CN117598093A - 一种用于牧草收割和采集的无人装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种用于牧草收割和采集的无人装置，包括车架、行走机构、控制器、动力电池、收割机构、采集机构以及图像收集机构。车架的内部形成有腔室，腔室贯穿车架的头端。行走机构设置于车架的底部，用于驱使车架移动。收割机构设置于车架的头端，用于收割牧草且将收割的牧草推入腔室内。采集机构设置于收割机构的侧壁，用于采集整棵牧草。图像收集机构设置于车架的顶部，用于收集处于车架前方的牧草图像信息。控制器设置于车架，用于控制行走机构、控制器、收割机构、采集机构以及图像收集机构。动力电池设置于车架内，用于提供电能。该装置能够提高牧草收割的效率，且具有牧草标本采集的功能。

Description

一种用于牧草收割和采集的无人装置

技术领域

本申请涉及牧草收割技术领域，具体而言，涉及一种用于牧草收割和采集的无人装置。

背景技术

牧草是饲养牛、羊等家畜的植物，含有家畜生长发育必需的各种营养物质，还含有对维持反刍家畜健康特别重要的粗纤维。内蒙古大草原上的牧草在春季发芽、夏季旺长、秋季开始收割、储存，供应大量的牲畜在冬季食用。秋季收割牧草、晒干牧草、储运牧草的工作量相当大。

目前，采用人工驾驶收割机进行牧草收集，其劳动强度大，且目前的收割机没有牧草标本采集功能。

发明内容

本申请提供了一种用于牧草收割和采集的无人装置，能够提高牧草收割的效率，且具有牧草标本采集的功能。

为实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

本申请提供了一种用于牧草收割和采集的无人装置，包括车架、行走机构、控制器、动力电池、收割机构、采集机构以及图像收集机构。车架的内部形成有腔室，腔室贯穿车架的头端。行走机构设置于车架的底部，用于驱使车架移动。收割机构设置于车架的头端，用于收割牧草且将收割的牧草推入腔室内。采集机构设置于收割机构的侧壁，用于采集整棵牧草。图像收集机构设置于车架的顶部，用于收集处于车架前方的牧草图像信息。控制器设置于车架，用于控制行走机构、控制器、收割机构、采集机构以及图像收集机构。动力电池设置于车架内，用于提供电能。

上述方案中，用于牧草收割和采集的无人装置具有以下两个用途，其一，收割并收集牧草；其二，采集整株牧草标本。该装置可以用于无人驾驶，其工况一包括，基于控制器预存的地图信息，通过控制器的控制以及行走机构的驱动，在牧草种植区内收割牧草或者采集牧草标本；其工况二包括，操作者在远程端，通过控制面板向控制器发出指令，并基于图像收集机构(可以为激光雷达)反馈的图像信息操控行走机构行走，并完成牧草的收割收集以及标本采集。示例性地，对控制器预存待处理牧草种植区的图像信息(例如经纬度数据，或者对待处理牧草种植区的边缘设置非物理围栏)，控制器控制行走机构工作，以使得整个装置行走，图像收集机构对牧草的图像信息进行采集，控制器判断牧草信息是否正确，若正确，先控制采集机构采集整株牧草以作为标本留存，再控制收割机构进行牧草收割和收集。

根据本申请的一些实施例，收割机构包括收割车斗、收割刀轮以及驱动件；

收割车斗设置于头端，收割刀轮可转动地平躺于素数收割车斗的底面并与驱动件连接，驱动件驱使收割刀轮旋转。

上述方案中，随行走机构的驱使，车架带动收割车斗向前运动，在收割车斗向前运动的过程中，会使得旋转的收割刀轮作用于牧草，使得牧草由茎秆处断裂。随着车架的不断推进，牧草会被推进于腔室并收集于腔室。

根据本申请的一些实施例，沿车架的长度方向，收割车斗具有贯穿其两端的通道，收割车斗的底壁的远离车架的端部呈铲状；

收割刀轮的数量为多个，沿车架的宽度方向，多个收割刀轮间隔设置于收割车斗，驱动件包括齿轮箱以及驱动电机，齿轮箱具有多个输出端，每个输出端对应一个收割刀轮，驱动电机通过齿轮箱驱使多个收割刀轮旋转。

