CN115380647B - 一种松土施肥控湿一体化机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种松土施肥控湿一体化机器人，包括可抬升式松土装置、多感应器泥土搅拌装置和农地适应性底盘；本发明的机器人利用农地适应性底盘实现在田间地头自由行进，通过可抬升式松土装置和多感应器泥土搅拌装置实现耕地的旋耕、松土、施肥以及土壤PH值和土壤湿度的调节，大大改善土壤的种植条件，减轻农业作业人员的劳动强度。

Description

一种松土施肥控湿一体化机器人
技术领域
本发明专利涉及机器人领域，具体涉及一种松土施肥控湿一体化机器人。
背景技术
农机一直是农业机械化的基础组成部分，随着我国农业机械化意识的不断提高，农业农机的逐步发展，农业生产难度标准也越来越高。现在以人力为主的农作模式以不再满足现在农业需求，所以农机正在被广泛使用。田间农机作为农业种植生产不可或缺的机械工具，它提高了农业种植的效率，但是目前市面上的农机设备难以满足高效可靠、完成效果好的工作期望，主要依靠农民的经验以及简单的检测设备来判断土地的质量，往往存在误判而造成不必要的损失，严重影响种植的效果。而传统的农机只能在平坦的田间进行作业，无法应用在陡峭，崎岖不平等环境田间。
因此，设计一种松土控湿施肥一体化的机器人对解决以上问题具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对松土施肥控湿农机的一体化功能和地形的自适应能力进行研究，通过机器控制技术、多功能一体化技术以及地盘自适应技术实现了一种高适应能力、精准化、无人化、多功能一体化的松土施肥控湿一体化的机器人。
本发明的一种松土施肥控湿一体化机器人，包括可抬升式松土装置、多感应器泥土搅拌装置和农地适应性底盘；
所述可抬升式松土装置包括设置于农地适应性底盘前侧的松土前柄、机械抬升装置和泥土传送装置；所述松土前柄包括旋耕刀和用于驱动所述旋耕刀转动的松土驱动机构；所述机械抬升装置包括连接于松土前柄与农地适应性底盘之间的机械臂和用于驱动机械臂摆动使松土前柄抬升的液压杆；所述泥土传送装置包括用于将土壤铲起的行进斜铲和用于将进入行进斜铲的土壤向后输送的带式输送装置Ⅰ；
所述多感应器泥土搅拌装置包括多传感器泥土搅拌箱和肥水添加装置；所述多传感器泥土搅拌箱包括泥土搅拌装置和PH调节装置；所述泥土搅拌装置包括箱体、设置于所述箱体内的带式输送装置Ⅱ和设置于带式输送装置Ⅱ上方的若干搅拌松土装置；所述带式输送装置Ⅱ用于承接来自带式输送装置Ⅰ的土壤并带动土壤沿水平方向移动；所述搅拌松土装置包括用于破碎土壤的旋叶和用于驱动旋叶转动的搅拌电机；所述箱体内壁设有用于分别检测土壤PH值和湿度的PH传感器和湿度传感器；所述PH调节装置包括石灰粉料盒、硫磺粉料盒和用于控制粉料向下流出的粉料控制机构；所述肥水添加装置包括水桶、肥料桶、混合容器和三向水雾喷射器；所述水桶和肥料桶的出口设有控制阀并分别通过水管和肥料管与混合容器连通；所述混合容器内设有曲棍搅拌装置；
所述农地适应性底盘包括车架、设置于车架底部的适应性轮胎、用于驱动适应性轮胎自转的行进驱动电机和用于驱动适应性轮胎转向的转向驱动电机。
进一步，所述松土前柄的旋耕刀包括刀轴、通过刀片固定架安装于所述刀轴上用于耕作土壤的若干刀片和固定于刀轴两端的防泥挡板；所述松土驱动机构包括松土电机、固定于松土电机转轴的蜗杆以及固定于刀轴中部并与蜗杆啮合的蜗轮。
进一步，所述机械抬升装置的机械臂包括固定臂和摆臂；所述固定臂固定于底盘前端；所述摆臂一端铰接于固定臂，另一端固定于所述松土前柄；所述液压杆用于拉动所述摆臂相对于固定臂摆动使松土前柄提升。
进一步，所述泥土传送装置中的带式输送装置Ⅰ包括传送带、支撑件、滚轴、传送电机和传送挡板；所述支撑件位于传送带下方以支撑其运转；所述传送电机用于驱动滚轴转动以带动传送带运转；所述传送挡板位于传送带两侧以防止泥土洒出。
