CN116918572A - 一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机 - Google Patents
一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及农业机械技术领域，并公开了一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，包括机架和剪叶装置，剪叶装置包括传送机构、拨叶机构和剪叶机构，传送机构倾斜设置，传送机构的输出端的下方设置有收集箱，拨叶机构位于传送机构输入端的上方，剪叶机构位于拨叶机构的正下方，剪叶机构包括动刀支架、定刀支架和护刃器，动刀支架具有沿拨叶辊主轴轴向移动的自由度，动刀支架的前端面沿拨叶辊主轴的轴向均布有若干仿生动刀，定刀支架固定设置，定刀支架的前端面沿拨叶辊主轴的轴向均布有若干仿生定刀，定刀支架的前端面沿拨叶辊主轴的轴向均布有若干护刃器。对不同年度的三七叶进行茎叶采收，自动化程度高，大幅提高三七茎叶采收效率。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，具体为一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机。
背景技术
林下三七种植环境，整地作畦：将林地翻耕整细，并用生石灰750 kg/hm2进行土壤消毒。畦宽100～110 cm，高30 cm-40cm，留0.3 m操作行。畦面呈“弓”形，畦土上松下实，以利于透气。畦土施足底肥，可施充分腐熟的农家肥75 000 kg/hm2。播种前半个月对畦土再次消毒，并适当浇水；搭棚：三七生长过程中要保证适当的光照和温湿度，因此要提前搭建遮阳棚，以便调节光照强度。棚高1.7 m-2m，以便于操作，每个立杆之间相隔1.8 m-2m，立杆固定在土里，立杆间搭小杆，绑好扎紧。棚上铺设专用的遮阳网或树枝、稻草等，透光度控制为10%～15%；播种：每年11月进行播种，采用点播的方式，每穴1粒种子，株行距5cm×5 cm，播种后浇1次透水；定植：播种1年后进行定植，定植前对秧苗和土壤进行灭菌消毒，并浇1次透水。起苗时确保不伤害根系，挑选健壮的秧苗进行移栽，移栽株行距为10cm×15 cm，移栽375万～480万株/hm2。定植后覆土，浇定根水，用清水浇透。
三七的茎直立，单生，不分枝，呈圆柱形，表面光滑，有纵向粗条纹，绿色或紫色；其高度和直径随三七生长年限的增加而增大，一般二年生茎高13-16cm，三四年生茎高20~50cm，而一年生三七则是复叶柄代替了茎秆，故称之“假茎”，一般高10-13cm。茎的中部横切面呈圆形，边缘略有凹凸，可见有表皮、皮层（内含有厚角组织和厚壁组织）中柱鞘纤维，韧皮部，木质部、髓部、簇晶，在皮层薄壁组织外侧细胞中含叶绿体。三七叶的功效与作用：1、三七叶的功效：三七叶多在夏天和秋天采收，采收以后晒干即可入药，有时也可以直接鲜用，它味辛，性温，能化瘀止血，也能消肿止痛，平时可以用于人类吐血和便血以及衄血等多种出血类疾病的治疗，能起到快速止血的作用；2、三七叶能治跌打损伤：三七叶能化瘀止痛，对人类的跌打损伤有很好的治疗作用，能让人们的因跌打损伤引起的肿痛和出血症状很快好转，平时治疗时可以把新鲜的三七叶子捣成泥状，直接外敷在受伤的部位上，也可以取十克三七叶干品加清水煎制后服用。3、三七叶能治痈肿疮毒：三七叶有很好的解毒消肿作用，对人类的痈肿疮毒和毒疮都有很好的治疗作用，治疗时多以外用为主，可以直接把新鲜的三七叶子捣碎外敷，也可以把干燥以后的三七叶研成粉末，调成膏状外敷在长有毒疮的部位上。不论哪种方法，都能让痈肿疮毒的症状很快减轻。
三七茎叶每年都需要收获一次，棚下人进不去，人工收获困难，随着中药材三七的越来越普及，中药材三七越来越受人们的青睐，现如今林下三七的种植越来越多，三七剪叶困难的问题也越来越凸显，针对林下三七的机具，现有的成型机具几乎空白。三七叶子的收获，最先是人工收获，这是最原始的收割方式，就是利用人工手持修剪刀去对三七叶子进行切割，然后再将切割后的叶子由人工收集起来，这种收割方式不仅效率极低而且需要大量的人力物力，大大降低了经济效益，是很不实用的；后来种植三七的农户们开始寻找一些其他农作物的收割装置来对三七叶子进行收割，因为我国目前还没有真正意义上的三七叶子收获装置，最先用的农机是小型的角磨机，这种小型角磨机轻便利用割刀的高速旋转把三七的茎秆割断，再由人工收集起来。之后又有人采用电动采茶机来对林下三七叶子进行收割。这种采茶机带来的问题是：仍然需要人工手持机器进行修剪，林下三七种植起垄高度并不高，三七植株也较矮所以人工手持采茶机去修剪对人的膝盖劳损较大，不适合长期作业。综上所述，需要设计一种针对三七叶子进行收获的茎叶采收机，以完成三七自动化、高效率的收割。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，能对不同年度的三七叶进行剪叶，自动化程度高，节约人工成本，同时可以大幅提高三七剪叶效率。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，包括机架、底盘和剪叶装置，所述底盘和剪叶装置分别设置在所述机架的底部和顶部；
