CN212393258U - 一种仿生甘蔗收割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种仿生甘蔗收割装置，包括夹持部、机械臂、行走部和收割部，所述行走部包括车体、车体下方的车轮和驱动装置，所述驱动装置固定在车体底部带动车轮转动，所述收割部固定在车体前端并设有收割刀具，所述车体上方设有啮合齿轮组，该啮合齿轮组连接第一电机并通过该第一电机带动啮合齿轮组的转动，所述机械臂可转动固定在啮合齿轮组上方，该机械臂包括大臂和小臂，所述大臂的底部设置转动基座，该转动基座固定在啮合齿轮组上，所述小臂转动连接在大臂的上端，所述夹持部可转动连接在小臂的末端，该夹持部和小臂连接处设有伸缩杆。本实用新型便于移动，适用于小面积种植的中小农户，同时结构简单，成本低，实施方法简单。

Description

一种仿生甘蔗收割装置

技术领域

本实用新型涉及农业设备技术领域，特别涉及一种仿生甘蔗收割装置。

背景技术

随着我国农业生产机械化的普及与发展，农业的自动化水平大大提高，各种甘蔗收割机层出不穷。然而甘蔗收割机却一直得不到很好的推广，一方面是由于大多数甘蔗收割机结构都比较复杂，占地面积大，投入比较大，比较适合大面积甘蔗种植区域，不宜用于中小型农户；另一方面是由于其所收割的甘蔗普遍存在割茬不齐、破头率高和切割损失大等问题。而传统人工砍蔗时切割断面整齐从甘蔗切割质量来看，与现有的机械收割机相比，人工砍蔗的破头率低、切口整齐、损失少，但效率低，劳动强度大。

因此迫切需要提出一种新的收割方法和收割装置，既能满足适合中小规模的农户使用，降低成本，又能在取代人工收割的同时保证甘蔗收割质量、降低破头率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种仿生甘蔗收割装置，其方法是通过模仿人工收割甘蔗时的砍伐动作，设计出相应的仿生结构，以达到人工收割甘蔗时的效果，使切口整齐、降低破头率，且方便移动适合小规模种植使用，从而解决上述目前甘蔗收割技术中所存在的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种仿生甘蔗收割装置，包括夹持部、机械臂、行走部和收割部，所述行走部包括车体、车体下方的车轮和驱动装置，所述驱动装置固定在车体底部带动车轮转动，所述收割部固定在车体前端并设有收割刀具，所述车体上方设有啮合齿轮组，该啮合齿轮组连接第一电机并通过该第一电机带动啮合齿轮组的转动，所述机械臂可转动固定在啮合齿轮组上方，该机械臂包括大臂和小臂，所述大臂的底部设置转动基座，该转动基座固定在啮合齿轮组上，所述小臂转动连接在大臂的上端，所述夹持部可转动连接在小臂的末端，该夹持部和小臂连接处设有伸缩杆。

进一步地，所述车体为下方开口的中空方形壳体，所述车轮横向设置在车体下方的两侧，两侧相对的车轮通过横轴连接，所述驱动装置包括第二电机和驱动齿轮组，该第二电机固定在车体底部，所述驱动齿轮组包括主动齿轮和第一从动齿轮，所述主动齿轮与第二电机连接，所述第一从动齿轮呈锥形并与主动齿轮配合跟随第二电机转动，该第一从动齿轮固定在最后一根横轴上从而带动车轮的转动，其他横轴通过设置转动链连接带动同步行走。

进一步地，所述车轮为防滑轮，该车轮的表面设有多个凸起。

进一步地，所述收割部通过设置刀具安装板固定在车体的前端，该刀具安装板上设有第三电机和锥形齿轮组，所述收割刀具固定在刀具安装板的下方，且收割刀具的中心设置转轴穿过刀具安装板与锥形齿轮组连接。

进一步地，所述锥形齿轮组包括拨动齿轮和第二从动齿轮，所述拨动齿轮呈锥形且连接第三电机的转轴并跟随第三电机转动，所述第二从动齿轮呈锥形可转动设置在刀具安装板上并穿透刀具安装板与底部的收割刀具连接。

进一步地，所述啮合齿轮组包括大齿轮和小齿轮，所述大齿轮可转动设置在车体上方，所述小齿轮与大齿轮适配且小齿轮延伸至车体外，小齿轮的下方连接第一电机。

进一步地，所述转动基座固定在大齿轮上，该转动基座为两面一样侧立的机座板，所述大臂的下端可转动地设置在两面基座板之间，所述机座板的外侧设有第四电机，该第四电机穿过基座板连接大臂下端并与大臂连接带动大臂转动。

