CN115589802A - 基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置。本发明属于农业机械领域，具体是指基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置；通过阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构检测作物生长的状况并通过光电信号控制器来控制反馈式自动控制变量施肥机构改变至合适的施肥量，施肥的控制以及施肥量的改变都可以自动完成，施肥效率高，劳动强度小，施肥效果好，同时解决了施肥量不足或过多的问题。

Description

基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体是指一种基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置。

背景技术

在传统农业的种植过程中，作物整个生长周期内需要人工进行多次的施肥，施肥量不足会导致作物养分供给不足，出现产量低、品质差；而施肥量过多也会导致土壤性状恶化、养分结构失调、作物品质下降、肥料浪费和环境污染等问题；因此施肥量需要根据作物实际的生长状态进行适当的调整；例如小麦的种植中，在春季小麦返青后往往需要进行一次施肥，称之为追肥，追肥的过程中需要根据小麦的长势（一般的观察指标为小麦分蘖的数目，植株的高度等）来选择合适的追肥量。

为了控制施肥量的多少，常见的方法为肉眼观察作物长势，随后手动播撒肥料，这种施肥方法效率低、劳动强度大，不适合较大种植面积的施肥作业；对于大面积种植的施肥，现有的方法有施肥手推车，也有拖拉机牵引的施肥机，但是这些方法都无法根据作物实际状况调节施肥量，容易造成前段提到的施肥量不足或过多的问题。

因此需要一种自动化、智能化的基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置来解决变量施肥与自动化施肥的问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，利用阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构、光电信号控制器和反馈式自动控制变量施肥机构，检测作物实时的长势并以此为依据调节施肥量，实现了作物生长状态检测、自动调节施肥量等效果，有效解决了目前施肥劳动强度大、自动施肥无法调节施肥量等问题。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，包括阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构、光电信号控制器、反馈式自动控制变量施肥机构、作物拨拢机构、土壤翻动机构和牵引机构，所述反馈式自动控制变量施肥机构、作物拨拢机构和土壤翻动机构设于阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构上，所述光电信号控制器和牵引机构设于自锁式反馈式自动控制变量施肥机构上，阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构检测作物生长的状况并通过光电信号控制器来控制反馈式自动控制变量施肥机构改变至合适的施肥量；

所述阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构包括激光检测固定对称双立板、作物限高检测光电传感器、阶梯式作物高度检测光电传感器、作物根部检测漫反射光电传感器、行走机构和支撑机构；所述激光检测固定对称双立板上设有作物高度检测光电传感器轨道槽、作物根部检测光电传感器轨道槽和作物高度刻度尺；所述作物限高检测光电传感器和阶梯式作物高度检测光电传感器滑动设于作物高度检测光电传感器轨道槽内，所述作物限高检测光电传感器位于阶梯式作物高度检测光电传感器上方，所述作物根部检测漫反射光电传感器滑动设于作物根部检测光电传感器轨道槽内；所述行走机构设于激光检测固定对称双立板底部，所述支撑机构设于行走机构两侧；作物高度刻度尺便于设置传感器的高度，作物限高检测光电传感器设置的高度为预计作物目前最高的生长高度，作物限高检测光电传感器检测到作物生长至此高度时可以控制反馈式自动控制变量施肥机构停止对此高度的作物进一步施肥，以免施肥过量；阶梯式作物高度检测光电传感器设置于作物限高检测光电传感器下方，通过设置数个高度不同的阶梯式作物高度检测光电传感器，可对应反馈式自动控制变量施肥机构不同的施肥量，不同高度的作物触发不同高度的阶梯式作物高度检测光电传感器从而得到不同的施肥量；作物根部检测漫反射光电传感器设置于作物的根部高度，只有作物根部检测漫反射光电传感器检测到作物存在时才启动反馈式自动控制变量施肥机构以避免浪费肥料；作物限高检测光电传感器、阶梯式作物高度检测光电传感器和作物根部检测漫反射光电传感器设于传感器轨道槽内，防止受损；支撑机构位于行走机构两侧以保证该装置的稳定移动。