上述方案中，通过设置多个收割齿轮，能够利于提供牧草的收割效率，提高牧草的收集效率。

根据本申请的一些实施例，采集机构包括采集筒、伸缩机构以及转动机构；伸缩机构通过转动机构设置于收割车斗的侧壁，伸缩机构的伸缩端与采集筒连接；

采集筒的一端具有开口，另一端呈封闭状；

采集筒在转动机构的驱使下在第一位置和第二位置之间切换，第一位置为，采集筒的开口倾斜朝下；第二位置为，采集筒的开口朝上；

当采集筒处于第一位置时，伸缩机构推动采集筒深入地表。

上述方案中，当需要采集整株牧草为标本时，基于图像收集机构获取的图像信息，控制器确定一株牧草为标本目标，控制转动机构驱使采集筒切换至第一位置，其开口倾斜朝下，且开口正对该牧草，伸缩机构工作，使得采集筒笼罩该牧草并伸入地表以覆盖该牧草的根茎。随着整个装置的行走，被采集筒笼罩的牧草及其根茎会被挖出地表，随后控制转动机构驱使采集筒切换至第二位置，其开口朝上完成对牧草的收集。

根据本申请的一些实施例，采集筒的开口端设置有铲斗。

上述方案中，通过设置铲斗，利于采集筒伸入于地表，从而提高牧草采集的完整性。

根据本申请的一些实施例，腔室贯穿车架的尾端；

用于牧草收割和采集的无人装置还包括拖车，拖车可拆卸地连接于车架的尾端，拖车的内部形成收集腔，收集腔连通腔室，收集腔用于收集由收割机构收割的牧草。

上述方案中，通过设置拖车，能够有效的收集大量的被收割的牧草，提高牧草收割的效果。同时，因拖车与车架可拆卸地连接(例如卡接或者通过车尾钩连接)，故拖车能够拆离于车架，以便于暴露拖车的开口以便于取出牧草。

根据本申请的一些实施例，用于牧草收割和采集的无人装置包括第一皮带输送机构和第二皮带输送机构；

第一皮带输送机构设置于腔室，且由车架的头端延伸出尾端；第二皮带输送机构设置于收集腔沿拖车的长度方向延伸；

其中，沿重力方向，第二皮带输送机构位于第一皮带输送机构的下方，沿重力方向，第一皮带输送机构的投影和第一皮带输送机构的投影至少部分重叠。

上述方案中，通过设置于第一皮带输送机构和第二皮带输送机构，能够将由收割机构收割的牧草有序地运输至拖车内收集。同时，通过对第一皮带输送机构和第二皮带输送机构位置的限定，能够提高牧草收割的效率。在一些实施例中，收割车斗内部设置有斜板，斜板的顶部向第一皮带输送机构倾斜，牧草经收割机构收割后，随时斜板跌入第一皮带输送机构上。

根据本申请的一些实施例，第一皮带输送机构设置有电烘干机构，用于烘干第一皮带输送机构上的牧草。

上述方案中，牧草经收割机构收割节后呈尺寸较小的物料，物料在第一皮带输送机构输送的过程中受电烘干机构的作用，能够有效去除物料中的水份使之称为干草，以利于畜牧养殖。在一些实施例中电烘干机构可以设置在动力电池的上方，利用电烘干机构的热量对动力电池加热，以使得在牧草收割的季节(天气寒冷)降低因低温对电池造成的影响，提高无人装置的续航。

根据本申请的一些实施例，拖车远离车架的端部设置有风机，风机用于排出拖车内的气体。

上述方案中，通过设置风机，能够排出拖车内的热量和水汽，以使得干草处于适宜的湿度和温度，降低干草燃烧的风险且使得干草处于适宜的温度。

根据本申请的一些实施例，动力电池可拆卸地设置于车架。

上述方案中，动力电池可以通过螺栓可拆卸的设置于车架，以便于在动力电池没电时，更换新的动力电池，提高无人装置的续航。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请一些实施例中用于牧草收割和采集的无人装置在一种状态下的示意图；