所述剪叶装置包括传送机构、拨叶机构、剪叶机构和升降机构，所述传送机构倾斜设置，所述传送机构的输出端的下方设置有收集箱，所述传送机构包括主动辊、从动辊和柔性传送带，所述柔性传送带传动套装在所述主动辊与从动辊上；
所述传送机构的两侧均设置有所述升降机构，所述升降机构包括推杆电机，所述推杆电机的缸体连接在所述机架上，所述推杆电机的伸缩轴连接所述剪叶装置；
所述拨叶机构位于所述传送机构输入端的上方，所述拨叶机构包括拨叶辊主轴和柔性仿生拨叶搂齿，所述的拨叶辊主轴上安装若干柔性仿生拨叶搂齿，若干所述柔性仿生拨叶搂齿沿着所述拨叶辊主轴轴向与周向均布；
所述剪叶机构位于所述拨叶机构的正下方，所述剪叶机构包括动刀支架、定刀支架和护刃器，所述动刀支架具有沿所述拨叶辊主轴轴向移动的自由度，所述动刀支架的前端面沿所述拨叶辊主轴的轴向均布有若干仿生动刀，所述定刀支架固定设置，所述定刀支架平行于所述动刀支架，所述定刀支架的前端面沿所述拨叶辊主轴的轴向均布有若干仿生定刀，所述仿生定刀与所述仿生动刀呈上下交错设置，所述定刀支架的前端面沿所述拨叶辊主轴的轴向均布有若干护刃器，所述护刃器靠近所述定刀支架的一端开设有供仿生动刀穿过的护刃器内槽，所述护刃器内槽的内顶壁与内底壁均呈向下方凹陷的弧形，所述护刃器的外顶壁与外底壁均呈向下方凹陷的弧形。
在一些实施例中，所述传送机构还包括两个传送带护板，两个所述传送带护板沿着所述主动辊的轴向间隔设置，所述主动辊和从动辊均位于两个所述传送带护板之间，并通过轴承转动连接所述传送带护板，所述推杆电机的伸缩轴连接所述传送带护板，所述柔性传送带上固定有若干柔性传送带隔板，若干所述柔性传送带隔板沿着所述柔性传送带的传送方向均布。
在一些实施例中，所述机架上设置有剪叶电机，所述剪叶电机的输出轴设置有主动带轮，所述主动辊的一端设置有带轮，所述带轮通过皮带与所述主动带轮传动连接。
在一些实施例中，所述从动辊的一端设置有第一带轮，所述拨叶辊主轴转动连接在所述传送带护板上，所述拨叶辊主轴的一端设置有第二带轮，所述第二带轮通过环形皮带传动连接所述第一带轮。
在一些实施例中，所述从动辊的另一端设置有第一圆柱齿轮，所述传送带护板上转动设置有传动轴，所述传动轴上套装有第二圆柱齿轮和第一锥齿轮，所述第二圆柱齿轮与所述第一圆柱齿轮啮合，所述传送带护板的侧壁固定有安装板，所述安装板上转动设置有第一竖直轴和第二竖直轴，所述第一竖直轴上设置有第二锥齿轮和第三圆柱齿轮，所述第二竖直轴上设置有第四圆柱齿轮和偏心轮，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合，所述第三圆柱齿轮与第四圆柱齿轮啮合，所述偏心轮上铰接有往复连杆，所述往复连杆远离所述偏心轮的一端与所述动刀支架的一端铰接，所述动刀支架滑动穿设在所述传送带护板上，所述定刀支架固定连接所述传送带护板。
在一些实施例中，所述底盘包括液压，前轮架，前轮轴，齿轮，链条，前轮链条固定架，前车轮，后轮固定架，行走电机，差速器，轮架，圆柱齿轮，转向挡杆，齿条和后轮架，所述机架上设置有两组液压，所述液压的伸缩轴连接有前轮架，所述前轮架的两端均转动设置有前轮轴，所述前轮轴远离所述前轮架的两端均连接齿轮，所述的齿轮上安装链条，所述的链条下方连接所述前车轮上的链轮，所述的齿轮、链条、前车轮由前轮链条固定架固定，所述前轮链条固定架转动连接所述前轮轴，所述机架设置有行走电机，所述行走电机的输出轴通过联轴器传动连接有差速器，所述差速器安装在所述前轮架上，并传动连接所述前轮轴，所述后轮架固定连接在所述机架上，所述后轮架的两端均铰接有轮架，所述轮架的偏转方向垂直于所述后轮架的轴线，所述后轮固定架连接在所述轮架上，所述后轮固定架下方连接有所述后车轮，所述后轮架上安装有后轮电机，所述后轮电机的输出轴设置有圆柱齿轮，两个所述轮架之间设置有转向挡杆，所述转向挡杆通过连杆与所述轮架铰接，所述转向挡杆上沿自身长度方向布置有齿条，所述圆柱齿轮啮合于所述齿条。
在一些实施例中，相邻两个所述护刃器之间的开口呈V型，且V型外口（R）之间的间距为116mm、 V型内口（O）之间的间距为60mm。
在一些实施例中，所述护刃器的外弧形曲线(S)的曲线方程为：
y=6.5370x9-4.9270x8+1.5630x7-2.7164x6+2.8180x5-1.7800x4+0.0067x3-0.1338x2+0.8890x+46.3707，其中0.3342≤x≤150；
其中，曲线（T）的方程为：
y=1.8581x5-5.0443x4+5.4650x3-0.0014x2-0.0554x+3.9533，其中0≤x≤150；
所述护刃器内槽（14）的弧形曲线（E）的曲线方程为：
y=-3.3778x3+0.0054x2-0.4376x+44.4261，其中0.3342≤x≤95.4235；
其中曲线（F）的方程为：
y=3.0236x4-5.8240x3+0.0064x2-0.2955x+15.8786，其中0≤x≤95.4235。
在一些实施例中，所述仿生动刀的一侧仿生曲线(P)的曲线方程为：
第一段曲线：
y=-6.6420x9+6.8560x8-2.9079x7+0.0065x6-0.0834x5+0.6044x4-2.4092x3+5.3554x2-7.2205x+
27.5380，其中0≤x≤17.7305；
第二段过渡曲线：
