置螺杆安装在其中一根升降平台固定型材的两端，并通过对应的两个升降装置固定件固定，另外两根升降装置螺杆安装在另一根升降平台固定型材的两端，并通过对应的两个升降装置固定件固定，两根升降平台固定型材同一端的升降装置螺杆之间通过链条连接，每个升降装置驱动组件安装在对应升降平台固定型材的其中一端，所述升降装置驱动电机与第一齿轮连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮与对应升降平台固定型材同一端的升降装置螺杆连接，所述升降平台安装在两根升降平台固定型材上，所述覆压沙装置和开沟装置安装在升降平台上。

进一步的，所述控制箱台设置在轮机架内部的中端，控制箱台包括控制箱台底座、第一控制箱台型材、第二控制箱台型材和硬件控制系统，所述第一控制箱台型材和第二控制箱台型材直立设置，所述控制箱台底座分别与第一控制箱台型材、第二控制箱台型材连接，且控制箱台底座设置在升降装置的上端，所述硬件控制系统安装在控制箱台底座上。

本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种沙漠种植方法，基于上述的沙漠种植机实现，所述方法包括：

启动沙漠种植机，播种装置的种子箱监控超声波传感器对种子箱进行一次剩余量的检测，若种子剩余量少于所设定值，则进行报警，此时种子箱升降电机驱动种子箱升降螺杆使播种平台下降，种子箱盖由种子箱盖开合连杆被动打开，添加种子；

完成种子添加后，播种装置的播种平台通过种子箱升降电机驱动种子箱升降螺杆，带动播种平台上升到工作高度，完成后固沙机喷洒装置的固沙剂箱监控超声波传感器对固沙剂进行剩余量的检测，若固沙剂剩余量少于所设定值，则进行报警，添加固沙剂；

若两次检测种子和固沙剂剩余量均大于所设定值，则根据工作地点的沙漠化程度，选择固沙剂喷洒模式；选择完毕后，固沙机喷洒装置的变流器驱动电机驱动第五链轮，第五链轮与第六链轮通过链条传动，且第六链轮与蜗杆共轴，带动蜗杆转动，从而带动与蜗杆啮合的蜗轮，使固定在蜗轮上的变流器转动至所选择的档位；

松沙装置先开始工作，两个松沙装置下降电机与小齿条啮合，松沙装置下降电机未固定而小齿条固定，当松沙装置下降电机转动时电机前进，通过与松沙装置下降电机连接的连杆，带动行星轮螺杆松沙刀压入沙面；第一链轮和第二链轮通过链条传动，第三链轮与第二链轮共轴，第三链轮与第四链轮通过链条传动，此时松沙刀驱动电机驱动第四链轮转动，从而带动行星轮螺杆松沙刀开始工作；

升降装置工作，两个升降装置驱动电机转动，通过第一齿轮和第二齿轮啮合传动带动两根升降装置螺杆，而两根升降装置螺杆分别通过链条带动另外两根升降装置螺杆，使四根升降装置螺杆同步转动，带动升降平台下降，从而使安装在升降平台上的覆压沙装置和开沟装置下降，此时开沟装置插入沙面，覆压沙装置的覆沙装置接触沙面，覆压沙装置的压沙装置靠近沙面；

压沙装置的气缸推杆推出，使固定在连杆上的仿形轮斜向下压紧沙面，对沙面产生恒定的压紧力，进行压沙工作；

轮机架的四个移动电机开始工作，使沙漠种植机前行；

播种装置开始工作，播种驱动电机转动，带动播种平台的播种凸轮转动，使推板在复位弹簧和播种凸轮的作用下做往复运动，推出种子，种子通过三行分播器和三行分播器上的管道精准播到所开沟槽之中，进行播种工作；

固沙剂喷洒装置开始工作，水泵将液态生态固沙剂通过上管口传到固沙剂中转盒，再通过下管口传到变流器，通过雾化喷头喷洒到完成覆压沙工作的沙面之上，形成保护膜。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明的沙漠种植机设置了松沙装置、播种装置、控制箱台、固沙剂喷洒装置、升降装置、覆压沙装置和开沟装置，可实现松沙、开沟、播种、覆沙、压沙、固沙剂喷洒等新型沙漠种植所需的步骤，且自动化，智能程度高，可以提高灌草种子发芽率与存活率。

2、本发明的沙漠种植机中，播种装置利用凸轮原理以及复位弹簧进行播种工作，传动简单且播种稳定性强，能较为平均地将种子分为三行，设置种子箱和固沙剂箱的监控与反馈、便捷加种、夜间自动照明等功能，具备较好的人机交互性与智能化程度。

3、本发明的沙漠种植机中，松沙装置采用行星轮螺杆松沙刀，可以运用行星轮公转原理进行松沙工作，以及采用远距离链传动，工作可靠传动稳定，可实现松沙装置工作时候插入沙面、非工作时离开沙面。