图2为本申请一些实施例中用于牧草收割和采集的无人装置在另一种状态下的示意图；

图3为本申请一些实施例中收割机构和采集机构在一种状态下的示意图；

图4为本申请一些实施例中收割机构和采集机构在另一种状态下的示意图。

图标：10-车架、11-腔室、20-行走机构、30-控制器、40-动力电池、50-收割机构、51-收割车斗、52-收割刀轮、53-齿轮箱、60-采集机构、61-采集筒、62-伸缩机构、63-转动机构、70-图像收集机构、80-拖车、81-收集腔、91-第一皮带输送机构、92-第二皮带输送机构、93-电烘干机构、94-风机。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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申请的限制。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请提供了一种用于牧草收割和采集的无人装置，用于无人收割以及采集牧草。

请参见图1-图4，图1为本申请一些实施例中用于牧草收割和采集的无人装置在一种状态下的示意图，图2为本申请一些实施例中用于牧草收割和采集的无人装置在另一种状态下的示意图，图3为本申请一些实施例中收割机构和采集机构在一种状态下的示意图，图4为本申请一些实施例中收割机构和采集机构在另一种状态下的示意图。

用于牧草收割和采集的无人装置包括车架10、行走机构20、控制器30、动力电池40、收割机构50、采集机构60以及图像收集机构70。车架10的内部形成有腔室11，腔室11贯穿车架10的头端。行走机构20设置于车架10的底部，用于驱使车架10移动。收割机构50设置于车架10的头端，用于收割牧草且将收割的牧草推入腔室11内。采集机构60设置于收割机构50的侧壁，用于采集整棵牧草。图像收集机构70设置于车架10的顶部，用于收集处于车架10前方的牧草图像信息。控制器30设置于车架10，用于控制行走机构20、控制器30、收割机构50、采集机构60以及图像收集机构70。动力电池40设置于车架10内，用于提供电能。

在一些实施例中，行走机构20包括车轮、转向构件、车辆电机等设备，车轮、转动构件、车辆电机设置于车架10，车辆电机驱使车轮转动，转向构件驱使车轮转向。

在一些实施例中，控制器30可以为车规级控制总成，其能够控制车辆电机、车辆的转向系统、收割机构50、采集机构60以及图像收集机构70工作。

在一些实施例中，动力电池40可以为锂电池。

在一些实施例中，图像收集机构70包括但不限于激光雷达、ccd相机、摄像头等能够采集图像信息的设备。

上述方案中，用于牧草收割和采集的无人装置具有以下两个用途，其一，收割并收集牧草；其二，采集整株牧草标本。该装置可以用于无人驾驶，其工况一包括，基于控制器30预存的地图信息，通过控制器30的控制以及行走机构20的驱动，在牧草种植区内收割牧草或者采集牧草标本；其工况二包括，操作者在远程端，通过控制面板向控制器30发出指令，并基于图像收集机构70(可以为激光雷达)反馈的图像信息操控行走机构20行走，并完成牧草的收割收集以及标本采集。示例性地，对控制器30预存待处理牧草种植区的图像信息(例如经纬度数据，或者对待处理牧草种植区的边缘设置非物理围栏)，控制器30控制行走机构20工作，以使得整个装置行走，图像收集机构70对牧草的图像信息进行采集，控制器30判断牧草信息是否正确，若正确，先控制采集机构60采集整株牧草以作为标本留存，再控制收割机构50进行牧草收割和收集。

根据本申请的一些实施例，请参见图3和图4，收割机构50包括收割车斗51、收割刀轮52以及驱动件。收割车斗51设置于头端，收割刀轮52可转动地平躺于素数收割车斗51的底面并与驱动件连接，驱动件驱使收割刀轮52旋转。

驱动件为能够驱使收割刀轮52转动的设备，例如驱动件包括有电机。收割刀轮52可以通过转动安装于收割车斗51。

上述方案中，随行走机构20的驱使，车架10带动收割车斗51向前运动，在收割车斗51向前运动的过程中，会使得旋转的收割刀轮52作用于牧草，使得牧草由茎秆处断裂。随着车架10的不断推进，牧草会被推进于腔室11并收集于腔室11。

根据本申请的一些实施例，沿车架10的长度方向，收割车斗51具有贯穿其两端的通道，收割车斗51的底壁的远离车架10的端部呈铲状。

收割刀轮52的数量为多个，沿车架10的宽度方向，多个收割刀轮52间隔设置于收割车斗51，驱动件包括齿轮箱53以及驱动电机，齿轮箱53具有多个输出端，每个输出端对应一个收割刀轮52，驱动电机通过齿轮箱53驱使多个收割刀轮52旋转。