进一步地，所述作物限高检测光电传感器包括限高检测对射型激光发射器和限高检测对射型激光接收器，所述阶梯式作物高度检测光电传感器包括作物高度检测对射型激光发射器和作物高度检测对射型激光接收器，所述限高检测对射型激光发射器和限高检测对射型激光接收器的数量均为1个。

进一步地，所述光电信号控制器包括线缆接口、下料控制常开光电开关、下料量控制电阻、下料量控制常开光电开关和限高检测常开光电开关；所述线缆接口设于光电信号控制器底部；所述下料控制常开光电开关与作物根部检测漫反射光电传感器电连接，所述下料量控制常开光电开关与作物高度检测对射型激光接收器电连接，所述限高检测常开光电开关与限高检测对射型激光接收器电连接；线缆接口位于光电信号控制器的底部，可以实现防尘防水效果。

进一步地，所述反馈式自动控制变量施肥机构包括肥料料仓、叶片式肥料下料轮、连杆式肥料下料挡片、电磁式肥料下料控制装置、蓄电池和电动马达；所述叶片式肥料下料轮和连杆式肥料下料挡片设于肥料料仓上，所述电磁式肥料下料控制装置设于激光检测固定对称双立板上，所述蓄电池和电动马达设于肥料料仓外侧；所述电动马达通过输出轴与叶片式肥料下料轮连接；所述蓄电池与作物限高检测光电传感器、阶梯式作物高度检测光电传感器、作物根部检测漫反射光电传感器、光电信号控制器、电磁式肥料下料控制装置和电动马达电连接，电动马达带动叶片式肥料下料轮旋转从而实现下料，电磁式肥料下料控制装置通过控制连杆式肥料下料挡片控制下料的速度从而实现调节施肥量。

进一步地，所述肥料料仓上设有料仓上盖和出料口延伸管，所述料仓上盖与肥料料仓转动连接，所述出料口延伸管位于肥料料仓底部，所述出料口延伸管底部设有出料管道，所述连杆式肥料下料挡片设于出料口延伸管内部；所述叶片式肥料下料轮上设有柔性叶片，所述叶片式肥料下料轮转动设于出料口延伸管内部，任何一个作物根部检测漫反射光电传感器收到信号时下料控制常开光电开关闭合，此时电动马达通电转动带动叶片式肥料下料轮旋转从而实现下料，当所有作物根部检测漫反射光电传感器都未收到信号时下料控制常开光电开关断开，电动马达停止工作，叶片式肥料下料轮停止下料，施肥停止。

进一步地，所述连杆式肥料下料挡片包括挡片主体、挡片连杆、连杆滑块和中心杆滑块，所述挡片连杆设于挡片主体上，所述连杆滑块与挡片连杆滑动连接，所述中心杆滑块与连杆滑块转动连接；所述挡片主体与出料口延伸管转动连接。

进一步地，所述电磁式肥料下料控制装置包括电磁铁、限位板、拉伸弹簧和中心杆，所述中心杆固接于激光检测固定对称双立板上，所述电磁铁和限位板设于中心杆上；所述拉伸弹簧两端分别固定于激光检测固定对称双立板和中心杆滑块上，所述中心杆滑块与中心杆滑动连接；所述电磁铁与中心杆滑块电性连接；电磁铁未通电时，拉伸弹簧处于未拉伸状态，挡片主体与出料口延伸管之间开口间隙最大，此时施肥量最大；当作物高度检测对射型激光接收器检测到信号时，下料量控制常开光电开关闭合，此时下料量控制电路变为通路，电磁铁中有电流流过产生磁力，吸引中心杆滑块沿中心杆向电磁铁滑动，带动连杆滑块在挡片连杆上滑动，从而通过挡片连杆带动挡片主体绕出料口延伸管转动一定角度，挡片主体与出料口延伸管之间开口间隙减小，实现施肥量的减少；当作物限高检测光电传感器检测到信号时，限高检测常开光电开关闭合，此时电流不再经过下料量控制电阻，电磁铁中电流变为最大电流，电磁铁产生最大电磁力吸引中心杆滑块沿中心杆滑动至限位板的位置，此时挡片主体与出料口延伸管之间开口间隙变为最小，实现最小施肥量；由于电流可以实现无级变化，所以可以通过增加下料量控制常开光电开关和下料量控制电阻的数量配合阶梯式作物高度检测光电传感器得到多个不同的电磁铁吸引力，实现多个不同的施肥量。