4、本发明的沙漠种植机中，开沟装置和覆压沙装置设置在升降装置上，由升降装置带动上升和下降，无单独动力源，且设置被动适应系统，能保证开沟、覆压沙作业的质量。

5、本发明的沙漠种植机采用四轮驱动，搭配沙漠越野轮，保证种植机在沙漠行驶的稳定性，能适应沙漠高低不齐的沙丘，具有较强的通过性和移动能力。

6、本发明的沙漠种植机可以搭配GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)进行导航工作，能对作业路线进行自主规划，实现了精准播种，保证了沙漠种植工作的质量。

7、本发明的沙漠种植机可以设置光敏传感器监控环境亮度，亮度过低时照明灯亮起，保证了沙漠种植机工作的安全性，还可以采用太阳能供电，适合沙漠常年光照的气候，绿色环保无污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例的沙漠种植机的整体结构示意图。

图2为本发明实施例的松沙装置的结构示意图。

图3为本发明实施例的播种装置的结构示意图。

图4为本发明实施例的播种装置中播种平台结构示意图。

图5为本发明实施例的覆压沙装置的结构示意图。

图6为本发明实施例的固沙机喷洒装置的结构示意图。

图7为本发明实施例的轮机架的结构示意图。

图8为本发明实施例的开沟装置的结构示意图。

图9为本发明实施例的控制箱台的结构示意图。

图10为本发明实施例的升降装置的结构示意图。

图11为本发明实施例的工作流程图。

图12为本发明实施例的人机交互流程图。

其中，1-松沙装置，2-播种装置，3-控制箱台，4-固沙剂喷洒装置，5-轮机架，6 为升降装置，7-覆压沙装置，8-开沟装置，9-行星轮螺杆松沙刀，10-连杆，11-第一链轮，12-第二链轮，13-第三链轮，14-第四链轮，15-松沙刀驱动电机，16-松沙装置下降电机，17-小齿条，18-松沙装置支架，19-种子箱监控超声波传感器，20-种子箱盖开合连杆，21为种子箱盖，22-种子箱，23-三行分播器，24-播种平台，25-播种驱动电机， 26-第一播种装置固定底座，27-第二播种装置固定底座，28-种子箱升降螺杆，29-光杆， 30-种子箱升降电机，31-大齿轮，32-播种凸轮，33-推板，34-播种平台底座，35-光杆连接件，36-复位弹簧连接件，37-覆压沙装置底座，38-气缸，39-鱼眼轮，40-连杆，41- 仿形轮，42-仿形轮轴，43-覆沙轮，44-覆沙装置主体，45-覆沙装置高度调节件，46- 气缸角度调节件，47-固沙剂箱监控超声波传感器，48-固沙剂箱，49-水泵，50-固沙机喷洒机构底座，51-第五链轮，52-变流器驱动电机，53-变流器底座，54-变流器角度调整件，55-蜗轮，56-雾化喷头，57-变流器，58-下管口，59-固沙剂中转盒，60-第六链轮，61-蜗杆，62-上管口，63-车轮，64-底板支撑件，65-轮机架主体，66-移动电机， 67-主开沟刀，68-仿生分沙器，69-悬挂主体，70-悬挂弹簧，71-第一悬挂转轴，72-悬挂连杆，73-第二悬挂转轴，74-开沟装置高度调节件，75-控制箱台底座，76-第一控制箱台型材，77-第二控制箱台型材，78-升降装置驱动电机，79-第一齿轮，80-第二齿轮， 81-升降装置固定件，82-升降装置螺杆，83-升降平台，84-升降平台固定型材。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，本实施例提供了一种基于慧鱼模型的应用生态固沙剂的沙漠种植机，该沙漠种植机包括松沙装置1、播种装置2、控制箱台3、固沙剂喷洒装置4、轮机架5、升降装置6、覆压沙装置7和开沟装置8，松沙装置1设置在轮机架5的前端，播种装置2、控制箱台3、固沙剂喷洒装置4、升降装置6、覆压沙装置7和开沟装置8均设置在轮机架5内部，且覆压沙装置7和开沟装置8由升降装置6带动上升和下降，控制箱台3分别与松沙装置1、播种装置2、固沙剂喷洒装置4、轮机架5、升降装置6 连接。

本实施例的沙漠种植机采用上述结构后，可以实现松沙、开沟、播种、覆沙、压沙、固沙剂喷洒等新型沙漠种植所需的步骤，且自动化，智能程度高。

如图1和图2所示，松沙装置1用于处理硬质沙石，其包括行星轮螺杆松沙刀9 和松沙驱动组件，松沙驱动组件为两个，两个松沙驱动组件对称设置，每个松沙驱动组件包括连杆10、第一链轮11、第二链轮12、第三链轮13、第四链轮14、松沙刀驱动电机15、松沙装置下降电机16、小齿条17和松沙装置支架18，两个松沙驱动组件的松沙刀驱动电机15和松沙装置下降电机16均是并联的。