上述方案中，通过设置多个收割齿轮，能够利于提供牧草的收割效率，提高牧草的收集效率。

根据本申请的一些实施例，采集机构60包括采集筒61、伸缩机构62以及转动机构63；伸缩机构62通过转动机构63设置于收割车斗51的侧壁，伸缩机构62的伸缩端与采集筒61连接。采集筒61的一端具有开口，另一端呈封闭状。

采集筒61在转动机构63的驱使下在第一位置和第二位置之间切换，第一位置为，采集筒61的开口倾斜朝下；第二位置为，采集筒61的开口朝上；

当采集筒61处于第一位置时，伸缩机构62推动采集筒61深入地表。

在一些实施例中，采集筒61可以为铝合金制造获得。采集筒61的底壁可以做成筛网，当采集筒61处于第二位置时，随整株牧草采集的泥土可以通过筛网漏出。

上述方案中，当需要采集整株牧草为标本时，基于图像收集机构70获取的图像信息，控制器30确定一株牧草为标本目标，控制转动机构63驱使采集筒61切换至第一位置，其开口倾斜朝下，且开口正对该牧草，伸缩机构62工作，使得采集筒61笼罩该牧草并伸入地表以覆盖该牧草的根茎。随着整个装置的行走，被采集筒61笼罩的牧草及其根茎会被挖出地表，随后控制转动机构63驱使采集筒61切换至第二位置，其开口朝上完成对牧草的收集。

根据本申请的一些实施例，请参见图2和图4，采集筒61的开口端设置有铲斗。

上述方案中，通过设置铲斗，利于采集筒61伸入于地表，从而提高牧草采集的完整性。

根据本申请的一些实施例，腔室11贯穿车架10的尾端。用于牧草收割和采集的无人装置还包括拖车80，拖车80可拆卸地连接于车架10的尾端，拖车80的内部形成收集腔81，收集腔81连通腔室11，收集腔81用于收集由收割机构50收割的牧草。

上述方案中，通过设置拖车80，能够有效的收集大量的被收割的牧草，提高牧草收割的效果。同时，因拖车80与车架10可拆卸地连接(例如卡接或者通过车尾钩连接)，故拖车80能够拆离于车架10，以便于暴露拖车80的开口以便于取出牧草。

根据本申请的一些实施例，用于牧草收割和采集的无人装置包括第一皮带输送机构91和第二皮带输送机构92。第一皮带输送机构91设置于腔室11，且由车架10的头端延伸出尾端；第二皮带输送机构92设置于收集腔81沿拖车80的长度方向延伸。

其中，沿重力方向，第二皮带输送机构92位于第一皮带输送机构91的下方，沿重力方向，第一皮带输送机构91的投影和第一皮带输送机构91的投影至少部分重叠。

上述方案中，通过设置于第一皮带输送机构91和第二皮带输送机构92，能够将由收割机构50收割的牧草有序地运输至拖车80内收集。同时，通过对第一皮带输送机构91和第二皮带输送机构92位置的限定，能够提高牧草收割的效率。在一些实施例中，收割车斗51内部设置有斜板，斜板的顶部向第一皮带输送机构91倾斜，牧草经收割机构50收割后，随时斜板跌入第一皮带输送机构91上。

根据本申请的一些实施例，第一皮带输送机构91设置有电烘干机构93，用于烘干第一皮带输送机构91上的牧草。

电烘干机构93可以包括电阻丝，其可以连接动力电池40。

上述方案中，牧草经收割机构50收割节后呈尺寸较小的物料，物料在第一皮带输送机构91输送的过程中受电烘干机构93的作用，能够有效去除物料中的水份使之称为干草，以利于畜牧养殖。在一些实施例中电烘干机构93可以设置在动力电池40的上方，利用电烘干机构93的热量对动力电池40加热，以使得在牧草收割的季节(天气寒冷)降低因低温对电池造成的影响，提高无人装置的续航。