进一步，所述泥土搅拌装置中的带式输送装置Ⅱ包括平行设置的上传送带和下传送带；所述箱体上的进口与上传送带前端之间设有可由挡板电机驱动转动的挡板；所述下传送带后端设有用于将搅拌后的土壤排出的运输槽。
进一步，所述PH调节装置的粉料控制机构包括设置于石灰粉料盒和硫磺粉料盒底部出口处的隔板和用于驱动隔板转动的隔板电机。
进一步，所述农地适应性底盘的车架底部通过旋转连接器安装有轮胎支承架；所述适应性轮胎通过轮轴安装于轮胎支承架；所述行进驱动电机安装于轮胎支承架侧部，其驱动轴连接于适应性轮胎的轮轴；所述转向驱动电机安装于车架，其驱动轴通过联轴器与轮胎支撑架连接。
本发明的有益效果：本发明的松土施肥控湿一体化机器人，利用农地适应性底盘实现在田间地头自由行进，通过可抬升式松土装置和多感应器泥土搅拌装置实现耕地的旋耕、松土、施肥以及PH值和湿度的条件，大大改善土壤的种植条件，减轻农业作业人员的劳动强度。
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；
图2为松土装置的结构示意图；
图3为松土前柄的结构示意图；
图4为机械臂抬升装置的结构示意图；
图5为泥土传送装置的结构示意图；
图6为多感应泥土搅拌装置的结构示意图；
图7为肥水添加装置的结构示意图Ⅰ；
图8为肥水添加装置的结构示意图Ⅱ；
图9为肥水添加装置的结构示意图Ⅲ；
图10为多传感器泥土搅拌箱的结构示意图Ⅰ；
图11为多传感器泥土搅拌箱的结构示意图Ⅱ；
图12为多传感器泥土搅拌箱的结构示意图Ⅲ；
图13为传感器安装示意图；
图14为PH调节装置的结构示意图；
图15为农地适应性底盘的结构示意图Ⅰ；
图16为农地适应性底盘的结构示意图Ⅱ；
图17为农地适应性底盘的结构示意图Ⅲ。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的一种松土施肥控湿一体化机器人，包括可抬升式松土装置1、多感应器泥土搅拌装置2和农地适应性底盘3；
如图2所示，所述可抬升式松土装置1包括设置于农地适应性底盘3前侧的松土前柄1-1、机械抬升装置1-2和泥土传送装置1-3；
如图3所示，所述松土前柄1-1包括旋耕刀和用于驱动所述旋耕刀转动的松土驱动机构；所述旋耕刀包括刀轴、通过刀片固定架1-1-4安装于所述刀轴上用于耕作土壤的若干刀片1-1-5和固定于刀轴两端的防泥挡板1-1-6；所述松土驱动机构包括松土电机1-1-1、固定于松土电机1-1-1转轴的蜗杆1-1-2以及固定于刀轴中部并与蜗杆1-1-2啮合的蜗轮1-1-3；松土电机1-1竖向安装于刀具前柄外壳1-1-7内，刀具前柄外壳1-1-7的底部设有一轴承座，刀轴中部通过轴承与轴承座配合；所述松土电机1-1-1的动力通过蜗轮蜗杆机构减速增矩后驱动刀轴转动，从而利用刀轴上的6组旋耕刀对土壤进行松土。
如图4所示，所述机械抬升装置包括连接于松土前柄与农地适应性底盘之间的机械臂和用于驱动机械臂摆动使松土前柄抬升的液压杆1-2-2；所述机械臂包括固定臂1-2-8和摆臂1-2-5；所述固定臂1-2-8通过底盘固定架1-2-10固定于底盘前端；为提高强度，固定臂1-2-8平行设置多个，相邻固定臂1-2-8之间通过铝柱1-2-9连接；所述摆臂1-2-5一端铰接于固定臂1-2-8，另一端通过松土前柄连接件1-2-6固定于所述松土前柄；所述液压杆1-2-2的缸体安装于底盘固定架上方的液压杆支撑架1-2-1上，其活塞杆端部通过垫片1-2-3连接于固定在摆臂1-2-5上的连接片1-2-4；通过液压杆1-2-2拉动所述摆臂1-2-5相对于固定臂1-2-8摆动使松土前柄提升。
如图5所示，所述泥土传送装置1-3包括用于将土壤铲起的行进斜铲1-3-1和用于将进入行进斜铲1-3-1的土壤向后输送的带式输送装置Ⅰ；所述带式输送装置Ⅰ包括传送带1-3-6、支撑件1-3-3、滚轴1-3-4、传送电机1-3-2和传送挡板1-3-7；所述支撑件1-3-3位于传送带1-3-6下方以支撑其运转；所述传送电机1-3-2用于驱动由轴承支承的滚轴1-3-4转动以带动传送带1-3-6运转；所述传送挡板1-3-7位于传送带1-3-6两侧以防止泥土洒出。