松沙装置支架18与轮机架5的前端连接，小齿条17安装在松沙装置支架18上，松沙装置下降电机16与小齿条17啮合，松沙装置下降电机16通过连杆10与行星轮螺杆松沙刀9接；第一链轮与第三链轮共轴连接，且第一链轮11与第二链轮12通过链条连接，第三链轮13与第四链轮14通过链条连接，第二链轮12与太阳轮共轴连接，松沙刀驱动电机15与第四链轮14连接，行星轮螺杆松沙刀9通过行星架固定，并由太阳轮驱动转动；两个松沙装置下降电机16通过小齿条17向前移动，通过连杆10带动行星轮螺杆松沙刀9下压，压入沙面；松沙刀驱动电机15工作，通过两次链传动带动太阳轮转动，从而带动行星轮螺杆松沙刀9做公转运动。

本实施例的松沙装置1采用上述结构后，可实现松沙装置1工作时候插入沙面、非工作时离开沙面，并且进行可靠的远距离传动，运用行星轮公转原理进行松沙工作。

如图1和图3所示，播种装置用于在开沟装置8开设的沟槽中撒下种子，播种装置2设置在轮机架5内部的前端，且播种装置2设置在松沙装置1的后端，播种装置2 包括种子箱监控超声波传感器19、种子箱盖开合连杆20、种子箱盖21、种子箱22、三行分播器23、播种平台24、播种驱动电机25、第一播种装置固定底座26、第二播种装置固定底座27、种子箱升降螺杆28、光杆29、种子箱升降电机30、大齿轮31和小齿轮(图3中未示出，图1中可以看到)。

种子箱22安装在播种平台24上，种子箱升降螺杆28和光杆29安装在第一播种装置固定底座26和第二播种装置固定底座27上，播种平台24由播种驱动电机25驱动，播种平台24连接种子箱升降螺杆28和光杆29，光杆29为两根，播种平台24通过种子箱升降螺杆28与两根光杆29实现竖直方向上的固定，种子箱升降电机30与大齿轮31连接，大齿轮31与小齿轮啮合，小齿轮与种子箱升降螺杆28连接，种子箱升降电机通过30大齿轮31和小齿轮驱动种子箱升降螺杆28，以带动播种平台24上升和下降；三行分播器23安装在种子箱22的前端，种子箱盖21可开合地安装在种子箱22 的上端，种子箱监控超声波传感器19安装在种子箱盖21开口的上端，用于监控种子箱22内种子的剩余量，种子箱盖开合连杆20的两端分别连接种子箱监控超声波传感器19的上端和种子箱盖21的两端，通过播种平台24的上升和下降开合种子箱盖21，其中种子箱盖21由种子箱盖开合连杆20带动开合。

进一步地，如图1、图3和图4所示，播种平台24包括播种凸轮32、推板33、播种平台底座34、光杆连接件35和复位弹簧连接件36，光杆连接件35为两个，两个光杆连接件35与两根光杆29一一对应连接，复位弹簧连接件36连接有复位弹簧，复位弹簧使推板33紧贴在播种凸轮32上，播种凸轮32由播种驱动电机25驱动，播种凸轮32运动带动推板33做往复运动，通过三行分播器23等分并播下种子。

本实施例的播种装置2采用上述结构后，可以监控种子的剩余量，智能化程度高，人工加种操作便捷性强；本实施例的播种装置2中的播种平台24采用上述结构后，播种稳定性强，效率高，且成本较低。

如图1和图5所示，覆压沙装置7用于回填散沙、镇压沙面，覆压沙装置7设置在轮机架5内部的中端，且覆压沙装置设置7在升降装置6上，覆压沙装置包括覆压沙装置底座37、覆沙装置和压沙装置，覆沙装置和压沙装置安装在覆压沙装置底座37 上，且压沙装置设置在覆沙装置的后端。

进一步地，覆沙装置共设置了三行，每行覆沙装置包括覆沙轮43、覆沙装置主体44和覆沙装置高度调节件45，覆沙轮43为两个，两个覆沙轮43成角度地连接在覆沙装置主体44的两侧，本实施例的角度为锐角，在沙面由摩擦力带动覆沙轮43被动旋转，覆沙装置主体44安装在覆沙装置高度调节件45上，覆沙装置高度调节件45用于确定覆沙装置主体44与沙面的距离。