y=6.6429x9-1.7290x8+0.0020x7-0.1310x6+5.5063x5-152.5174x4+2782.19472x3--32220.8383x2+214938.2645x-629251.2277，其中17.7305≤x≤37.2640；
第三段过渡曲线；
y=-1.1750x9+4.6704x8-0.0082x7+0.0065x6+0.8354x6-54.3296x5+2341.4273x4-66771.9731x3+1214894.5905x2-1.2790x+5.9320，其中37.2640≤x≤55.2950；
第四段过渡曲线：
y=-3.3125x9-0.0018x8+0.4501x7-64.4245x6+5922.2821x5-362583.6225x4+1.4785x3-3.8720x2+5.9085x-4.0040，其中55.2950≤x≤69.4193；
第五段过渡曲线：
y=-5.5804x9+0.0040x8-1.1879x7+213.0170x6-24542.8977x5+1884265.9654x4-9.6396x3+3.1690x2-6.0733x+5.1710，其中69.4193≤x≤82.6420；
第六段过渡曲线：
y=1.1920sin[(x+3.1739)/3.1610]，其中82.6420≤x≤93.1600；
第七段过渡曲线：
y=7.0150x4-0.2724x3+39.6326x2-2558.5504x+61854.723，其中93.1600≤x≤103.9786，共7段过渡曲线组成P曲线；
仿生动刀（11）直线（Q）的方程为：
y=-2.9563x+325.2010，其中103.9786≤x≤110；
其中仿生动刀（11）曲线（N）的方程与曲线（P）的方程定义域相同，值域相反；其中仿生动刀(11)直线（M）的方程与直线（Q）的方程定义域相同，值域相反。
在一些实施例中，所述柔性仿生拨叶搂齿的外曲线(W)的曲线方程为：
y=1.2800x6-4.1466x5+5.2805x4-0.0034x3+0.1162x2-2.2987x+28.1510，其中0≤x≤100；
所述柔性仿生拨叶搂齿（7）的内曲线（X）的曲线方程为：
y=-2.6080x7+1.1364x6-2.0628x5+0.0020x4-0.1144x3+3.7680x2-66.9850x+513.3024，其中20≤x≤100。
本发明的有益效果是：
1、能对不同年度的三七叶进行剪叶，自动化程度高，节约人工成本，同时可以大幅提高三七剪叶效率。
2、在剪叶过程中，其中仿生动刀与仿生定刀配合在护刃器的护刃器内槽内，护刃器与护刃器之间的开口呈V形，便于三七叶茎进入剪切区域，护刃器的外顶壁与外底壁均呈向下方凹陷的弧形，护刃器的上弧线防止切下的三七叶损伤及便于拨叶辊主轴拨叶防止堵塞，护刃器的下弧线防止行走过程护刃器对三七叶的损伤，可有效保证三七叶的完整性，护刃器内槽的内顶壁与内底壁均呈向下方凹陷的弧形，护刃器内槽的上弧线防止仿生定刀与护刃器之间的三七叶缠绕，护刃器内槽的下弧线防止仿生动刀与护刃器的磨损，当三七叶进入剪切区域时，仿生动刀往复运动，仿生动刀设计成切蚁齿形，除具有抓取三七叶茎，与仿生定刀交错排列配合，还具有防止三七叶茎对剪叶机构的缠绕功能，仿生定刀设计也采用仿生结构，仿生定刀刃口锋利，与动刀交错排列配合，仿生动刀往复咬合如刀片划过，可以高效剪切三七叶茎。
3、柔性仿生拨叶搂齿采用轴向与周向排列方式而安置于拨叶辊主轴上，该柔性仿生拨叶搂齿根据三七叶茎高度来调节其在拨叶辊主轴上的周向与轴向排列方式以及疏密程度，该柔性仿生拨叶搂齿仿生人手，安装时可调节角度，排列方式和疏密程度，使其在拨叶时如同人手往传送装置搂三七叶，可根据三七叶脉的椭圆形形状,三七叶脉外翻朝下生长，当剪叶机构剪下三七叶时，柔性仿生拨叶搂齿针对性的向外旋转往回搂叶，该搂齿曲线设计基于人手仿生，其采用柔性材料，在搂三七叶时可有效防止三七叶损伤。
4、采用底盘带动茎叶采收机移动，适合运输，机械小型，适合林下作业，相对于手持的方式达到降低了人工劳动强度，减少了人工成本。
附图说明
图1为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机的立体图；
图2为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机中剪叶机构的结构示意图；
图3为图2中A处放大图；
图4为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机的局部结构示意图；
图5为图4中B处放大图；
图6为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机的右立体图；
图7为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机的侧立体图；
图8为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机的右后立体图；
图9为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机中差速器的结构示意图；
图10为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机的局部内示图；
图11为图9中C处放大图；