进一步地，所述作物拨拢机构包括柔性作物拨拢片、拨拢机构支座、拨拢片卡槽和拨拢机构自紧固螺栓，所述拨拢片卡槽设于拨拢机构支座上，所述柔性作物拨拢片通过拨拢片卡槽与拨拢机构支座滑动连接，所述拨拢机构支座通过拨拢机构自紧固螺栓固接于激光检测固定对称双立板上，通过设置作物拨拢机构可以在该自动施肥装置移动时，将作物的分蘖枝叶拨拢至阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构中以便进行测量，柔性作物拨拢片可以在拨拢片卡槽中移动以取得不同的外漏长度，以适应不同的农田与作物。

进一步地，所述土壤翻动机构包括土壤翻动连接杆和土壤翻动犁铧，所述土壤翻动犁铧转动设于土壤翻动连接杆上，所述土壤翻动连接杆转动设于激光检测固定对称双立板上，土壤翻动机构通过土壤翻动犁铧将被行走机构压实的土壤重新翻动松软，利于作物的生长。

进一步地，所述牵引机构包括激光检测反馈机构牵引杆和施肥机构牵引杆，所述激光检测反馈机构牵引杆和施肥机构牵引杆转动连接，所述激光检测反馈机构牵引杆转动设于激光检测固定对称双立板上，所述施肥机构牵引杆转动设于肥料料仓上，施肥机构牵引杆可以连接至拖拉机等农用机械上，以便于该自动施肥装置的移动。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

（1）本方案通过阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构检测作物生长的状况并通过光电信号控制器来控制反馈式自动控制变量施肥机构改变至合适的施肥量，施肥的控制以及施肥量的改变都可以自动完成，施肥效率高，劳动强度小，施肥效果好，同时解决了施肥量不足或过多的问题；

（2）本方案通过设置数个高度不同的阶梯式作物高度检测光电传感器，可对应反馈式自动控制变量施肥机构不同的施肥量，不同高度的作物触发不同高度的阶梯式作物高度检测光电传感器从而得到不同的施肥量，获得更加科学的施肥效果；

（3）本方案通过作物限高检测光电传感器检测到作物生长至预设高度时可以控制反馈式自动控制变量施肥机构停止对此高度的作物进一步施肥，以免施肥过量导致土壤性状恶化、养分结构失调、作物品质下降、肥料浪费和环境污染等问题；

（4）本方案设有作物高度刻度尺，便于根据实际情况设置传感器的高度；

（5）本方案通过作物根部检测漫反射光电传感器来检测作物的存在与否，漫反射光电传感器的检测范围更宽，配合多个漫反射光电传感器可以实现作物的精确检测，防止出现因漏检测导致漏施肥；

（6）本方案通过叶片式肥料下料轮控制肥料的下料，叶片式肥料下料轮上设置的柔性叶片可以实现在叶片式肥料下料轮停止转动时完全封闭下料口，防止肥料的漏失；

（7）本方案通过电磁铁产生电磁力控制反馈式自动控制变量施肥机构，由于电流可以实现无级变化，所以可以通过增加下料量控制常开光电开关和下料量控制电阻的数量配合阶梯式作物高度检测光电传感器得到多个不同的电磁铁吸引力，实现多个不同的施肥量；

（8）本方案通过设置作物拨拢机构可以在该自动施肥装置移动时，将作物的分蘖枝叶拨拢至阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构中以便进行测量，柔性作物拨拢片可以在拨拢片卡槽中移动以取得不同的外漏长度，以适应不同的农田与作物；