进一步地，压沙装置包括仿形轮41、仿形轮轴42和气缸驱动组件，仿形轮41安装在仿形轮轴42上，气缸驱动组件为两个，两个气缸驱动组件对称设置，每个气缸驱动组件包括气缸38、鱼眼轮39、连杆40和气缸角度调节件46，两个气缸驱动组件的连杆40分别与仿形轮轴42的两端连接，鱼眼轮39固定在气缸38的推杆末端，并与连杆40连接，通过气缸38的推杆推出为仿形轮41提供对沙面恒定的压紧力，仿形轮 41由沙面的摩擦力带动被动旋转，气缸38安装在气缸角度调节件46上，由气缸角度调节件46调整角度。

本实施例的覆压沙装置7采用上述结构后，覆沙时无需单独动力源，且压沙时能对沙面产生恒定压紧力，稳定性强，且能减小机械损伤的可能性。

如图1和图6所示，固沙机喷洒装置4用于将生态固沙剂喷洒到沙面，固沙机喷洒装置4设置在轮机架5内部的后端，固沙机喷洒装置4包括固沙剂箱监控超声波传感器47、固沙剂箱48、水泵49、固沙机喷洒装置底座50、第五链轮51、变流器驱动电机52、变流器底座53、变流器角度调整件54、蜗轮55、雾化喷头56、变流器57、下管口58、固沙剂中转盒59、第六链轮60、蜗杆61和上管口62。

固沙剂箱监控超声波传感器47安装在固沙剂箱48的上端，用于监控固沙剂箱48内固沙剂的剩余量，固沙剂箱48安装在变流器驱动电机52的后端，变流器驱动电机 52安装在变流器底座53的后端，并与第五链轮51连接，第五链轮51通过链条与第六链轮60连接，第六链轮60与蜗杆61共轴连接，蜗杆61与蜗轮55啮合，变流器57 安装在蜗轮55表面，并与下管口58连接，变流器驱动电机52驱动第五链轮51，通过链传动带动第六链轮60和蜗杆61，从而带动蜗轮55，使变流器57改变喷洒模式，雾化喷头56安装在变流器57上，本实施例的雾化喷头56有两个，一个雾化喷头56用于大量喷洒固沙剂，另一个雾化喷头56用于小量喷洒固沙剂，固沙剂中转盒59的两端分别连接下管口58和上管口62，水泵49与固沙剂箱48连接，用于抽取固沙剂箱 48内液态的生态固沙剂，固沙剂中转盒59安装在变流器底座53上，并通过变流器角度调整件54连接在固沙机喷洒装置底座50上。

本实施例的固沙机喷洒装置4采用上述结构后，能将生态固沙剂应用于沙漠种植工程，控制固沙剂的喷洒量，且能监控固沙剂剩余量，人工添加便捷性高，智能化程度高。

如图1和图7所示，轮机架5包括车轮63、底板支撑件64、轮机架主体65和移动电机66，车轮63、底板支撑件64和移动电机66均为四个，四个移动电机66分别安装在轮机架主体65的四个角，并连接四个车轮63，四个底板支撑件64用于为前后底板提供一定的支撑力。

本实施例的轮机架5采用采用上述结构后，可以实现沙漠种植机在沙地的移动，且结构简单，经济效益高。

如图1和图8所示，开沟装置8用于开设沟槽，开沟装置8设置在轮机架5内部的中前端，开沟装置8设置在覆压沙装置7的前端，且开沟装置8设置在升降装置6 上，开沟装置8共设置了三行，每行开沟装置8包括主开沟刀67、仿生分沙器68、悬挂主体69、悬挂弹簧70、第一悬挂转轴71、悬挂连杆72、第二悬挂转轴73和开沟装置高度调节件74，仿生分沙器68为两个，主开沟刀67和两个仿生分沙器68组成功能主体，两个仿生分沙器68分别安装在主开沟刀67的两侧，主开沟刀67安装在悬挂主体69的前端，悬挂弹簧70和悬挂连杆72构成悬挂缓冲系统，悬挂主体69安装在第一悬挂转轴71上，并通过悬挂弹簧70与开沟装置高度调节件74连接，开沟装置高度调节件74安装在第二悬挂转轴73上，用于调整开沟装置8与沙面的距离，悬挂连杆 72的两端分别与第一悬挂转轴71、第二悬挂转轴73连接，悬挂连杆72能够绕第一悬挂转轴71和第二悬挂转轴73转动。

本实施例的开沟装置8采用上述结构后，开沟装置8无需单独动力源，且仿生分沙器68使开沟效果更佳，悬挂缓冲系统降低了机械损伤的可能性。

如图1和图9所示，控制箱台3设置在轮机架5内部的中端，控制箱台包括控制箱台底座75、第一控制箱台型材76、第二控制箱台型材77和硬件控制系统，第一控制箱台型材76和第二控制箱台型材77直立设置，控制箱台底座75分别与第一控制箱台型材76、第二控制箱台型材77连接，且控制箱台底座75设置在升降装置6的上端，硬件控制系统安装在控制箱台底座75上，与硬件控制系统搭配的太阳能电池、光敏电阻及蜂鸣器、蓝色指示灯和红色指示灯也安装在控制箱台底座75上。