进一步地，所述大臂与小臂为铰接连接，且铰接出设有第五电机，通过第五电机带动小臂转动，所述小臂的末端呈直角三角形状。

进一步地，所述夹持部包括夹具、连杆、第六电机、啮合齿轮对和支杆，所述支杆支撑整个夹持部延伸出去并铰接在小臂末端的一个角上，所述伸缩杆的一端铰接在小臂末端的另一个角上，伸缩杆另一端铰接在支杆的中部，所述啮合齿轮对固定在连杆的中上部，所述第六电机与啮合齿轮连对中的一个齿轮连接，该啮合齿轮对并排设置且互相咬合，使其中一个齿轮转动时带动另一个齿轮向相反方向转动，所述连杆有两套且为若干节铰接设置，两套连杆的下端分别连接啮合齿轮对中的一个齿轮，另一端可转动连接在支杆末端，所述夹具固定在连杆的中部，所述夹具上设有虎口。

一种仿生甘蔗收割方法，包括以下步骤：

(1)通过控制机械臂的伸缩，和伸缩杆推动夹具形成一定角度，将甘蔗夹持在虎口内，将甘蔗的中上部固定；

(2)通过在控制第三电机的转动带动刀具转动，并向前行走切割甘蔗的下部完成甘蔗收割；

(3)待甘蔗收割完后，再次控制各个电机使机械臂和夹持部运动，将夹持部松开，使甘蔗自然落下，同时车体前进继续完成下一次收割。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的方法是通过对人工收割甘蔗动作进行仿生，通过夹持部分和机械臂部分完成人工扶持甘蔗的动作，通过收割部分完成人工砍伐甘蔗的动作，同时行走部负责移动作业。本实用新型属于农业设备技术领域，其方法利用了仿生原理，能保证对单根甘蔗进行收割，减少了收割过程中甘蔗数量的损失，同时单根甘蔗收割还能保证切口平整，减少了收割甘蔗的破头率。

2.本实用新型装置占地面积小，便于移动，适用于小面积种植的中小农户，同时结构简单，容易实现，成本低，实施方法简单。

3.通过夹具夹持甘蔗，仿生了人体收割甘蔗时用手固定甘蔗动作，能保证对单根甘蔗进行收割，减少了收割过程中甘蔗数量的损失。

4.通过车体下方的刀具进行切割，仿生了人体收割甘蔗时用刀砍甘蔗的动作，对单根甘蔗砍伐能保证切口平整，减少了收割甘蔗的破头率。

5.本实用新型装置占地面积小，便于移动，适用于小面积种植的中小农户，同时结构简单，容易实现，成本低，实施方法简单。

附图说明

图1是本实用新型整体装置的结构示意图；

图2是本实用新型从底部仰视的结构示意图；

图3是本实用新型收割部的结构示意图；

具体实施方式中，夹持部1、夹具11、连杆12、第六电机13、啮合齿轮对14、支杆15、机械臂2、大臂21、小臂22、转动基座23、大齿轮24、小齿轮25、第四电机26、第五电机27、行走部3、车体31、车轮32、驱动装置33、第一电机34、伸缩杆35、横轴36、第二电机37、主动齿轮38、第一从动齿轮39、收割部4、刀具安装板41、第三电机42、拨动齿轮43、第二从动齿轮44、收割刀具5。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，提供这些实施方式只是为了使本实用新型更加透彻和完整，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1所示，一种仿生甘蔗收割装置，包括夹持部1、机械臂2、行走部 3和收割部4，所述行走部3包括车体31、车体31下方的车轮32和驱动装置 33，所述驱动装置33固定在车体31底部带动车轮32转动，所述收割部4固定在车体31前端并设有收割刀具5，所述车体31上方设有啮合齿轮组，该啮合齿轮组连接第一电机34并通过该第一电机34带动啮合齿轮组的转动，所述机械臂2可转动固定在啮合齿轮组上方，该机械臂2包括大臂21和小臂22，所述大臂21的底部设置转动基座23，该转动基座23固定在啮合齿轮组上，所述小臂22转动连接在大臂21的上端，所述夹持部1可转动连接在小臂22 的末端，该夹持部1和小臂22连接处设有伸缩杆35，通过伸缩杆35的推动能够调节夹持部的角度便于夹持部1夹住甘蔗。

