CN217591495U - 一种微耕机及基于远程控制的农业作业系统 - Google Patents

Abstract

本实用实用新型公开了一种微耕机及基于远程控制的农业作业系统，属于农业领域，包括机架、变速箱、发动机、启动器、把手、旋耕主体和履带行走组件，所述变速箱、所述发动机安装在所述机架上方，所述启动器安装在所述发动机上，所述履带行走组件和所述旋耕主体安装在所述机架下方，所述把手安装在所述机架后端上方位置处，所述旋耕主体位于所述履带行走组件后端下方位置处；所述旋耕主体包括旋耕支架、旋转耕刀和旋转耕耙，所述旋转耕刀和所述旋转耕耙前后设置安装在在所述旋转支架上。本实用新型的有益效果是：采用旋转耕刀和旋转耕耙配合，在耕作时旋转耕刀将土壤从地面翻起，再由旋转耕耙将翻起的大块土壤捣碎，从而达到良好的耕作效果。

Description

一种微耕机及基于远程控制的农业作业系统

技术领域

本实用新型涉及农业领域，尤其涉及一种微耕机及基于远程控制的农业作业系统。

背景技术

微型耕耘机是指功率≤7.5kW，可直接用驱动轮轴驱动旋转工作部件，主要用于水田旱田耕整、田园管理和设施农业等耕耘作业为主的机动微型耕耘机，又称为微耕机、耕耘机、管理机和园艺机等。若更换安装其他配套机具，还可进行犁耕、播种、抽水、喷药、覆膜、碎草、开沟和覆土等多种作业，甚至还可用作短途运输和小型移动发电设备动力源。由于其具有结构紧凑、体积小和质量小等特点，因而广泛应用于山地、丘陵，以及温室大棚、果(茶)园等环境的耕地机械作业。

现有履带式微耕机具有作业平稳、可广泛应用于山地、丘陵和果园等复杂地形等特点，但是由于山地、丘陵和果园中土壤中杂质较多，使用一段时间后履带上会粘附大量杂质和泥土，需要清理干净后才能作业，大大降低了微耕机的使用效率；而且旋耕时土壤被翻起后在地面上呈较大块状，耕作效果不佳，后续需要人工将大块土壤再次捣碎，增加了耕作的劳动强度。

实用新型内容

为克服现有技术中存在的效率低、劳动强度相对较大等问题，本实用新型提供了一种微耕机，包括机架、变速箱、发动机、启动器、把手、旋耕主体和履带行走组件，所述变速箱、所述发动机安装在所述机架上方，所述启动器安装在所述发动机上，所述履带行走组件和所述旋耕主体安装在所述机架下方，所述把手安装在所述机架后端上方位置处，所述旋耕主体位于所述履带行走组件后端下方位置处；所述旋耕主体包括旋耕支架、旋转耕刀和旋转耕耙，所述旋转耕刀和所述旋转耕耙前后设置安装在在所述旋转支架上。采用旋转耕刀和旋转耕耙配合，在耕作时旋转耕刀将土壤从地面翻起，再由旋转耕耙将翻起的大块土壤捣碎，从而达到良好的耕作效果。

优选地，所述旋转耕刀包括耕刀主体和沿圆周方向均匀分布在所述耕刀主体圆周表面的刀头，所述耕刀主体两端安装在所述旋转支架上。

优选地，所述刀头呈三角形或四边形。在耕刀主体圆周表面设置刀头，在耕地时，刀头压入泥土里并将泥土带起，达到松土的目的。

优选地，所述刀头与所述耕刀主体圆周表面交线所在切面与所述刀头所在平面夹角为60～90°；且所述刀头与所述耕刀主体圆周表面交线与所述耕刀主体旋转方向夹角为45～75°。在设计时，通过对刀头形状和方向设计，可以使得泥土被带起的同时不会粘附在刀头上，同时也提高了被翻起土壤在地面分布的随机性，以便后续梳钉更好地将土壤捣碎。