本实施例的控制箱台3采用上述结构后，可在沙漠种植机上将硬件控制系统统一安装，避免杂乱，方便维修。

如图1和图10所示，升降装置6用于带动覆压沙装置7和开沟装置8在第一工位与第二工位移动，第一工位为未工作位，覆压沙装置7和开沟装置8未接触沙面，第二工位为工作位，覆压沙装置7接触沙面，开沟装置8插入沙面；升降装置6设置在轮机架5内部的中端，其包括升降装置固定件81、升降装置螺杆82、升降平台83和升降平台固定型材84，升降装置螺杆82为四根，升降装置固定件81为四个，四根升降装置螺杆82与四个升降装置固定件81一一对应，升降平台固定型材84为两根，升降装置驱动组件为两个，两根升降平台固定型材84与两个升降装置驱动组件一一对应，每个升降装置驱动组件包括升降装置驱动电机78、第一齿轮79和第二齿轮80，两个两个升降装置驱动组件的升降装置驱动电机78是并联的。

其中两根升降装置螺杆82安装在其中一根升降平台固定型材84的两端，并通过对应的两个升降装置固定件81固定，另外两根升降装置螺杆82安装在另一根升降平台固定型材84的两端，并通过对应的两个升降装置固定件81固定，两根升降平台固定型材84同一端的升降装置螺杆82之间通过链条连接，每个升降装置驱动组件安装在对应升降平台固定型材84的其中一端，本实施例的其中一个升降装置驱动组件安装在前面一根升降平台固定型材84的左端，即整个升降装置6的左前端，另一个升降装置驱动组件安装在后面一根升降平台固定型材84的右端，即整个升降装置6的右后端，升降装置驱动电机78与第一齿轮79连接，第一齿轮79与第二齿轮80啮合，第二齿轮80与对应升降平台固定型材84同一端的升降装置螺杆82连接，升降装置驱动电机 78通过第一齿轮78和第二齿轮79啮合传动带动其中两根升降装置螺杆82，通过链传动带动另外两根升降装置螺杆82，实现四根升降装置螺杆82的同步转动，升降平台 83安装在两根升降平台固定型材84上，覆压沙装置7和开沟装置8安装在升降平台 83上。

本实施例的升降装置6采用上述结构后，可以带动覆压沙装置7和开沟装置8在工作位和非工作位转换，且四螺杆升降具有传动可靠的特点，断电时具有自锁功能。

本实施例的沙漠种植机工作原理是：采用四轮驱动，搭配松沙装置、开沟装置、播种装置、覆压沙装置、固沙剂喷洒装置、升降装置和控制箱台，适用于沙漠灌草种植，具有较强的沙地适应性和播种种植能力；设置有具有悬挂系统的开沟装置和气缸提供恒定压紧力的压沙装置，能被动适应不规则的沙地，保证作业的质量；通过超声波传感器实时检测及反馈种子和固沙剂的剩余量，通过蜂鸣器报警、指示灯亮起提醒以及云端反馈给工作人员，能保证作业的持续性；固沙剂喷洒配合可调变流器，根据工作地点的沙漠化程度不同进行调节，避免固沙剂的浪费，符合节能环保的价值观；采用自动下降开盖的种子箱工作原理，提升了工作人员添加种子的便捷性。加入GNSS (Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)导航控制系统，使沙漠种植机能够自主完成沙地作业，智能化程度较高；该沙漠种植机采用太阳能电池供电，在沙漠工作续航能力较强，绿色环保，小型轻便。

如图1～图12所示，本实施例还提供了一种沙漠种植方法，该方法基于上述的沙漠种植机实现，包括以下步骤：

第一步：工作人员启动沙漠种植机，种子箱监控超声波传感器对种子箱进行一次剩余量的检测，若种子剩余量少于所设定值，蜂鸣器响起且红色指示灯亮起，工作人员可通过控制器显示屏确定添加种子，此时种子箱升降电机驱动种子箱升降螺杆使播种平台下降，种子箱盖由种子箱盖开合连杆被动打开，方便工作人员添加种子。

完成种子添加后，播种平台通过种子箱升降电机驱动种子箱升降螺杆，带动播种平台上升到工作高度，完成后固沙剂箱监控超声波传感器对固沙剂进行剩余量的检测，若固沙剂剩余量少于所设定值，则蜂鸣器响起且蓝色指示灯亮起，工作人员可通过控制器显示屏确定添加固沙剂；若两次检测种子和固沙剂剩余量均大于所设定值，则直接进行第二步。