根据本申请的一些实施例，拖车80远离车架10的端部设置有风机94，风机94用于排出拖车80内的气体。

上述方案中，通过设置风机94，能够排出拖车80内的热量和水汽，以使得干草处于适宜的湿度和温度，降低干草燃烧的风险且使得干草处于适宜的温度。

根据本申请的一些实施例，动力电池40可拆卸地设置于车架10。

上述方案中，动力电池40可以通过螺栓可拆卸的设置于车架10，以便于在动力电池40没电时，更换新的动力电池40，提高无人装置的续航。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于牧草收割和采集的无人装置，其特征在于，包括车架、行走机构、控制器、动力电池、收割机构、采集机构以及图像收集机构；

所述车架的内部形成有腔室，所述腔室贯穿所述车架的头端；

所述行走机构设置于所述车架的底部，用于驱使所述车架移动；

所述收割机构设置于所述车架的所述头端，用于收割牧草且将收割的所述牧草推入所述腔室内；

所述采集机构设置于所述收割机构的侧壁，用于采集整棵牧草；

所述图像收集机构设置于所述车架的顶部，用于收集处于车架前方的牧草图像信息；

所述控制器设置于所述车架，用于控制所述行走机构、所述控制器、所述收割机构、所述采集机构以及所述图像收集机构；

所述动力电池设置于所述车架内，用于提供电能。

2.根据权利要求1所述的用于牧草收割和采集的无人装置，其特征在于，

所述收割机构包括收割车斗、收割刀轮以及驱动件；

所述收割车斗设置于所述头端，所述收割刀轮可转动地平躺于素数收割车斗的底面并与所述驱动件连接，所述驱动件驱使所述收割刀轮旋转。

3.根据权利要求2所述的用于牧草收割和采集的无人装置，其特征在于，

沿所述车架的长度方向，所述收割车斗具有贯穿其两端的通道，所述收割车斗的底壁的远离所述车架的端部呈铲状；

所述收割刀轮的数量为多个，沿所述车架的宽度方向，多个所述收割刀轮间隔设置于所述收割车斗，所述驱动件包括齿轮箱以及驱动电机，所述齿轮箱具有多个输出端，每个所述输出端对应一个收割刀轮，所述驱动电机通过所述齿轮箱驱使多个所述收割刀轮旋转。

4.根据权利要求2所述的用于牧草收割和采集的无人装置，其特征在于，

所述采集机构包括采集筒、伸缩机构以及转动机构；所述伸缩机构通过所述转动机构设置于所述收割车斗的侧壁，所述伸缩机构的伸缩端与所述采集筒连接；

所述采集筒的一端具有开口，另一端呈封闭状；

所述采集筒在所述转动机构的驱使下在第一位置和第二位置之间切换，所述第一位置为，所述采集筒的开口倾斜朝下；所述第二位置为，所述采集筒的开口朝上；

当所述采集筒处于第一位置时，所述伸缩机构推动所述采集筒深入地表。

5.根据权利要求4所述的用于牧草收割和采集的无人装置，其特征在于，

所述采集筒的开口端设置有铲斗。

6.根据权利要求1所述的用于牧草收割和采集的无人装置，其特征在于，

所述腔室贯穿所述车架的尾端；

所述用于牧草收割和采集的无人装置还包括拖车，所述拖车可拆卸地连接于所述车架的尾端，所述拖车的内部形成收集腔，所述收集腔连通所述腔室，所述收集腔用于收集由所述收割机构收割的牧草。

7.根据权利要求6所述的用于牧草收割和采集的无人装置，其特征在于，

所述用于牧草收割和采集的无人装置包括第一皮带输送机构和第二皮带输送机构；

所述第一皮带输送机构设置于所述腔室，且由所述车架的头端延伸出尾端；所述第二皮带输送机构设置于所述收集腔沿所述拖车的长度方向延伸；

其中，沿重力方向，所述第二皮带输送机构位于所述第一皮带输送机构的下方，沿所述重力方向，所述第一皮带输送机构的投影和所述第一皮带输送机构的投影至少部分重叠。

8.根据权利要求7所述的用于牧草收割和采集的无人装置，其特征在于，

所述第一皮带输送机构设置有电烘干机构，用于烘干所述第一皮带输送机构上的牧草。

9.根据权利要求8所述的用于牧草收割和采集的无人装置，其特征在于，

所述拖车远离所述车架的端部设置有风机，所述风机用于排出拖车内的气体。

10.根据权利要求1所述的用于牧草收割和采集的无人装置，其特征在于，

所述动力电池可拆卸地设置于所述车架。