（9）本方案的土壤翻动机构通过土壤翻动犁铧将被行走机构压实的土壤重新翻动松软，增加土壤透气性和养分供应能力，提高肥料利用率，利于作物的生长；

（10）本方案通过施肥机构牵引杆可以连接至拖拉机等农用机械上，以便于该自动施肥装置的移动和使用。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置的立体图；

图2为图1中Ⅰ处的局部放大图；

图3为本发明提出的一种基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置的右视图；

图4为图3中沿着剖切线A-A的剖视图；

图5为图3中Ⅱ处的局部放大图；

图6为本发明提出的一种基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置的俯视图；

图7为图6中沿着剖切线B-B的剖视图；

图8为图7中Ⅲ处的局部放大图；

图9为本发明提出的一种基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置的主视图；

图10为本发明提出的一种基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置的后视图；

图11为图10中Ⅳ处的局部放大图；

图12为图10中沿着剖切线C-C的剖视图；

图13为图12中Ⅴ处的局部放大图；

图14为本发明提出的一种基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置的立体图；

图15为肥料料仓的立体图；

图16为作物拨拢机构的爆炸视图；

图17为连杆式肥料下料挡片的立体图；

图18为下料控制电路和下料量控制电路的电路原理图。

其中，1、阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构，2、光电信号控制器，3、反馈式自动控制变量施肥机构，4、作物拨拢机构，5、土壤翻动机构，6、牵引机构，101、激光检测固定对称双立板，102、作物限高检测光电传感器，103、阶梯式作物高度检测光电传感器，104、作物根部检测漫反射光电传感器，105、行走机构，106、支撑机构，107、作物高度检测光电传感器轨道槽，108、作物根部检测光电传感器轨道槽，109、作物高度刻度尺，110、限高检测对射型激光发射器，111、限高检测对射型激光接收器，112、作物高度检测对射型激光发射器，113、作物高度检测对射型激光接收器，201、线缆接口，K3、下料控制常开光电开关，R、下料量控制电阻，K1、下料量控制常开光电开关，K2、限高检测常开光电开关，301、肥料料仓，302、叶片式肥料下料轮，303、连杆式肥料下料挡片，304、电磁式肥料下料控制装置，305、蓄电池，306、电动马达，307、料仓上盖，308、出料口延伸管，309、出料管道，310、柔性叶片，311、挡片主体，312、挡片连杆，313、连杆滑块，314、中心杆滑块，315、电磁铁，316、限位板，317、拉伸弹簧，318、中心杆，401、柔性作物拨拢片，402、拨拢机构支座，403、拨拢片卡槽，404、拨拢机构自紧固螺栓，501、土壤翻动连接杆，502、土壤翻动犁铧，601、激光检测反馈机构牵引杆，602、施肥机构牵引杆。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2和图3所示，本发明提出了一种基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，包括阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构1、光电信号控制器2、反馈式自动控制变量施肥机构3、作物拨拢机构4、土壤翻动机构5和牵引机构6，反馈式自动控制变量施肥机构3、作物拨拢机构4和土壤翻动机构5设于阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构1上，光电信号控制器2和牵引机构6设于自锁式反馈式自动控制变量施肥机构3上；阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构1检测作物生长的状况并通过光电信号控制器2来控制反馈式自动控制变量施肥机构3改变至合适的施肥量；

阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构1包括激光检测固定对称双立板101、作物限高检测光电传感器102、阶梯式作物高度检测光电传感器103、作物根部检测漫反射光电传感器104、行走机构105和支撑机构106；激光检测固定对称双立板101上设有作物高度检测光电传感器轨道槽107、作物根部检测光电传感器轨道槽108和作物高度刻度尺109；作物限高检测光电传感器102和阶梯式作物高度检测光电传感器103滑动设于作物高度检测光电传感器轨道槽107内，作物限高检测光电传感器102位于阶梯式作物高度检测光电传感器103上方，作物根部检测漫反射光电传感器104滑动设于作物根部检测光电传感器轨道槽108内；行走机构105设于激光检测固定对称双立板101底部，支撑机构106设于行走机构105两侧；作物高度刻度尺109便于设置传感器的高度，作物限高检测光电传感器102设置的高度为预计作物目前最高的生长高度，作物限高检测光电传感器102检测到作物生长至此高度时可以控制反馈式自动控制变量施肥机构3停止对此高度的作物进一步施肥，以免施肥过量；阶梯式作物高度检测光电传感器103设置于作物限高检测光电传感器102下方，通过设置数个高度不同的阶梯式作物高度检测光电传感器103，可对应反馈式自动控制变量施肥机构3不同的施肥量，不同高度的作物触发不同高度的阶梯式作物高度检测光电传感器103从而得到不同的施肥量；作物根部检测漫反射光电传感器104设置于作物的根部高度，只有作物根部检测漫反射光电传感器104检测到作物存在时才启动反馈式自动控制变量施肥机构3以避免浪费肥料；作物限高检测光电传感器102、阶梯式作物高度检测光电传感器103和作物根部检测漫反射光电传感器104设于传感器轨道槽内，防止受损；支撑机构106位于行走机构105两侧以保证该装置的稳定移动。

如图3和图4所示，作物限高检测光电传感器102包括限高检测对射型激光发射器110和限高检测对射型激光接收器111，阶梯式作物高度检测光电传感器103包括作物高度检测对射型激光发射器112和作物高度检测对射型激光接收器113，限高检测对射型激光发射器110和限高检测对射型激光接收器111的数量均为1个。

如图4和图5所示，光电信号控制器2包括线缆接口201、下料控制常开光电开关K3、下料量控制电阻203、下料量控制常开光电开关K1和限高检测常开光电开关K2；线缆接口201设于光电信号控制器2底部；下料控制常开光电开关K3与作物根部检测漫反射光电传感器104电连接，下料量控制常开光电开关K1与作物高度检测对射型激光接收器113电连接，限高检测常开光电开关K2与限高检测对射型激光接收器111电连接；线缆接口201位于光电信号控制器2的底部，可以实现防尘防水效果。

如图3、图6、图7、图8、图9和图10所示，反馈式自动控制变量施肥机构3包括肥料料仓301、叶片式肥料下料轮302、连杆式肥料下料挡片303、电磁式肥料下料控制装置304、蓄电池305和电动马达306；叶片式肥料下料轮302和连杆式肥料下料挡片303设于肥料料仓301上，电磁式肥料下料控制装置304设于激光检测固定对称双立板101上，蓄电池305和电动马达306设于肥料料仓301外侧；电动马达306通过输出轴与叶片式肥料下料轮302连接；蓄电池305与作物限高检测光电传感器102、阶梯式作物高度检测光电传感器103、作物根部检测漫反射光电传感器104、光电信号控制器2、电磁式肥料下料控制装置304和电动马达306电连接，电动马达306带动叶片式肥料下料轮302旋转从而实现下料，电磁式肥料下料控制装置304通过控制连杆式肥料下料挡片303控制下料的速度从而实现调节施肥量；肥料料仓301内部有较大的坡度，便于下料防止肥料的堆积。

如图3、图6、图7、图8、图9、图15和图18所示，肥料料仓301上设有料仓上盖307和出料口延伸管308，料仓上盖307与肥料料仓301转动连接，出料口延伸管308位于肥料料仓301底部，出料口延伸管308底部设有出料管道309，连杆式肥料下料挡片303设于出料口延伸管308内部；叶片式肥料下料轮302上设有柔性叶片310，叶片式肥料下料轮302转动设于出料口延伸管308内部，任何一个作物根部检测漫反射光电传感器104收到信号时下料控制常开光电开关K3闭合，此时电动马达306通电转动带动叶片式肥料下料轮302旋转从而实现下料，当所有作物根部检测漫反射光电传感器104都未收到信号时下料控制常开光电开关K3断开，电动马达306停止工作，叶片式肥料下料轮302停止下料，施肥停止。