图12为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机中柔性仿生拨叶搂齿的结构示意图；
图13为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机中护刃器的轴测图；
图14为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机中护刃器的结构示意图；
图15为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机中仿生动刀的正视图；
图16为图15中D处放大图；
图17为本发明一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机中仿生动刀上部分曲线的示意图；
图中，1-机架，2-主动辊，3-从动辊，4-柔性传送带，5-收集箱，6-拨叶辊主轴，7-柔性仿生拨叶搂齿，8-动刀支架，9-定刀支架，10-液压，11-仿生动刀，12-仿生定刀，13-护刃器，14-护刃器内槽，15-传送带护板，16-柔性传送带隔板，17-剪叶电机，18-主动带轮，19-带轮，20-皮带，21-第一带轮，22-第二带轮，23-环形皮带，24-第一圆柱齿轮，25-第二圆柱齿轮，26-安装板，27-第一竖直轴，28-第二竖直轴，29-第一锥齿轮，30-第二锥齿轮，31-第三圆柱齿轮，32-第四圆柱齿轮，33-偏心轮，34-往复连杆，35-前轮轴，36-后轮架，37-前车轮，38-行走电机，39-差速器，40-轮架，41-后轮电机，42-圆柱齿轮，43-转向挡杆，44-齿条，45-前轮架，46-传动轴，47-后车轮，48-推杆电机，49-轴承座固定架，50-轴承座，51-前轮链条固定架，52-后轮固定架，53-齿轮，54-链条。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例一、如图1至图17所示，一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，包括机架1、底盘和剪叶装置，底盘和剪叶装置分别设置在机架1的底部和顶部，由底盘带动整个茎叶采收机移动，
剪叶装置包括传送机构、拨叶机构，剪叶机构和升降机构，传送机构倾斜设置，传送机构的输出端的下方设置有收集箱5，传送机构包括主动辊2、从动辊3和柔性传送带4，柔性传送带4传动套装在主动辊2与从动辊3上；传送机构的两侧均设置有升降机构，升降机构包括推杆电机48，推杆电机48的缸体连接在机架1上，推杆电机48的伸缩轴连接剪叶装置，其中传送机构中主动辊2一端安装轴承座50，轴承座50由轴承座固定架49固定于机架1上，升降机构由安装于传送机构两侧的推杆电机48推动整个剪叶装置绕主动辊2转动，从而调节剪叶机构的高度，根据实际三七叶茎留茬高度和不同年度的三七叶茎高度来调节推杆电机48的输出行程，推杆电机48的行程150mm；拨叶机构位于传送机构输入端的上方，拨叶机构包括拨叶辊主轴6和柔性仿生拨叶搂齿7，拨叶辊主轴6上安装若干柔性仿生拨叶搂齿7，柔性仿生拨叶搂齿7沿拨叶辊主轴6轴向与周向均布；由剪叶机构将三七叶剪下，然后通过拨叶机构将剪下的三七叶传递至传送机构上，再由传送机构将三七叶传送至收集箱5内收集，从而完成三七收割与收集；通过拨叶辊主轴6的转动带动其固定柔性仿生拨叶搂齿7转动，由柔性仿生拨叶搂齿7将剪下的三七叶拨向传送机构上，柔性仿生拨叶搂齿7采用轴向与周向排列方式而安置于拨叶辊主轴6上，柔性仿生拨叶搂齿7根据三七叶茎高度来调节其在拨叶辊主轴6上的周向与轴向角度、排列方式以及疏密程度，使其在拨叶时如同人手往传送装置搂三七叶，可根据三七叶脉的椭圆形形状,三七叶脉外翻朝下生长，当剪叶机构剪下三七叶时，柔性仿生拨叶搂齿7针对性的向外旋转往回搂叶，该搂齿曲线设计基于人手仿生，其采用柔性材料，在搂三七叶时可有效防止三七叶损伤；剪叶机构位于拨叶机构的正下方，剪叶机构包括动刀支架8、定刀支架9和护刃器13，动刀支架8具有沿拨叶辊主轴6轴向移动的自由度，动刀支架8的前端面沿拨叶辊主轴6的轴向均布有若干仿生动刀11，定刀支架9固定设置，定刀支架9平行于动刀支架8，定刀支架9的前端面沿拨叶辊主轴6的轴向均布有若干仿生定刀12，仿生定刀12与仿生动刀11呈上下交错设置，定刀支架9的前端面沿拨叶辊主轴6的轴向均布有若干护刃器13，护刃器13靠近定刀支架9的一端开设有供仿生动刀11穿过的护刃器内槽14，护刃器内槽14的内顶壁与内底壁均呈向下方凹陷的弧形，护刃器13的外顶壁与外底壁均呈向下方凹陷的弧形,相邻两个护刃器13之间呈V形开口，可便于三七叶茎进入剪切区域，护刃器13的外顶壁与外底壁分别为外部上弧线和外部下弧线，外部上弧线的设计可以防止切下的三七叶损伤及便于柔性仿生拨叶搂齿7拨叶防止堵塞，下外部弧线可防止行走过程护刃器13对三七叶的损伤，可有效保证三七叶的完整性，护刃器13的内顶壁与内底壁分别为内部上弧线和内部下弧线，内部上弧线的设计可以防止仿生定刀12与护刃器13之间三七叶的缠绕，内部下弧线可防止仿生动刀11与护刃器13的磨损，当三七叶进入剪切区域时，仿生动刀11由动刀支架8带动进行往复运动，仿生动刀11设计成切蚁齿形，除具有抓取三七叶茎，与仿生定刀12交错排列配合，还具有防止三七叶茎对剪叶结构的缠绕功能，仿生定刀12设计也采用仿生结构，仿生定刀12刃口锋利，与仿生动刀11交错排列配合，仿生动刀11往复咬合如刀片划过，可以高效剪切三七叶茎，当剪叶完成一行三七叶剪切时，剪叶装置停止工作，由底盘带动整个茎叶采收机移动，当到下一行时，再次启动剪叶装置，当收集箱5装满三七叶时，抽拉取下收集箱5收集三七叶，然后装上空的收集箱5继续工作。