第二步：工作人员根据工作地点的沙漠化程度，在控制器显示屏上选择固沙剂喷洒模式，即模式1大量喷洒或模式2小量喷洒；选择完毕后，变流器驱动电机驱动第五链轮，第五链轮与第六链轮通过链条传动，且第六链轮与蜗杆共轴，带动蜗杆转动，从而带动与蜗杆啮合的蜗轮，使固定在蜗轮上的变流器转动至所选择的档位。

第三步：松沙装置先开始工作，两个松沙装置下降电机与小齿条啮合，松沙装置下降电机未固定而小齿条固定，当松沙装置下降电机转动时松沙装置下降电机前进，通过与松沙装置下降电机相连的连杆，带动行星轮螺杆松沙刀压入沙面。第一链轮和第二链轮通过链传动，第三链轮与第二链轮共轴，第三链轮与第四链轮通过链传动，此时松沙刀驱动电机驱动第四链轮转动，从而带动行星轮螺杆松沙刀开始工作。

第四步：升降装置工作，两个升降装置驱动电机转动，通过两组第一齿轮和第二齿轮啮合传动带动两根升降装置螺杆，而两根螺杆分别通过链条与同侧的另一根螺杆进行连接，使四根螺杆同步转动，带动升降平台下降，从而使固定在升降平台上的覆压沙装置开沟装置下降，此时，开沟装置插入沙面，覆压沙装置的覆沙装置接触沙面，覆压沙装置的压沙装置靠近沙面。

第五步：压沙装置中，鱼眼轮固定在气缸的推杆末端，且与连杆相连，此时两个3气缸的推杆推出，使固定在连杆上的仿形轮斜向下压紧沙面，对沙面产生恒定的压紧力，进行良好的压沙工作。

第六步：轮机架的四个移动电机开始工作，使沙漠种植机前行。

第七步：播种装置开始工作，播种驱动电机转动，带动播种凸轮转动，使推板在复位弹簧和凸轮的作用下做往复运动，推出种子，种子通过三行分播器和三行分播器上的管道精准播到所开沟槽之中，进行播种工作。

第八步：固沙剂喷洒装置开始工作，水泵将液态生态固沙剂通过上管口传到固沙剂中转盒，再通过下管口传到变流器，由雾化喷头喷洒到完成覆压沙工作的沙面之上，形成保护膜，提高中的发芽率与存活率。

在沙漠种植机工作期间，种子箱监控超声波传感器、固沙剂箱监控超声波传感器持续对种子箱和固沙剂箱进行监控与反馈，当剩余量不足时，蜂鸣器和对应指示灯将会亮起，需补充种子或固沙剂的信息也将通过云端反馈到工作人员远程工作界面，提醒工作人员及时添加。

所设置的光敏传感器也会对环境亮度进行实时的检测，当亮度低于所设定值时，照明灯将会亮起，保证沙漠种植机工作时的安全性。

综上所述，本发明的沙漠种植机设置了松沙装置、播种装置、控制箱台、固沙剂喷洒装置、升降装置、覆压沙装置和开沟装置，可实现松沙、开沟、播种、覆沙、压沙、固沙剂喷洒等新型沙漠种植所需的步骤，且自动化，智能程度高，可以提高灌草种子发芽率与存活率。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于慧鱼模型的应用生态固沙剂的沙漠种植机，其特征在于，包括松沙装置、播种装置、控制箱台、固沙剂喷洒装置、轮机架、升降装置、覆压沙装置和开沟装置，所述松沙装置设置在轮机架的前端，所述播种装置、控制箱台、固沙剂喷洒装置、升降装置、覆压沙装置和开沟装置均设置在轮机架内部，且覆压沙装置和开沟装置由升降装置带动上升和下降，所述控制箱台分别与松沙装置、播种装置、固沙剂喷洒装置、轮机架、升降装置连接；

所述播种装置设置在轮机架内部的前端，且播种装置设置在松沙装置的后端，播种装置包括种子箱监控超声波传感器、种子箱盖开合连杆、种子箱盖、种子箱、三行分播器、播种平台、播种驱动电机、第一播种装置固定底座、第二播种装置固定底座、种子箱升降螺杆、光杆、种子箱升降电机、大齿轮和小齿轮；

所述种子箱安装在播种平台上，所述种子箱升降螺杆和光杆安装在第一播种装置固定底座和第二播种装置固定底座上，所述播种平台由播种驱动电机驱动，播种平台分别连接种子箱升降螺杆和光杆，通过种子箱升降螺杆与光杆实现竖直方向上的固定，所述种子箱升降电机与大齿轮连接，所述大齿轮与小齿轮啮合，所述小齿轮与种子箱升降螺杆连接，种子箱升降电机通过大齿轮和小齿轮驱动种子箱升降螺杆，以带动播种平台上升和下降；所述三行分播器安装在种子箱的前端，所述种子箱盖可开合地安装在种子箱的上端，所述种子箱监控超声波传感器安装在种子箱盖开口的上端，所述种子箱盖开合连杆的两端分别连接种子箱监控超声波传感器的上端和种子箱盖的两端，通过播种平台的上升和下降开合种子箱盖；