如图1和图2所示，车体31为下方开口的中空方形壳体，所述车轮32 横向设置在车体31下方的两侧，两侧相对的车轮通过横轴36连接，所述驱动装置33包括第二电机37和驱动齿轮组，该第二电机37固定在车体底部，所述驱动齿轮组包括主动齿轮38和第一从动齿轮39，所述主动齿轮38与第二电机37连接，所述第一从动齿轮39呈锥形并与主动齿轮38配合跟随第二电机37转动，该第一从动齿轮39固定在最后一根横轴上从而带动车轮的转动，其他横轴36通过设置转动链连接带动同步行走，通过第二电机37的转动带动主动齿轮38的转动，配合使第一从动齿轮39转动，从而带动车轮的转动，在其他横轴上设置齿轮并配合转动链连接带动所有车轮转动，车轮32 为防滑轮，该车轮的表面设有多个凸起，便于在田间行走。

如图3所示，收割部4通过设置刀具安装板41固定在车体的前端，该刀具安装板41上设有第三电机42和锥形齿轮组，所述收割刀具5固定在刀具安装板的下方，且收割刀具5的中心设置转轴穿过刀具安装板41与锥形齿轮组连接。

如图3所示，锥形齿轮组包括拨动齿轮43和第二从动齿轮44，所述拨动齿轮43呈锥形且连接第三电机42的转轴并跟随第三电机42转动，所述第二从动齿轮44呈锥形可转动设置在刀具安装板41上并穿透刀具安装板41与底部的收割刀具5连接，收割刀具5为圆形刀片，该圆形刀片的侧边沿呈锯齿状。

如图1所示，啮合齿轮组包括大齿轮24和小齿轮25，所述大齿轮24可转动设置在车体上方，所述小齿轮25与大齿轮24适配且小齿轮25延伸至车体外，小齿轮25的下方连接第一电机34，通过第一电机34带动小齿轮25的转动，小齿轮25和大齿轮24配合转动带动大齿轮转动，使整个机械臂能够调节角度和方向。

如图1所示，转动基座23固定在大齿轮24上，该转动基座23为两面一样侧立的机座板，所述大臂21的下端可转动地设置在两面基座板之间，所述机座板的外侧设有第四电机26，该第四电机26穿过基座板连接大臂21下端并与大臂21连接带动大臂21转动；大臂21与小臂22为铰接连接，且铰接出设有第五电机27，通过第五电机27带动小臂22转动，所述小臂22的末端呈直角三角形状，设置第三电机42、第四电机26能够控制机械臂不同节段的运动，使机械臂2能够调节前后角度及长度等，便于抓取不同位置的甘蔗。

如图1所示，夹持部1包括夹具11、连杆12、第六电机13、啮合齿轮对 14和支杆15，所述支杆15支撑整个夹持部延伸出去并铰接在小臂22末端的一个角上，所述伸缩杆35的一端铰接在小臂22末端的另一个角上，伸缩杆 35另一端铰接在支杆的中部，所述啮合齿轮对14固定在连杆的中上部，所述第六电机13与啮合齿轮对14中的一个齿轮连接，该啮合齿轮对14并排设置且互相咬合，使其中一个齿轮转动时带动另一个齿轮向相反方向转动，所述连杆12有两套且为若干节铰接设置，两套连杆的下端分别连接啮合齿轮对14 中的一个齿轮，另一端可转动连接在支杆15末端，连杆12一共有三节，啮合齿轮对14的齿轮固定连接第一节的自由端，第一节和第二节之间转动连接，第二节个和第三节之间转动连接，且家具固定在第二节和第三节之间的连接点上，第三节回折且末端可转动固定在支杆末端，所述夹具11固定在连杆的中部，所述夹具上设有虎口。

整个收割装置还设有控制系统，该控制系统为现有技术，可为PLC控制系统，通过控制系统控制第一电机34、第二电机37、第三电机42、第四电机 26、第五电机27和第六电机13的转动实现整个装置的行走、切割、机械臂的伸缩，夹具的夹持和放松等，通过各个电机的转动控制不同部位的运动从而实现甘蔗的收割。

工作原理：需要进行甘蔗收割的时候，先通过控制系统控制驱动第二电机37使整个装置行走至需要收割的甘蔗前，停止第二电机37的转动，再启动第四电机26、第五电机27和第六电机13控制夹持具调整到适合的位置将甘蔗的上部夹住，控制第三电机42使收割刀具转动切割甘蔗，然后控制家具松开后甘蔗自然掉落实现收割。