进一步地，如图1至图6所示，传送机构还包括两个传送带护板15，两个传送带护板15沿着主动辊2的轴向间隔设置，主动辊2和从动辊3均位于两个传送带护板15之间，并通过轴承转动连接传送带护板15，柔性传送带4上固定有若干柔性传送带隔板16，若干柔性传送带隔板16沿着柔性传送带4的传送方向均布，传送带护板15防止三七叶从传送机构的两侧漏出，机架1上设置有剪叶电机17，剪叶电机17的输出轴设置有主动带轮18，主动辊2的一端设置有带轮19，带轮19通过皮带20与主动带轮18传动连接，剪叶电机17带动主动带轮18转动，主动带轮18通过皮带20带动带轮19转动，从而带动主动辊2转动，主动辊2通过柔性传送带4从动辊3转动，从而实现柔性传送带4的往复转动，以将剪下的三七叶传送至收集箱5内；从动辊3的一端设置有第一带轮21，拨叶辊主轴6转动连接在传送带护板15上，拨叶辊主轴6的一端设置有第二带轮22，第二带轮22通过环形皮带23传动连接第一带轮21，从动辊3转动将带动第一带轮21转动，第一带轮21通过环形皮带23带动第二带轮22转动，第二带轮22带动拨叶辊主轴6转动，以启动拨叶机构，使剪叶电机17同时驱动传送机构与拨叶机构启动。
进一步地，如图4和图5所示，从动辊3的另一端设置有第一圆柱齿轮24，传送带护板15上转动设置有传动轴46，传动轴46上套装有第二圆柱齿轮25和第一锥齿轮29，第二圆柱齿轮25与第一圆柱齿轮24啮合，传送带护板15的侧壁固定有安装板26，安装板26上转动设置有第一竖直轴27和第二竖直轴28，第一竖直轴27上设置有第二锥齿轮30和第三圆柱齿轮31，第二竖直轴28上设置有第四圆柱齿轮32和偏心轮33，第一锥齿轮29与第二锥齿轮30啮合，第三圆柱齿轮31与第四圆柱齿轮32啮合，偏心轮33上铰接有往复连杆34，往复连杆34远离偏心轮33的一端与动刀支架8的一端铰接，动刀支架8滑动穿设在传送带护板15上，定刀支架9固定连接传送带护板15，从动辊3转动还将带动第一圆柱齿轮24转动，通过第一圆柱齿轮24与第二圆柱齿轮25的啮合带动传动轴46转动，传动轴46带动第一锥齿轮29转动，通过第一锥齿轮29与第二锥齿轮30的啮合带动第一竖直轴27转动，第一竖直轴27带动第三圆柱齿轮31转动，通过第三圆柱齿轮31与第四圆柱齿轮32的啮合带动第二竖直轴28转动，第二竖直轴28带动偏心轮33转动，偏心轮33通过往复连杆34带动动刀支架8做往复直线运动，从而将偏心轮33的旋转自由度转换为动刀支架8的直线运动，进而带动其上的仿生动刀11往复运动模拟切割动作；通过剪叶电机17同时带动传送机构、拨叶机构和剪叶机构运行，减少了动力源的设置数量，使茎叶采收机结构更加紧凑。
实施例二、如图1、图8和图9所示，底盘包括液压10，前轮架45，前轮轴35，齿轮53，链条54，前轮链条固定架51，前车轮37，后轮固定架52，行走电机38，差速器39，轮架40，圆柱齿轮42，转向挡杆43，齿条44和后轮架36，机架1上设置有两组液压10，液压10的伸缩轴连接有前轮架45，前轮架45的两端均转动设置有前轮轴35，前轮轴35远离前轮架45的两端均连接齿轮53，的齿轮上安装链条54，的链条下方连接前车轮37上的链轮，的齿轮53、链条54、前车轮35由前轮链条固定架51固定，前轮链条固定架21转动连接前轮轴35，机架1设置有行走电机38，行走电机38的输出轴通过联轴器传动连接有差速器39，差速器39安装在前轮架45上，并传动连接前轮轴35，行走电机38通过联轴器驱动差速器39转动，差速器39带动前轮轴35转动，从而带动前车轮37转动，以带动整体茎叶采收机移动，通过液压10的伸缩改变前轮架45的偏转角度，在差速器39的作用下，使两个前车轮37能够差速转动，从而能实现底盘的转向；后轮架36固定连接在机架1上，后轮架36的两端均铰接有轮架40，轮架40的偏转方向垂直于后轮架36的轴线，后轮固定架52连接在轮架40上，后轮固定架52下方连接有后车轮47，后轮架36上安装有后轮电机41，后轮电机41的输出轴设置有圆柱齿轮42，两个轮架40之间设置有转向挡杆43，转向挡杆43通过连杆与轮架40铰接，转向挡杆43上沿自身长度方向布置有齿条44，圆柱齿轮42啮合于齿条44，后轮电机41带动圆柱齿轮42转动，通过圆柱齿轮42与齿条44的啮合带动转向档杆43偏转，从而带动后车轮47转向，以配合前车轮37实现茎叶采收机的转向。
实施例三、相邻两个护刃器13之间的开口呈V型，且V型外口R之间的间距为116mm、V型内口O之间的间距为60mm。
如图13和图14所示，护刃器13外部曲线S和曲线T，内部曲线E和曲线F,直线V围成，外部曲线S和曲线T外曲线主要起保护三七叶的作用，内部曲线E和曲线F主要起防止仿生定刀29与仿生动刀30与其发生磨损，且防止三七叶缠绕，根据仿生定刀12与仿生动刀11的尺寸由CAD绘制其曲线轮廓，将导出的曲线轮廓图片导入Origin中，采用网格取44个点绘制护刃器13的曲线轮廓，并得到护刃器13外部曲线S的曲线方程为：