优选地，所述刀头与所述耕刀主体圆周表面交线所在切面与所述刀头所在平面夹角为75°；且所述刀头与所述耕刀主体圆周表面交线与所述耕刀主体旋转方向夹角为60°。

优选地，所述耕刀主体表面圆周方向上均匀设置有8排以上的所述刀头，每排所述刀头在所述耕刀主体表面轴向等距分布。

优选地，相邻两排所述刀头与所述耕刀主体圆周表面交线的夹角为60～90°，且相邻两排所述刀头所在平面的交线与所述耕刀主体表面之间的夹角为60～90°。

优选地，所述旋转耕耙包括旋转滚筒和均匀分布在所述旋转滚筒表面的梳钉，所述旋转滚筒两端安装在所述旋转支架上。

优选地，所述梳钉截面为十字型或星字型。经实验发现，将梳钉设置成十字型或星字型等异形形状，可提高其对土壤的捣碎程度。

优选地，所述旋转耕耙中心与所述旋转耕刀之间距离H，所述旋转耕刀半径为R1，所述旋转耕耙半径为R2，其中(R1+R2)/3<H-(R1+R2)<2(R1+R2)/3。在实际操作过程中，由于旋转耕耙与旋转耕刀是配合关系，如果两者相距太近，则旋转耕刀翻起的大块土壤会打到旋转耕耙上，从而影响旋转耕耙的正常作业；如果相距太远，则需要更长的机架来承载旋耕主体，而且旋转耕耙的捣碎振动与旋转耕刀之间的翻土振动叠加从而形成更大的振动，降低了微耕机作业的稳定性。经过实验，当旋转耕耙中心与所述旋转耕刀之间距离H满足上述距离时，在不影响旋耕耙正常作业的情况下，还具有良好的作业稳定性。

优选地，所述履带行走组件包括履带、安装在所述履带内部的主行走轮和挡泥板，所述履带安装在所述机架下方所述旋转耕刀前方位置处，所述挡泥板安装在所述履带与所述旋转耕刀中间。

优选地，所述挡泥板为弧形，其一端固定安装在所述机架上，另一端为自由端，且其高度低于所述主行走轮轴心；所述挡泥板内侧与所述履带外侧形成刮泥区域。

在履带外侧安装挡泥板，可将履带外侧的泥土和杂质从履带上刮下，减少了泥土和杂质在履带上的附着，提高了微耕机的工作效率，降低了劳动强度。

优选地，所述挡泥板内侧形成有刮刀，所述刮刀下表面从所述挡泥板到所述履带方向为向下倾斜的斜面，且所述刮刀顶部与所述履带外侧的距离为0.5～2cm。

在挡泥板内侧设置刮刀，刮刀顶端靠近履带，将履带上的泥土和杂质刮下，从而减少了泥土等对履带的负重。

优选地，所述挡泥板内侧位于所述刮刀下方位置处安装有刮泥辊轮，所述刮泥辊轮表面与所述履带外侧之间的距离为0.1～0.5cm。

由于刮刀在刮泥实践中会存在刮泥量过大时堵塞的问题，这里采用两级刮泥，通过刮泥辊轮将履带中绝大部分泥土刮下，使得在刮刀刮泥时履带上附着的数量较少，从而降低了刮刀刮泥的强度。

本实用新型还提供了一种基于远程控制的农业作业系统，包括至少一台微耕机，还包括无人机和控制器，所述微耕机上安装有微耕机控制系统、所述无人机包括无人机机架、用于对耕作地面进行摄影的相机、用于调整相机拍摄角度的云台、用于将拍摄图像实时回传到给控制器的图像回传组件、用于控制所述无人机飞行及拍摄的无人机控制系统、用于接收遥控信号的遥控信号接收器，所述相机安装在所述云台上，所述云台和所述图像回传组件安装在所述无人机机架上，所述控制器输入端与所述图像回传组件输出端相连，所述控制器输出端与所述遥控信号接收器、所述微耕机控制系统输入端相连。在微耕机作业时，无人机在控制器的控制下在微耕机耕作区域飞行，利用无人机控制系统控制无人机飞行及拍摄以获取微耕机耕作速度、微耕机耕作地面平整度、微耕机与耕作区域尽头距离等数据，并通过图像回传组件回传给控制器，控制器实时调节微耕机的耕作速度并调整微耕机的转头时机，从而达到远程控制微耕机作业的目的，相比于其他将摄像头设置在微耕机上进行远程控制的做法，具有盲区小、对耕作区域整体作业的调度效率高、成本低等特点，而且采用一架无人机即可实现对耕作区域整体状态的实时监控，也可用于多台微耕机同时作业的情形，可操作性更强。