所述播种平台包括播种凸轮、推板、播种平台底座、光杆连接件和复位弹簧连接件，所述光杆连接件与光杆连接，所述复位弹簧连接件连接有复位弹簧，所述复位弹簧使推板紧贴在播种凸轮上，所述播种凸轮由播种驱动电机驱动，播种凸轮运动带动推板做往复运动，通过三行分播器等分并播下种子；

所述固沙剂喷洒装置设置在轮机架内部的后端，固沙剂喷洒装置包括固沙剂箱监控超声波传感器、固沙剂箱、水泵、固沙剂喷洒装置底座、第五链轮、变流器驱动电机、变流器底座、变流器角度调整件、蜗轮、雾化喷头、变流器、下管口、固沙剂中转盒、第六链轮、蜗杆和上管口；

所述固沙剂箱监控超声波传感器安装在固沙剂箱的上端，所述固沙剂箱安装在变流器驱动电机的后端，所述变流器驱动电机安装在变流器底座的后端，并与第五链轮连接，所述第五链轮通过链条与第六链轮连接，所述第六链轮与蜗杆共轴连接，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述变流器安装在蜗轮表面，并与下管口连接，所述雾化喷头安装在变流器上，所述固沙剂中转盒的两端分别连接下管口和上管口，所述水泵与固沙剂箱连接，所述固沙剂中转盒安装在变流器底座上，并通过变流器角度调整件连接在固沙剂喷洒装置底座上。

2.根据权利要求1所述的沙漠种植机，其特征在于，所述松沙装置包括行星轮螺杆松沙刀和松沙驱动组件，所述松沙驱动组件为两个，两个松沙驱动组件对称设置，每个松沙驱动组件包括连杆、第一链轮、第二链轮、第三链轮、第四链轮、松沙刀驱动电机、松沙装置下降电机、小齿条和松沙装置支架；

所述松沙装置支架与轮机架的前端连接，所述小齿条安装在松沙装置支架上，所述松沙装置下降电机与小齿条啮合，所述松沙装置下降电机通过连杆与行星轮螺杆松沙刀连接；所述第一链轮与第三链轮共轴连接，且第一链轮与第二链轮通过链条连接，所述第三链轮与第四链轮通过链条连接，所述第二链轮与太阳轮共轴连接，所述松沙刀驱动电机与第四链轮连接，所述行星轮螺杆松沙刀通过行星架固定，并由太阳轮驱动转动。

3.根据权利要求1所述的沙漠种植机，其特征在于，所述覆压沙装置设置在轮机架内部的中端，且覆压沙装置设置在升降装置上，覆压沙装置包括覆压沙装置底座、覆沙装置和压沙装置，所述覆沙装置和压沙装置安装在覆压沙装置底座上，且压沙装置设置在覆沙装置的后端；

所述覆沙装置包括覆沙轮、覆沙装置主体和覆沙装置高度调节件，所述覆沙轮为两个，两个覆沙轮成角度地连接在覆沙装置主体的两侧，所述覆沙装置主体安装在覆沙装置高度调节件上，所述覆沙装置高度调节件用于确定覆沙装置主体与沙面的距离；

所述压沙装置包括仿形轮、仿形轮轴和气缸驱动组件，所述仿形轮安装在仿形轮轴上，所述气缸驱动组件为两个，两个气缸驱动组件对称设置，每个气缸驱动组件包括气缸、鱼眼轮、连杆和气缸角度调节件，两个气缸驱动组件的连杆分别与仿形轮轴的两端连接，所述鱼眼轮固定在气缸的推杆末端，并与连杆连接，通过气缸的推杆推出为仿形轮提供对沙面的压紧力，所述气缸安装在气缸角度调节件上，由气缸角度调节件调整角度。

4.根据权利要求1所述的沙漠种植机，其特征在于，所述开沟装置设置在轮机架内部的中前端，开沟装置设置在覆压沙装置的前端，且开沟装置设置在升降装置上，开沟装置包括主开沟刀、仿生分沙器、悬挂主体、悬挂弹簧、第一悬挂转轴、悬挂连杆、第二悬挂转轴和开沟装置高度调节件，所述仿生分沙器为两个，两个仿生分沙器分别安装在主开沟刀的两侧，所述主开沟刀安装在悬挂主体的前端，所述悬挂主体安装在第一悬挂转轴上，并通过悬挂弹簧与开沟装置高度调节件连接，所述开沟装置高度调节件安装在第二悬挂转轴上，用于调整开沟装置与沙面的距离，所述悬挂连杆的两端分别与第一悬挂转轴、第二悬挂转轴连接。