如图12、图13和图17所示，连杆式肥料下料挡片303包括挡片主体311、挡片连杆312、连杆滑块313和中心杆滑块314，挡片连杆312设于挡片主体311上，连杆滑块313与挡片连杆312滑动连接，中心杆滑块314与连杆滑块313转动连接；挡片主体311与出料口延伸管308转动连接。

如图3、图4、图11、图13和图18所示，电磁式肥料下料控制装置304包括电磁铁315、限位板316、拉伸弹簧317和中心杆318，中心杆318固接于激光检测固定对称双立板101上，电磁铁315和限位板316设于中心杆318上；拉伸弹簧317两端分别固定于激光检测固定对称双立板101和中心杆滑块314上，中心杆滑块314与中心杆318滑动连接；电磁铁315与中心杆滑块314电性连接；电磁铁315未通电时，拉伸弹簧317处于未拉伸状态，挡片主体311与出料口延伸管308之间开口间隙最大，此时施肥量最大；当作物高度检测对射型激光接收器113检测到信号时，下料量控制常开光电开关K1闭合，此时下料量控制电路变为通路，电磁铁315中有电流流过产生磁力，吸引中心杆滑块314沿中心杆318向电磁铁315滑动，带动连杆滑块313在挡片连杆312上滑动，从而通过挡片连杆312带动挡片主体311绕出料口延伸管308转动一定角度，挡片主体311与出料口延伸管308之间开口间隙减小，实现施肥量的减少；当作物限高检测光电传感器102检测到信号时，限高检测常开光电开关K2闭合，此时电流不再经过下料量控制电阻R，电磁铁315中电流变为最大电流，电磁铁315产生最大电磁力吸引中心杆滑块314沿中心杆318滑动至限位板316的位置，此时挡片主体311与出料口延伸管308之间开口间隙变为最小，实现最小施肥量；由于电流可以实现无级变化，所以可以通过增加下料量控制常开光电开关K1和下料量控制电阻R的数量配合阶梯式作物高度检测光电传感器103得到多个不同的电磁铁吸引力，实现多个不同的施肥量。

如图12和图16所示，作物拨拢机构4包括柔性作物拨拢片401、拨拢机构支座402、拨拢片卡槽403和拨拢机构自紧固螺栓404，拨拢片卡槽403设于拨拢机构支座402上，柔性作物拨拢片401通过拨拢片卡槽403与拨拢机构支座402滑动连接，拨拢机构支座402通过拨拢机构自紧固螺栓404固接于激光检测固定对称双立板101上，通过设置作物拨拢机构4可以在该自动施肥装置移动时，将作物的分蘖枝叶拨拢至阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构1中以便进行测量，柔性作物拨拢片401可以在拨拢片卡槽403中移动以取得不同的外漏长度，以适应不同的农田与作物。

如图14所示，土壤翻动机构5包括土壤翻动连接杆501和土壤翻动犁铧502，土壤翻动犁铧502转动设于土壤翻动连接杆501上，土壤翻动连接杆501转动设于激光检测固定对称双立板101上，土壤翻动机构5可以通过土壤翻动犁铧502将被行走机构105压实的土壤重新翻动松软，以利于作物的生长。

如图14所示，牵引机构6包括激光检测反馈机构牵引杆601和施肥机构牵引杆602，激光检测反馈机构牵引杆601和施肥机构牵引杆602转动连接，激光检测反馈机构牵引杆601转动设于激光检测固定对称双立板101上，施肥机构牵引杆602转动设于肥料料仓301上，施肥机构牵引杆602可以连接至拖拉机等农用机械上，以便于该自动施肥装置的移动。

具体使用时，首先利用作物高度刻度尺109将作物限高检测光电传感器102设置为预计作物目前最高的生长高度，根据实际情况将阶梯式作物高度检测光电传感器103设置到合适的高度；随后在肥料料仓301中加入肥料；