如图6-13所示，所述多感应器泥土搅拌装置2包括多传感器泥土搅拌箱2-2和肥水添加装置2-1；所述多传感器泥土搅拌箱2-2包括泥土搅拌装置2-2-1和PH调节装置2-2-2；
如图7-9，所述肥水添加装置包括水桶2-1-10、肥料桶2-1-1、混合容器2-1-6和三向水雾喷射器2-1-7；所述水桶2-1-10、肥料桶2-1-1通过连接件2-1-5和支撑柱2-1-2安装在底盘后侧，其上部的进口均设有盖板2-1-11，其出口设有控制阀2-1-12并分别通过水管2-1-9和肥料管2-1-3与混合容器连通；所述三向水雾喷射器2-1-7设置于混合容器2-1-6出口处；所述混合容器内设有曲棍搅拌装置；所述曲棍搅拌装置包括曲棍2-1-14和驱动其转动的电机2-1-13；通过控制阀2-1-12可以控制水桶2-1-10和肥料桶2-1-1流向混合容器2-1-6的水和肥料，再通过曲棍搅拌装置将其搅拌均匀，最后利用三向水雾喷射器2-1-7将水肥撒入土壤内实现对土壤的施肥作业。
如图10-12，所述泥土搅拌装置2-2-1包括箱体2-2-1-1、设置于所述箱体2-2-1-1内的带式输送装置Ⅱ和设置于带式输送装置Ⅱ上方的若干搅拌松土装置；箱体2-2-1-1上部通过顶盖2-2-1-4封闭；所述搅拌松土装置包括通过固定架(2-2-1-12、2-2-1-13、2-2-1-14)固定安装在箱体2-2-1-1内的搅拌电机2-2-1-15和通过旋转轴2-2-1-5连接在搅拌电机2-2-1-15转轴上的旋叶2-2-1-6；所述带式输送装置Ⅱ用于承接来自带式输送装置Ⅰ的土壤并带动土壤沿水平方向移动；所述带式输送装置Ⅱ包括平行设置的上传送带和下传送带；所述上传送带和下传送带均包括传送带电机2-2-1-2、传送带支撑轴2-2-1-10和传送带转轴2-2-1-9；所述箱体上2-2-1-1的进口与上传送带前端之间设有可由挡板电机驱动转动的挡板2-2-1-11；当土壤通过入口进入箱体后2-2-1-1，由挡板2-2-1-11引导其进入到上传送带，由上传送带携带土壤水平往复移动，利用肥水添加装置2-1和PH调节装置2-2-2对土壤进行施肥和PH调节，然后利用搅拌松土装置对土壤进行搅拌，完成后由挡板电机驱动挡板2-2-1-11转动，使上传送带上的土壤可以掉落至下传送带上，所述下传送带后端设有用于将搅拌后的土壤排出的运输槽2-2-1-7。所述箱体2-2-1-1内壁设有用于分别检测土壤PH值和湿度的PH传感器2-2-1-16和湿度传感器2-2-1-17；
如图14所示，所述PH调节装置包括石灰粉料盒、硫磺粉料盒2-2-2-4和用于控制粉料向下流出的粉料控制机构；所述石灰粉料盒、硫磺粉料盒2-2-2-4通过固定件2-2-2-2、连接架2-2-2-1安装在搅拌箱内，其上部通过保护壳2-2-2-5封闭；所述粉料控制机构包括分别设置于石灰粉料盒、硫磺粉料盒2-2-2-4底部的隔板2-2-2-6和用于驱动隔板2-2-2-6转动的隔板电机2-2-2-3；当需要提高土壤PH值时，可开启石灰粉料盒底部的隔板2-2-2-6，向土壤投放石灰粉；当需要降低土壤PH值时，可开启硫磺粉盒底部的隔板2-2-2-6，向土壤投放硫磺。
如图15-17，所述农地适应性底盘包括车架、设置于车架底部的适应性轮胎3-1、用于驱动适应性轮胎3-1自转的行进驱动电机3-2和用于驱动适应性轮胎3-1转向的转向驱动电机3-7。所述车架包括两个平行的支架板3-5、固定于两支架板3-5之间的支撑柱3-6；所述车架底部通过旋转连接器3-14安装有轮胎支承架3-3；所述适应性轮胎3-1的轮轴通过轴承安装于轮胎支承架3-3；所述行进驱动电机3-2安装于轮胎支承架3-3侧部，其驱动轴连接于适应性轮胎3-1的轮轴；所述转向驱动电机3-7通过支撑柱3-9安装在支架板3-10上，并位于车架上的保护壳内，其驱动轴通过联轴器3-13与轮胎支撑架3-3连接。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种松土施肥控湿一体化机器人，其特征在于：包括可抬升式松土装置、多感应器泥土搅拌装置和农地适应性底盘；