y=6.5370x9-4.9270x8+1.5630x7-2.7164x6+2.8180x5-1.7800x4+0.0067x3-0.1338x2+0.8890x+46.3707，其中0.3342≤x≤150；
其中曲线T的方程为：
y=1.8581x5-5.0443x4+5.4650x3-0.0014x2-0.0554x+3.9533，其中0≤x≤150；
护刃器内槽14的弧形曲线E的曲线方程为：
y=-3.3778x3+0.0054x2-0.4376x+44.4261，其中0.3342≤x≤95.4235；
其中曲线F的方程为：
y=3.0236x4-5.8240x3+0.0064x2-0.2955x+15.8786，其中0≤x≤95.4235。
如图15至图17所示，仿生动刀11两侧的刀齿均由T9碳素工具钢制成，刃部需要淬火和回火处理，使刀齿具有较高的强度、耐磨性和耐腐蚀性。仿生动刀11的由曲线P，直线Q，直线M，曲线N组成，其中直线Q与直线M之间的角度为143.22°，该仿生动刀11以切叶蚁上颚作为仿生原型，利用体视显微镜和扫描电镜对切叶蚁上颚齿形进行宏观和微观形貌观测，绘制出切叶蚁上颚齿形的形状，并根据三七种子的行间距，和与仿生定刀12的配合关系，将其进行均匀排布设计出仿生动刀11，由CAD绘制其曲线轮廓，将导出的曲线轮廓图片导入Origin中，采用网格取80个点绘制出仿生动刀30的曲线轮廓，得到仿生动刀11的一侧曲线的曲线P方程为：
第一段曲线：
y=-6.6420x9+6.8560x8-2.9079x7+0.0065x6-0.0834x5+0.6044x4-2.4092x3+5.3554x2-7.2205x+
27.5380，其中0≤x≤17.7305；
第二段过渡曲线：
y=6.6429x9-1.7290x8+0.0020x7-0.1310x6+5.5063x5-152.5174x4+2782.19472x3--32220.8383x2+214938.2645x-629251.2277，其中17.7305≤x≤37.2640；
第三段过渡曲线;
y=-1.1750x9+4.6704x8-0.0082x7+0.0065x6+0.8354x6-54.3296x5+2341.4273x4-66771.9731x3+1214894.5905x2-1.2790x+5.9320，其中37.2640≤x≤55.2950；
第四段过渡曲线：
y=-3.3125x9-0.0018x8+0.4501x7-64.4245x6+5922.2821x5-362583.6225x4+1.4785x3-3.8720x2+5.9085x-4.0040，其中55.2950≤x≤69.4193；
第五段过渡曲线：
y=-5.5804x9+0.0040x8-1.1879x7+213.0170x6-24542.8977x5+1884265.9654x4-9.6396x3+3.1690x2-6.0733x+5.1710，其中69.4193≤x≤82.6420；
第六段过渡曲线：
y=1.1920sin[(x+3.1739)/3.1610],其中82.6420≤x≤93.1600；
第七段过渡曲线：
y=7.0150x4-0.2724x3+39.6326x2-2558.5504x+61854.723，其中93.1600≤x≤103.9786，共7段过渡曲线组成P曲线。
其中仿生动刀直线Q的方程为：
y=-2.9563x+325.2010,其中103.9786≤x≤110。
其中仿生动刀曲线N的方程与曲线P的方程定义域相同，值域相反；其中仿生动刀直线M的方程与直线 Q的方程定义域相同，值域相反。
如图12所示，柔性仿生拨叶搂齿55采用聚乙烯树脂材料，柔性仿生拨叶搂齿7的曲线由直线U，内曲线X，外曲线W，直线Z组成，该柔性仿生拨叶搂齿7以人手作为仿生原型，绘制出仿生搂齿的曲线，内曲线X主要起在搂三七叶时防止损伤，外曲线W防止在拨叶过程中与护刃器13发生磨损，根据与护刃器13的配合关系由CAD绘制其曲线轮廓，将导出的曲线轮廓图片导入Origin中，采用网格取36个点绘制出柔性仿生拨叶搂齿7的外曲线轮廓，得到柔性仿生拨叶搂齿7的外曲线的曲线方程为：
y=1.2800x6-4.1466x5+5.2805x4-0.0034x3+0.1162x2-2.2987x+28.1510，其中0≤x≤100；
采用网格取32个点绘制出柔性仿生拨叶搂齿7的外曲线轮廓，柔性仿生拨叶搂齿7的内曲线的曲线方程为：
y=-2.6080x7+1.1364x6-2.0628x5+0.0020x4-0.1144x3+3.7680x2-66.9850x+513.3024，其中20≤x≤100。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端” 、 “顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”，“两侧”等指示的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；以及本领域普通技术人员可知，本发明所要达到的有益效果仅仅是在特定情况下与现有技术中目前的实施方案相比达到更好的有益效果，而不是要在行业中直接达到最优秀使用效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，其特征在于，包括机架（1）、底盘和剪叶装置，所述底盘和剪叶装置分别设置在所述机架（1）的底部和顶部；