优选地，所述无人机还包括无人机推进系统，无人机控制系统控制无人机推进系统对无人机在三维空间内的移动和旋转进行控制，从而可实现无人机在不同位置对耕作区域和微耕机状态的拍摄。无人机控制系统控制云台对相机的拍摄角度进行调节，从而准确获取耕作区域的立体地形。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)采用旋转耕刀和旋转耕耙配合，在耕作时旋转耕刀将土壤从地面翻起，再由旋转耕耙将翻起的大块土壤捣碎，从而达到良好的耕作效果。

(2)在耕刀主体圆周表面设置刀头，在耕地时，刀头压入泥土里并将泥土带起，达到松土的目的。

(3)在设计时，通过对刀头形状和方向设计，可以使得泥土被带起的同时不会粘附在刀头上，同时也提高了被翻起土壤在地面分布的随机性，以便后续梳钉更好地将土壤捣碎。

(4)在微耕机作业时，无人机在控制器的控制下在微耕机耕作区域飞行，利用无人机控制系统控制无人机飞行及拍摄以获取微耕机耕作速度、微耕机耕作地面平整度、微耕机与耕作区域尽头距离等数据，并通过图像回传组件回传给控制器，控制器实时调节微耕机的耕作速度并调整微耕机的转头时机，从而达到远程控制微耕机作业的目的，相比于其他将摄像头设置在微耕机上进行远程控制的做法，具有盲区小、对耕作区域整体作业的调度效率高、成本低等特点，而且采用一架无人机即可实现对耕作区域整体状态的实时监控，也可用于多台微耕机同时作业的情形，可操作性更强。

附图说明

图1是本实用新型较佳之微耕机结构图；

图2是本实用新型较佳之旋耕主体结构图；

图3是本实用新型较佳之挡泥板结构图；

图4是本实用新型较佳之旋转耕刀结构图；

图5是本实用新型较佳之梳钉截面图一；

图6是本实用新型较佳之梳钉截面图二；

图7是本实用新型较佳之农业作业系统控制结构图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-6所示，微耕机10包括机架1、变速箱2、发动机3、启动器4、把手5、旋耕主体6和履带行走组件7，所述变速箱2、所述发动机3安装在所述机架1上方，所述启动器4安装在所述发动机3上，所述履带行走组件7和所述旋耕主体6安装在所述机架1下方，所述把手5安装在所述机架1后端上方位置处，所述旋耕主体6位于所述履带行走组件7后端下方位置处；如图2所示，所述旋耕主体6包括旋耕支架61、旋转耕刀62和旋转耕耙63，所述旋转耕刀62和所述旋转耕耙前63后设置安装在在所述旋转支架61上。采用旋转耕刀和旋转耕耙配合，在耕作时旋转耕刀将土壤从地面翻起，再由旋转耕耙将翻起的大块土壤捣碎，从而达到良好的耕作效果。

如图4所示，旋转耕刀62包括耕刀主体621和沿圆周方向均匀分布在所述耕刀主体621圆周表面的刀头622，所述耕刀主体621两端安装在所述旋转支架61上。

刀头622呈三角形或四边形。在耕刀主体圆周表面设置刀头，在耕地时，刀头压入泥土里并将泥土带起，达到松土的目的。

刀头622与所述耕刀主体621圆周表面交线所在切面与所述刀头622所在平面夹角为60～90°；且所述刀头622与所述耕刀主体621圆周表面交线与所述耕刀主体621旋转方向夹角为45～75°。在设计时，通过对刀头形状和方向设计，可以使得泥土被带起的同时不会粘附在刀头上，同时也提高了被翻起土壤在地面分布的随机性，以便后续梳钉更好地将土壤捣碎。

刀头622与所述耕刀主体621圆周表面交线所在切面与所述刀头622所在平面夹角为75°；且所述刀头622与所述耕刀主621体圆周表面交线与所述耕刀主体621旋转方向夹角为60°。

耕刀主体621表面圆周方向上均匀设置有8排以上的所述刀头622，每排所述刀头622在所述耕刀主体621表面轴向等距分布。

相邻两排所述刀头622与所述耕刀主体621圆周表面交线的夹角为60～90°，且相邻两排所述刀头622所在平面的交线与所述耕刀主体621表面之间的夹角为60～90°。