然后打开蓄电池305的电源，将该自动施肥装置沿作物拨拢机构4的指向移动至需要施肥的农田中，通过作物拨拢机构4将作物的分蘖枝叶拨拢至阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构1中；任何一个作物根部检测漫反射光电传感器104检测到作物存在时，下料控制常开光电开关K3闭合，此时电动马达306通电转动带动叶片式肥料下料轮302旋转从而实现下料；此时电磁铁315未通电，拉伸弹簧317处于未拉伸状态，挡片主体311与出料口延伸管308之间开口间隙最大，施肥量最大；

当作物高度检测对射型激光接收器113检测到作物的信号时，下料量控制常开光电开关K1闭合，此时下料量控制电路变为通路，电磁铁315中有电流流过产生磁力，吸引中心杆滑块314沿中心杆318向电磁铁315滑动，带动连杆滑块313在挡片连杆312上滑动，从而通过挡片连杆312带动挡片主体311绕出料口延伸管308转动一定角度，挡片主体311与出料口延伸管308之间开口间隙减小，控制施肥量减少；

如果作物限高检测光电传感器102检测到作物的信号，限高检测常开光电开关K2闭合，此时电流不再经过下料量控制电阻R，电磁铁315中电流变为最大电流，电磁铁315产生最大电磁力吸引中心杆滑块314沿中心杆318滑动至限位板316的位置，此时挡片主体311与出料口延伸管308之间开口间隙变为最小，实现最小施肥量；

随着该自动施肥装置的移动，土壤翻动机构5可以通过土壤翻动犁铧502将被行走机构105压实的土壤重新翻动松软；

当完成施肥工作时，将该自动施肥装置移出农田，此时作物根部检测漫反射光电传感器104检测不到作物存在，下料控制常开光电开关K3断开，此时电动马达306断电停止下料，随后关闭蓄电池305电源即可。

以上便是本发明整体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，其特征在于：包括阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构（1）、光电信号控制器（2）、反馈式自动控制变量施肥机构（3）、作物拨拢机构（4）、土壤翻动机构（5）和牵引机构（6），所述反馈式自动控制变量施肥机构（3）、作物拨拢机构（4）和土壤翻动机构（5）设于阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构（1）上，所述光电信号控制器（2）和牵引机构（6）设于自锁式反馈式自动控制变量施肥机构（3）上；

所述阶梯式作物生长状态激光检测反馈机构（1）包括激光检测固定对称双立板（101）、作物限高检测光电传感器（102）、阶梯式作物高度检测光电传感器（103）、作物根部检测漫反射光电传感器（104）、行走机构（105）和支撑机构（106）；所述激光检测固定对称双立板（101）上设有作物高度检测光电传感器轨道槽（107）、作物根部检测光电传感器轨道槽（108）和作物高度刻度尺（109）；所述作物限高检测光电传感器（102）和阶梯式作物高度检测光电传感器（103）滑动设于作物高度检测光电传感器轨道槽（107）内，所述作物限高检测光电传感器（102）位于阶梯式作物高度检测光电传感器（103）上方，所述作物根部检测漫反射光电传感器（104）滑动设于作物根部检测光电传感器轨道槽（108）内；所述行走机构（105）设于激光检测固定对称双立板（101）底部，所述支撑机构（106）设于行走机构（105）两侧。

2.根据权利要求1所述的基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，其特征在于：所述作物限高检测光电传感器（102）包括限高检测对射型激光发射器（110）和限高检测对射型激光接收器（111），所述阶梯式作物高度检测光电传感器（103）包括作物高度检测对射型激光发射器（112）和作物高度检测对射型激光接收器（113），所述限高检测对射型激光发射器（110）和限高检测对射型激光接收器（111）的数量均为1个。

3.根据权利要求2所述的基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，其特征在于：所述光电信号控制器（2）包括线缆接口（201）、下料控制常开光电开关（K3）、下料量控制电阻（R）、下料量控制常开光电开关（K1）和限高检测常开光电开关（205）；所述线缆接口（201）设于光电信号控制器（2）底部；所述下料控制常开光电开关（K3）与作物根部检测漫反射光电传感器（104）电连接，所述下料量控制常开光电开关（K1）与作物高度检测对射型激光接收器（113）电连接，所述限高检测常开光电开关（205）与限高检测对射型激光接收器（111）电连接。