所述剪叶装置包括传送机构、拨叶机构、剪叶机构和升降机构，所述传送机构倾斜设置，所述传送机构的输出端的下方设置有收集箱（5），所述传送机构包括主动辊（2）、从动辊（3）和柔性传送带（4），所述柔性传送带（4）传动套装在所述主动辊（2）与从动辊（3）上；
所述传送机构的两侧均设置有所述升降机构，所述升降机构包括推杆电机（48），所述推杆电机（48）的缸体连接在所述机架（1）上，所述推杆电机（48）的伸缩轴连接所述剪叶装置；
所述拨叶机构位于所述传送机构输入端的上方，所述拨叶机构包括拨叶辊主轴（6）和柔性仿生拨叶搂齿（7），所述的拨叶辊主轴（6）上安装若干柔性仿生拨叶搂齿（7），若干所述柔性仿生拨叶搂齿沿着所述拨叶辊主轴（6）轴向与周向均布；
所述剪叶机构位于所述拨叶机构的正下方，所述剪叶机构包括动刀支架（8）、定刀支架（9）和护刃器（13），所述动刀支架（8）具有沿所述拨叶辊主轴（6）轴向移动的自由度，所述动刀支架（8）的前端面沿所述拨叶辊主轴（6）的轴向均布有若干仿生动刀（11），所述定刀支架（9）固定设置，所述定刀支架（9）平行于所述动刀支架（8），所述定刀支架（9）的前端面沿所述拨叶辊主轴（6）的轴向均布有若干仿生定刀（12），所述仿生定刀（12）与所述仿生动刀（11）呈上下交错设置，所述定刀支架（9）的前端面沿所述拨叶辊主轴（6）的轴向均布有若干护刃器（13），所述护刃器（13）靠近所述定刀支架（9）的一端开设有供仿生动刀（11）穿过的护刃器内槽（14），所述护刃器内槽（14）的内顶壁与内底壁均呈向下方凹陷的弧形，所述护刃器（13）的外顶壁与外底壁均呈向下方凹陷的弧形。
2.根据权利要求1所述的一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，其特征在于，所述传送机构还包括两个传送带护板（15），两个所述传送带护板（15）沿着所述主动辊（2）的轴向间隔设置，所述主动辊（2）和从动辊（3）均位于两个所述传送带护板（15）之间，并通过轴承转动连接所述传送带护板（15），所述推杆电机（48）的伸缩轴连接所述传送带护板（15），所述柔性传送带（4）上固定有若干柔性传送带隔板（16），若干所述柔性传送带隔板（16）沿着所述柔性传送带（4）的传送方向均布。
3.根据权利要求2所述的一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，其特征在于，所述机架（1）上设置有剪叶电机（17），所述剪叶电机（17）的输出轴设置有主动带轮（18），所述主动辊（2）的一端设置有带轮（19），所述带轮（19）通过皮带（20）与所述主动带轮（18）传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，其特征在于，所述从动辊（3）的一端设置有第一带轮（21），所述拨叶辊主轴（6）转动连接在所述传送带护板（15）上，所述拨叶辊主轴（6）的一端设置有第二带轮（22），所述第二带轮（22）通过环形皮带（23）传动连接所述第一带轮（21）。
5.根据权利要求4所述的一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，其特征在于，所述从动辊（3）的另一端设置有第一圆柱齿轮（24），所述传送带护板（15）上转动设置有传动轴（46），所述传动轴（46）上套装有第二圆柱齿轮（25）和第一锥齿轮（29），所述第二圆柱齿轮（25）与所述第一圆柱齿轮（24）啮合，所述传送带护板（15）的侧壁固定有安装板（26），所述安装板（26）上转动设置有第一竖直轴（27）和第二竖直轴（28），所述第一竖直轴（27）上设置有第二锥齿轮（30）和第三圆柱齿轮（31），所述第二竖直轴（28）上设置有第四圆柱齿轮（32）和偏心轮（33），所述第一锥齿轮（29）与所述第二锥齿轮（30）啮合，所述第三圆柱齿轮（31）与第四圆柱齿轮（32）啮合，所述偏心轮（33）上铰接有往复连杆（34），所述往复连杆（34）远离所述偏心轮（33）的一端与所述动刀支架（8）的一端铰接，所述动刀支架（8）滑动穿设在所述传送带护板（15）上，所述定刀支架（9）固定连接所述传送带护板（15）。
6.根据权利要求1所述的一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，其特征在于，所述底盘包括液压（10），前轮架（45），前轮轴（35），齿轮（53），链条（54），前轮链条固定架（51），前车轮（37），后轮固定架（52），行走电机（38），差速器（39），轮架（40），圆柱齿轮（42），转向挡杆（43），齿条（44）和后轮架（36），所述机架（1）上设置有两组液压（10），所述液压（10）的伸缩轴连接有前轮架（45），所述前轮架（45）的两端均转动设置有前轮轴（35），所述前轮轴（35）远离所述前轮架（45）的两端均连接齿轮（53），所述的齿轮上安装链条（54），所述的链条下方连接所述前车轮（37）上的链轮，所述的齿轮（53）、链条（54）、前车轮（35）由前轮链条固定架（51）固定，所述前轮链条固定架（21）转动连接所述前轮轴（35），所述机架（1）设置有行走电机（