5.根据权利要求1所述的沙漠种植机，其特征在于，所述升降装置设置在轮机架内部的中端，升降装置包括升降装置固定件、升降装置螺杆、升降平台和升降平台固定型材，所述升降装置螺杆为四根，所述升降装置固定件为四个，四根升降装置螺杆与四个升降装置固定件一一对应，所述升降平台固定型材为两根，升降装置驱动组件为两个，两根升降平台固定型材与两个升降装置驱动组件一一对应，每个升降装置驱动组件包括升降装置驱动电机、第一齿轮和第二齿轮；

其中两根升降装置螺杆安装在其中一根升降平台固定型材的两端，并通过对应的两个升降装置固定件固定，另外两根升降装置螺杆安装在另一根升降平台固定型材的两端，并通过对应的两个升降装置固定件固定，两根升降平台固定型材同一端的升降装置螺杆之间通过链条连接，每个升降装置驱动组件安装在对应升降平台固定型材的其中一端，所述升降装置驱动电机与第一齿轮连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮与对应升降平台固定型材同一端的升降装置螺杆连接，所述升降平台安装在两根升降平台固定型材上，所述覆压沙装置和开沟装置安装在升降平台上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的沙漠种植机，其特征在于，所述控制箱台设置在轮机架内部的中端，控制箱台包括控制箱台底座、第一控制箱台型材、第二控制箱台型材和硬件控制系统，所述第一控制箱台型材和第二控制箱台型材直立设置，所述控制箱台底座分别与第一控制箱台型材、第二控制箱台型材连接，且控制箱台底座设置在升降装置的上端，所述硬件控制系统安装在控制箱台底座上。

7.一种沙漠种植方法，基于权利要求1-6任一项所述的沙漠种植机实现，其特征在于，所述方法包括：

启动沙漠种植机，播种装置的种子箱监控超声波传感器对种子箱进行一次剩余量的检测，若种子剩余量少于所设定值，则进行报警，此时种子箱升降电机驱动种子箱升降螺杆使播种平台下降，种子箱盖由种子箱盖开合连杆被动打开，添加种子；

完成种子添加后，播种装置的播种平台通过种子箱升降电机驱动种子箱升降螺杆，带动播种平台上升到工作高度，完成后固沙剂喷洒装置的固沙剂箱监控超声波传感器对固沙剂进行剩余量的检测，若固沙剂剩余量少于所设定值，则进行报警，添加固沙剂；

若两次检测种子和固沙剂剩余量均大于所设定值，则根据工作地点的沙漠化程度，选择固沙剂喷洒模式；选择完毕后，固沙剂喷洒装置的变流器驱动电机驱动第五链轮，第五链轮与第六链轮通过链条传动，且第六链轮与蜗杆共轴，带动蜗杆转动，从而带动与蜗杆啮合的蜗轮，使固定在蜗轮上的变流器转动至所选择的档位；

松沙装置先开始工作，两个松沙装置下降电机与小齿条啮合，松沙装置下降电机未固定而小齿条固定，当松沙装置下降电机转动时电机前进，通过与松沙装置下降电机连接的连杆，带动行星轮螺杆松沙刀压入沙面；第一链轮和第二链轮通过链条传动，第三链轮与第二链轮共轴，第三链轮与第四链轮通过链条传动，此时松沙刀驱动电机驱动第四链轮转动，从而带动行星轮螺杆松沙刀开始工作；

升降装置工作，两个升降装置驱动电机转动，通过第一齿轮和第二齿轮啮合传动带动两根升降装置螺杆，而两根升降装置螺杆分别通过链条带动另外两根升降装置螺杆，使四根升降装置螺杆同步转动，带动升降平台下降，从而使安装在升降平台上的覆压沙装置和开沟装置下降，此时开沟装置插入沙面，覆压沙装置的覆沙装置接触沙面，覆压沙装置的压沙装置靠近沙面；

压沙装置的气缸推杆推出，使固定在连杆上的仿形轮斜向下压紧沙面，对沙面产生恒定的压紧力，进行压沙工作；

轮机架的四个移动电机开始工作，使沙漠种植机前行；

播种装置开始工作，播种驱动电机转动，带动播种平台的播种凸轮转动，使推板在复位弹簧和播种凸轮的作用下做往复运动，推出种子，种子通过三行分播器和三行分播器上的管道精准播到所开沟槽之中，进行播种工作；

固沙剂喷洒装置开始工作，水泵将液态生态固沙剂通过上管口传到固沙剂中转盒，再通过下管口传到变流器，通过雾化喷头喷洒到完成覆压沙工作的沙面之上，形成保护膜。