实施例2

一种仿生甘蔗收割方法，包括以下步骤：

(1)通过控制机械臂的伸缩，和伸缩杆推动夹具形成一定角度，将甘蔗夹持在虎口内，将甘蔗的中上部固定；

(2)通过在控制第三电机的转动带动刀具转动，并向前行走切割甘蔗的下部完成甘蔗收割；

(3)待甘蔗收割完后，再次控制各个电机使机械臂和夹持部运动，将夹持部松开，使甘蔗自然落下，同时车体前进继续完成下一次收割。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种仿生甘蔗收割装置，其特征在于，包括夹持部、机械臂、行走部和收割部，所述行走部包括车体、车体下方的车轮和驱动装置，所述驱动装置固定在车体底部带动车轮转动，所述收割部固定在车体前端并设有收割刀具，所述车体上方设有啮合齿轮组，该啮合齿轮组连接第一电机并通过该第一电机带动啮合齿轮组的转动，所述机械臂可转动固定在啮合齿轮组上方，该机械臂包括大臂和小臂，所述大臂的底部设置转动基座，该转动基座固定在啮合齿轮组上，所述小臂转动连接在大臂的上端，所述夹持部可转动连接在小臂的末端，该夹持部和小臂连接处设有伸缩杆。

2.根据权利要求1所述的一种仿生甘蔗收割装置，其特征在于，所述车体为下方开口的中空方形壳体，所述车轮横向设置在车体下方的两侧，两侧相对的车轮通过横轴连接，所述驱动装置包括第二电机和驱动齿轮组，该第二电机固定在车体底部，所述驱动齿轮组包括主动齿轮和第一从动齿轮，所述主动齿轮与第二电机连接，所述第一从动齿轮呈锥形并与主动齿轮配合跟随第二电机转动，该第一从动齿轮固定在最后一根横轴上从而带动车轮的转动，其他横轴通过设置转动链连接带动同步行走。

3.根据权利要求2所述的一种仿生甘蔗收割装置，其特征在于，所述车轮为防滑轮，该车轮的表面设有多个凸起。

4.根据权利要求1所述的一种仿生甘蔗收割装置，其特征在于，所述收割部通过设置刀具安装板固定在车体的前端，该刀具安装板上设有第三电机和锥形齿轮组，所述收割刀具固定在刀具安装板的下方，且收割刀具的中心设置转轴穿过刀具安装板与锥形齿轮组连接。

5.根据权利要求4所述的一种仿生甘蔗收割装置，其特征在于，所述锥形齿轮组包括拨动齿轮和第二从动齿轮，所述拨动齿轮呈锥形且连接第三电机的转轴并跟随第三电机转动，所述第二从动齿轮呈锥形可转动设置在刀具安装板上并穿透刀具安装板与底部的收割刀具连接。

6.根据权利要求1所述的一种仿生甘蔗收割装置，其特征在于，所述啮合齿轮组包括大齿轮和小齿轮，所述大齿轮可转动设置在车体上方，所述小齿轮与大齿轮适配且小齿轮延伸至车体外，小齿轮的下方连接第一电机。

7.根据权利要求6所述的一种仿生甘蔗收割装置，其特征在于，所述转动基座固定在大齿轮上，该转动基座为两面一样侧立的机座板，所述大臂的下端可转动地设置在两面基座板之间，所述机座板的外侧设有第四电机，该第四电机穿过基座板连接大臂下端并与大臂连接带动大臂转动。

8.根据权利要求7所述的一种仿生甘蔗收割装置，其特征在于，所述大臂与小臂为铰接连接，且铰接出设有第五电机，通过第五电机带动小臂转动，所述小臂的末端呈直角三角形状。

9.根据权利要求8所述的一种仿生甘蔗收割装置，其特征在于，所述夹持部包括夹具、连杆、第六电机、啮合齿轮对和支杆，所述支杆支撑整个夹持部延伸出去并铰接在小臂末端的一个角上，所述伸缩杆的一端铰接在小臂末端的另一个角上，伸缩杆另一端铰接在支杆的中部，所述啮合齿轮对固定在连杆的中上部，所述第六电机与啮合齿轮连对中的一个齿轮连接，该啮合齿轮对并排设置且互相咬合，使其中一个齿轮转动时带动另一个齿轮向相反方向转动，所述连杆有两套且为若干节铰接设置，两套连杆的下端分别连接啮合齿轮对中的一个齿轮，另一端可转动连接在支杆末端，所述夹具固定在连杆的中部，所述夹具上设有虎口。

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