所述可抬升式松土装置包括设置于农地适应性底盘前侧的松土前柄、机械抬升装置和泥土传送装置；所述松土前柄包括旋耕刀和用于驱动所述旋耕刀转动的松土驱动机构；所述机械抬升装置包括连接于松土前柄与农地适应性底盘之间的机械臂和用于驱动机械臂摆动使松土前柄抬升的液压杆；所述泥土传送装置包括用于将土壤铲起的行进斜铲和用于将进入行进斜铲的土壤向后输送的带式输送装置Ⅰ；
所述多感应器泥土搅拌装置包括多传感器泥土搅拌箱和肥水添加装置；所述多传感器泥土搅拌箱包括泥土搅拌装置和PH调节装置；所述泥土搅拌装置包括箱体、设置于所述箱体内的带式输送装置Ⅱ和设置于带式输送装置Ⅱ上方的若干搅拌松土装置；所述带式输送装置Ⅱ用于承接来自带式输送装置Ⅰ的土壤并带动土壤沿水平方向移动；所述搅拌松土装置包括用于破碎土壤的旋叶和用于驱动旋叶转动的搅拌电机；所述箱体内壁设有用于分别检测土壤PH值和湿度的PH传感器和湿度传感器；所述PH调节装置包括石灰粉料盒、硫磺粉料盒和用于控制粉料向下流出的粉料控制机构；所述肥水添加装置包括水桶、肥料桶、混合容器和三向水雾喷射器；所述水桶和肥料桶的出口设有控制阀并分别通过水管和肥料管与混合容器连通；所述混合容器内设有曲棍搅拌装置；
所述泥土搅拌装置中的带式输送装置Ⅱ包括平行设置的上传送带和下传送带；所述箱体上的进口与上传送带前端之间设有可由挡板电机驱动转动的挡板；所述下传送带后端设有用于将搅拌后的土壤排出的运输槽；当土壤通过入口进入箱体后，由挡板引导其进入到上传送带，由上传送带携带土壤水平往复移动，利用肥水添加装置和PH调节装置对土壤进行施肥和PH调节，然后利用搅拌松土装置对土壤进行搅拌，完成后由挡板电机驱动挡板转动，使上传送带上的土壤可以掉落至下传送带上，所述下传送带后端设有用于将搅拌后的土壤排出的运输槽；所述箱体内壁设有用于分别检测土壤PH值和湿度的PH传感器和湿度传感器；
所述农地适应性底盘包括车架、设置于车架底部的适应性轮胎、用于驱动适应性轮胎自转的行进驱动电机和用于驱动适应性轮胎转向的转向驱动电机。
2.根据权利要求1所述的松土施肥控湿一体化机器人，其特征在于：所述松土前柄的旋耕刀包括刀轴、通过刀片固定架安装于所述刀轴上用于耕作土壤的若干刀片和固定于刀轴两端的防泥挡板；所述松土驱动机构包括松土电机、固定于松土电机转轴的蜗杆以及固定于刀轴中部并与蜗杆啮合的蜗轮。
3.根据权利要求1所述的松土施肥控湿一体化机器人，其特征在于：所述机械抬升装置的机械臂包括固定臂和摆臂；所述固定臂固定于底盘前端；所述摆臂一端铰接于固定臂，另一端固定于所述松土前柄；所述液压杆用于拉动所述摆臂相对于固定臂摆动使松土前柄提升。
4.根据权利要求1所述的松土施肥控湿一体化机器人，其特征在于：所述泥土传送装置中的带式输送装置Ⅰ包括传送带、支撑件、滚轴、传送电机和传送挡板；所述支撑件位于传送带下方以支撑其运转；所述传送电机用于驱动滚轴转动以带动传送带运转；所述传送挡板位于传送带两侧以防止泥土洒出。
5.根据权利要求1所述的松土施肥控湿一体化机器人，其特征在于：所述PH调节装置的粉料控制机构包括设置于石灰粉料盒和硫磺粉料盒底部出口处的隔板和用于驱动隔板转动的隔板电机。
6.根据权利要求1所述的松土施肥控湿一体化机器人，其特征在于：所述农地适应性底盘的车架底部通过旋转连接器安装有轮胎支承架；所述适应性轮胎通过轮轴安装于轮胎支承架；所述行进驱动电机安装于轮胎支承架侧部，其驱动轴连接于适应性轮胎的轮轴；所述转向驱动电机安装于车架，其驱动轴通过联轴器与轮胎支撑架连接。
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