38），所述行走电机（38）的输出轴通过联轴器传动连接有差速器（39），所述差速器（39）安装在所述前轮架（45）上，并传动连接所述前轮轴（35），所述后轮架（36）固定连接在所述机架（1）上，所述后轮架（36）的两端均铰接有轮架（40），所述轮架（40）的偏转方向垂直于所述后轮架（36）的轴线，所述后轮固定架（52）连接在所述轮架（40）上，所述后轮固定架（52）下方连接有所述后车轮（47），所述后轮架（36）上安装有后轮电机（41），所述后轮电机（41）的输出轴设置有圆柱齿轮（42），两个所述轮架（40）之间设置有转向挡杆（43），所述转向挡杆（43）通过连杆与所述轮架（40）铰接，所述转向挡杆（43）上沿自身长度方向布置有齿条（44），所述圆柱齿轮（42）啮合于所述齿条（44）。
7.根据权利要求1所述的一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，其特征在于，相邻两个所述护刃器（13）之间的开口呈V型，且V型外口（R）之间的间距为116mm、V型内口（O）之间的间距为60mm。
8.根据权利要求7所述的一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，其特征在于，所述护刃器（13）的外弧形曲线(S)的曲线方程为：
y=6.5370x9-4.9270x8+1.5630x7-2.7164x6+2.8180x5-1.7800x4+0.0067x3-0.1338x2+0.8890x+46.3707，其中0.3342≤x≤150；
其中，曲线（T）的方程为：
y=1.8581x5-5.0443x4+5.4650x3-0.0014x2-0.0554x+3.9533，其中0≤x≤150；
所述护刃器内槽（14）的弧形曲线（E）的曲线方程为：
y=-3.3778x3+0.0054x2-0.4376x+44.4261，其中0.3342≤x≤95.4235；
其中曲线（F）的方程为：
y=3.0236x4-5.8240x3+0.0064x2-0.2955x+15.8786，其中0≤x≤95.4235。
9.根据权利要求8所述的一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，其特征在于，所述仿生动刀（11）的一侧仿生曲线（P）的曲线方程为：
第一段曲线：
y=-6.6420x9+6.8560x8-2.9079x7+0.0065x6-0.0834x5+0.6044x4-2.4092x3+5.3554x2-7.2205x+
27.5380，其中0≤x≤17.7305；
第二段过渡曲线：
y=6.6429x9-1.7290x8+0.0020x7-0.1310x6+5.5063x5-152.5174x4+2782.19472x3--32220.8383x2+214938.2645x-629251.2277，其中17.7305≤x≤37.2640；
第三段过渡曲线；
y=-1.1750x9+4.6704x8-0.0082x7+0.0065x6+0.8354x6-54.3296x5+2341.4273x4-66771.9731x3+1214894.5905x2-1.2790x+5.9320，其中37.2640≤x≤55.2950；
第四段过渡曲线：
y=-3.3125x9-0.0018x8+0.4501x7-64.4245x6+5922.2821x5-362583.6225x4+1.4785x3-3.8720x2+5.9085x-4.0040，其中55.2950≤x≤69.4193；
第五段过渡曲线：
y=-5.5804x9+0.0040x8-1.1879x7+213.0170x6-24542.8977x5+1884265.9654x4-9.6396x3+3.1690x2-6.0733x+5.1710，其中69.4193≤x≤82.6420；
第六段过渡曲线：
y=1.1920sin[(x+3.1739)/3.1610]，其中82.6420≤x≤93.1600；
第七段过渡曲线：
y=7.0150x4-0.2724x3+39.6326x2-2558.5504x+61854.723，其中93.1600≤x≤103.9786，共7段过渡曲线组成P曲线；
仿生动刀（11）直线（Q）的方程为：
y=-2.9563x+325.2010，其中103.9786≤x≤110；
其中仿生动刀（11）曲线（N）的方程与曲线（P）的方程定义域相同，值域相反；其中仿生动刀(11)直线（M）的方程与直线（Q）的方程定义域相同，值域相反。
10.根据权利要求9所述的一种基于切叶蚁上颚仿生的自走式林下三七茎叶采收机，其特征在于，所述柔性仿生拨叶搂齿（7）的外曲线（W）的曲线方程为：
y=1.2800x6-4.1466x5+5.2805x4-0.0034x3+0.1162x2-2.2987x+28.1510，其中0≤x≤100；
所述柔性仿生拨叶搂齿（7）的内曲线（X）的曲线方程为：
y=-2.6080x7+1.1364x6-2.0628x5+0.0020x4-0.1144x3+3.7680x2-66.9850x+513.3024，其中20≤x≤100。
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