4.根据权利要求3所述的基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，其特征在于：所述反馈式自动控制变量施肥机构（3）包括肥料料仓（301）、叶片式肥料下料轮（302）、连杆式肥料下料挡片（303）、电磁式肥料下料控制装置（304）、蓄电池（305）和电动马达（306）；所述叶片式肥料下料轮（302）和连杆式肥料下料挡片（303）设于肥料料仓（301）上，所述电磁式肥料下料控制装置（304）设于激光检测固定对称双立板（101）上，所述蓄电池（305）和电动马达（306）设于肥料料仓（301）外侧；所述电动马达（306）通过输出轴与叶片式肥料下料轮（302）连接；所述蓄电池（305）与：作物限高检测光电传感器（102）、阶梯式作物高度检测光电传感器（103）、作物根部检测漫反射光电传感器（104）、光电信号控制器（2）、电磁式肥料下料控制装置（304）和电动马达（306）电连接。

5.根据权利要求4所述的基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，其特征在于：所述肥料料仓（301）上设有料仓上盖（307）和出料口延伸管（308），所述料仓上盖（307）与肥料料仓（301）转动连接，所述出料口延伸管（308）位于肥料料仓（301）底部，所述出料口延伸管（308）底部设有出料管道（309），所述连杆式肥料下料挡片（303）设于出料口延伸管（308）内部；所述叶片式肥料下料轮（302）上设有柔性叶片（310），所述叶片式肥料下料轮（302）转动设于出料口延伸管（308）内部。

6.根据权利要求5所述的基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，其特征在于：所述连杆式肥料下料挡片（303）包括挡片主体（311）、挡片连杆（312）、连杆滑块（313）和中心杆滑块（314），所述挡片连杆（312）设于挡片主体（311）上，所述连杆滑块（313）与挡片连杆（312）滑动连接，所述中心杆滑块（314）与连杆滑块（313）转动连接；所述挡片主体（311）与出料口延伸管（308）转动连接。

7.根据权利要求6所述的基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，其特征在于：所述电磁式肥料下料控制装置（304）包括电磁铁（315）、限位板（316）、拉伸弹簧（317）和中心杆（318），所述中心杆（318）固接于激光检测固定对称双立板（101）上，所述电磁铁（315）和限位板（316）设于中心杆（318）上；所述拉伸弹簧（317）两端分别固定于激光检测固定对称双立板（101）和中心杆滑块（314）上，所述中心杆滑块（314）与中心杆（318）滑动连接；所述电磁铁（315）与中心杆滑块（314）电性连接。

8.根据权利要求7所述的基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，其特征在于：所述作物拨拢机构（4）包括柔性作物拨拢片（401）、拨拢机构支座（402）、拨拢片卡槽（403）和拨拢机构自紧固螺栓（404），所述拨拢片卡槽（403）设于拨拢机构支座（402）上，所述柔性作物拨拢片（401）通过拨拢片卡槽（403）与拨拢机构支座（402）滑动连接，所述拨拢机构支座（402）通过拨拢机构自紧固螺栓（404）固接于激光检测固定对称双立板（101）上。

9.根据权利要求8所述的基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，其特征在于：所述土壤翻动机构（5）包括土壤翻动连接杆（501）和土壤翻动犁铧（502），所述土壤翻动犁铧（502）转动设于土壤翻动连接杆（501）上，所述土壤翻动连接杆（501）转动设于激光检测固定对称双立板（101）上。

10.根据权利要求9所述的基于作物生长反馈的智慧农业自动施肥装置，其特征在于：所述牵引机构（6）包括激光检测反馈机构牵引杆（601）和施肥机构牵引杆（602），所述激光检测反馈机构牵引杆（601）和施肥机构牵引杆（602）转动连接，所述激光检测反馈机构牵引杆（601）转动设于激光检测固定对称双立板（101）上，所述施肥机构牵引杆（602）转动设于肥料料仓（301）上。

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