旋转耕耙63包括旋转滚筒631和均匀分布在所述旋转滚筒631表面的梳钉632，所述旋转滚筒631两端安装在所述旋转支架61上。

如图5和6所示，梳钉632截面为十字型或星字型。经实验发现，将梳钉设置成十字型或星字型等异形形状，可提高其对土壤的捣碎程度。

旋转耕耙63中心与所述旋转耕刀62之间距离H，所述旋转耕刀半径为R1，所述旋转耕耙半径为R2，其中(R1+R2)/3<H-(R1+R2)<2(R1+R2)/3。在实际操作过程中，由于旋转耕耙与旋转耕刀是配合关系，如果两者相距太近，则旋转耕刀翻起的大块土壤会打到旋转耕耙上，从而影响旋转耕耙的正常作业；如果相距太远，则需要更长的机架来承载旋耕主体，而且旋转耕耙的捣碎振动与旋转耕刀之间的翻土振动叠加从而形成更大的振动，降低了微耕机作业的稳定性。经过实验，当旋转耕耙中心与所述旋转耕刀之间距离H满足上述距离时，在不影响旋耕耙正常作业的情况下，还具有良好的作业稳定性。

履带行走组件7包括履带71、安装在所述履带71内部的主行走轮72和挡泥板73，所述履带71安装在所述机架1下方所述旋转耕刀62前方位置处，所述挡泥板73安装在所述履带71与所述旋转耕刀62中间。

如图3所示，挡泥板73为弧形，其一端固定安装在所述机架1上，另一端为自由端，且其高度低于所述主行走轮72轴心；所述挡泥板73内侧与所述履带71外侧形成刮泥区域。

在履带外侧安装挡泥板，可将履带外侧的泥土和杂质从履带上刮下，减少了泥土和杂质在履带上的附着，提高了微耕机的工作效率，降低了劳动强度。

挡泥板73内侧形成有刮刀74，所述刮刀74下表面从所述挡泥板73到所述履带71方向为向下倾斜的斜面，且所述刮刀顶部与所述履带外侧的距离为0.5～2cm。

在挡泥板内侧设置刮刀，刮刀顶端靠近履带，将履带上的泥土和杂质刮下，从而减少了泥土等对履带的负重。

挡泥板73内侧位于所述刮刀74下方位置处安装有刮泥辊轮75，所述刮泥辊轮75表面与所述履带71外侧之间的距离为0.1～0.5cm。

由于刮刀在刮泥实践中会存在刮泥量过大时堵塞的问题，这里采用两级刮泥，通过刮泥辊轮将履带中绝大部分泥土刮下，使得在刮刀刮泥时履带上附着的数量较少，从而降低了刮刀刮泥的强度。

所述旋转耕耙63后方安装有弧形挡板64，用于防止旋转耕耙带出的泥土向后溅。

如图7所示，本实施方式还提供了一种基于远程控制的农业作业系统，包括至少一台微耕机10，还包括无人机20和控制器30，所述微耕机10上安装有微耕机控制系统11、所述无人机20包括无人机机架、用于对耕作地面进行摄影的相机21、用于调整相机拍摄角度的云台22、用于将拍摄图像实时回传到给控制器30的图像回传组件23、用于控制所述无人机20飞行及拍摄的无人机控制系统24、用于接收遥控信号的遥控信号接收器26，所述相机22安装在所述云台22上，所述云台22和所述图像回传组件23安装在所述无人机机架上，所述控制器30输入端与所述图像回传组件23输出端相连，所述控制器30输出端与所述遥控信号接收器25、所述微耕机控制系统11输入端相连。在微耕机作业时，无人机在控制器的控制下在微耕机耕作区域飞行，利用无人机控制系统控制无人机飞行及拍摄以获取微耕机耕作速度、微耕机耕作地面平整度、微耕机与耕作区域尽头距离等数据，并通过图像回传组件回传给控制器，控制器实时调节微耕机的耕作速度并调整微耕机的转头时机，从而达到远程控制微耕机作业的目的，相比于其他将摄像头设置在微耕机上进行远程控制的做法，具有盲区小、对耕作区域整体作业的调度效率高、成本低等特点，而且采用一架无人机即可实现对耕作区域整体状态的实时监控，也可用于多台微耕机同时作业的情形，可操作性更强。

无人机20还包括无人机推进系统26，无人机控制系统24控制无人机推进系统26对无人机在三维空间内的移动和旋转进行控制，从而可实现无人机在不同位置对耕作区域和微耕机状态的拍摄。无人机控制系统控制云台对相机的拍摄角度进行调节，从而准确获取耕作区域的立体地形。

作为一种优选的实施方式，无人机内安装有用于对微耕机进行捕捉的图像捕捉单元，其可以是在微耕机上安装可图像识别的组件，也可以是热源识别组件等，无人机内通过扫描耕作区域，精准获取各台微耕机的位置及速度数据，实现对微耕机的高效管理。本系统的优势在于可适用于包括微耕机在内的几乎所有农业作业设备，无须对现有农业作业设备进行改造，只需要配备控制器和常规无人机即可实现其功能。

其中，控制器可以是具有图像显示功能的手柄，也可以是由手柄及与手柄连接的手机终端，还可以是计算机等可实现远程控制的智能终端，其中显示的图像包括但不限于无人机实时回传的图像及微耕机在耕作区域的位置动态图像等。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型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，并能够在本文所述实用新型构想范围内，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实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种微耕机，其特征在于，包括机架、变速箱、发动机、启动器、把手、旋耕主体和履带行走组件，所述变速箱、所述发动机安装在所述机架上方，所述启动器安装在所述发动机上，所述履带行走组件和所述旋耕主体安装在所述机架下方，所述把手安装在所述机架后端上方位置处，所述旋耕主体位于所述履带行走组件后端下方位置处；所述旋耕主体包括旋耕支架、旋转耕刀和旋转耕耙，所述旋转耕刀和所述旋转耕耙前后设置安装在所述旋耕支架上。

2.根据权利要求1所述的一种微耕机，其特征在于，所述旋转耕刀包括耕刀主体和沿圆周方向均匀分布在所述耕刀主体圆周表面的刀头，所述耕刀主体两端安装在所述旋耕支架上。

3.根据权利要求2所述的一种微耕机，其特征在于，所述刀头呈三角形或四边形。

4.根据权利要求3所述的一种微耕机，其特征在于，所述刀头与所述耕刀主体圆周表面交线所在切面与所述刀头所在平面夹角为60～90°；且所述刀头与所述耕刀主体圆周表面交线与所述耕刀主体旋转方向夹角为45～75°。

5.根据权利要求4所述的一种微耕机，其特征在于，所述刀头与所述耕刀主体圆周表面交线所在切面与所述刀头所在平面夹角为75°；且所述刀头与所述耕刀主体圆周表面交线与所述耕刀主体旋转方向夹角为60°。

6.根据权利要求4所述的一种微耕机，其特征在于，所述耕刀主体表面圆周方向上均匀设置有8排以上的所述刀头，每排所述刀头在所述耕刀主体表面轴向等距分布。

7.根据权利要求6所述的一种微耕机，其特征在于，相邻两排所述刀头与所述耕刀主体圆周表面交线的夹角为60～90°，且相邻两排所述刀头所在平面的交线与所述耕刀主体表面之间的夹角为60～90°。

8.根据权利要求1所述的一种微耕机，其特征在于，所述旋转耕耙包括旋转滚筒和均匀分布在所述旋转滚筒表面的梳钉，所述旋转滚筒两端安装在所述旋耕支架上。

9.根据权利要求8所述的一种微耕机，其特征在于，所述梳钉截面为十字型或星字型。

10.一种基于远程控制的农业作业系统，包括至少一台如权利要求1-9任一项所述微耕机，其特征在于，还包括无人机和控制器，所述微耕机上安装有微耕机控制系统、所述无人机包括无人机机架、用于对耕作地面进行摄影的相机、用于调整相机拍摄角度的云台、用于将拍摄图像实时回传到给控制器的图像回传组件、用于控制所述无人机飞行及拍摄的无人机控制系统、用于接收遥控信号的遥控信号接收器，所述相机安装在所述云台上，所述云台和所述图像回传组件安装在所述无人机机架上，所述控制器输入端与所述图像回传组件输出端相连，所述控制器输出端与所述遥控信号接收器、所述微耕机控制系统输入端相连。

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