一种振动式无人土豆收获机的制作方法

本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种振动式无人土豆收获机。

背景技术：

土豆作为一种具有较高经济价值的优良农作物，种植面积广，种植量大，土豆的收获作为土豆的种植环节中的最后一步，由于土豆生长于土壤之下，因此土豆的收获并不是一件容易的事情，是一种繁重的工作。

目前，土豆的收获主要有两种方式，人工与机器收获。现有的人工进行收获，劳动强度大、效率低，成本也就相应提高；现有的机器收获也存在众多的不足之处，收获上来的土豆含有的泥土太多，并且不能对土豆的大小进行分离，自动化程度低，一般是需要人工进行操作来收获土豆，无法智能的应对各种突发情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种振动式无人土豆收获机，解决现有的土豆收获机收获上来的土豆含有的泥土太多，并且不能对土豆的大小进行分离，自动化程度低的问题。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种振动式无人土豆收获机，包含：

用于支撑所述振动式无人土豆收获机的支撑架；

主动轮，设置在所述支撑架上的前部，带动整个振动式无人土豆收获机器前进；

从动轮，设置在所述支撑架上的后部；

振动装置，与所述支撑架的前端连接；

水平方向具有推动力的振动推板，其连接在所述振动装置底部，所述振动装置带动所述振动推板振动，使土豆与土壤分离；

第一振动筛板，安装在所述振动装置的底部，所述振动装置带动所述第一振动筛板振动，所述振动推板与所述第一振动筛板连接，带动分离的土豆至所述第一振动筛板上并进行筛选；

第二振动筛板，其连接在所述第一振动筛板下方，接收所述第一振动筛板筛选落下的土豆。

优选地，所述第一振动筛板的第一筛板间隙大于所述第二振动筛板的第二筛板间隙；所述第二振动筛板为倾斜状态，所述第二振动筛板倾斜向下的一侧设置有用于推开土豆防止阻碍从动轮前进的引导挡板。

优选地，所述振动装置包含：电机支撑架，其与所述支撑架连接；第一电机，其与所述电机支撑架连接；偏心轮，其与所述第一电机连接，所述第一电机通过转动带动所述偏心轮偏心转动；扭矩传感器，其设置在所述第一电机上；输出轴，其设置在所述偏心轮上，所述输出轴与一连接板连接，使得带动所述连接板振动；振动板，其与所述连接板连接，带动所述振动板振动。

优选地，所述振动板的前端与一分离转筒连接。

优选地，所述支撑架的前端连接有用于获取前方图像的第一摄像头和用于判断是否超出工作范围的第二摄像头，所述第二摄像头位于所述第一摄像头的一侧。

优选地，所述支撑架上端设有与土壤相适配的配重块，和/或，所述支撑架上端设有一报警器。

优选地，所述主动轮通过第二电机安装在所述支撑架上，所述主动轮上设有胎纹；所述第二电机连接有一编码器，获取所述第二电机的转速。

优选地，所述支撑架的底端设有侧面挡板，所述侧面挡板后侧设置支撑板，所述支撑板上端设有所述支撑轴，所述支撑轴上套设有位移限制环。

优选地，所述侧面挡板上方连接有一放置板，所述放置板上端设置有控制器，其中，所述控制器分别接收所述扭矩传感器、所述第一摄像头、所述第二摄像头和所述编码器中对应的数据并进行处理，并根据处理结果分别输出相应信号至第一电机控制器、第二电机控制器和所述报警器进行控制。

优选地，所述放置板上端还设置有电池组。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明通过振动装置带动振动推板的振动，能够将土壤中的土豆带动到第一振动筛板上，土豆上带有的泥土在振动下会从振动筛板的间隙中落下，体型大的土豆会从后端滚出，体型较小的土豆会从第一振动筛板的间隙中落到第二振动筛板上，第二振动筛板具有15度的倾斜角度，土豆会从第二振动筛板的倾斜方向滚到侧面位置，不仅能够将泥土与土豆分离，还能的土豆的大小起到筛选作用；

（2）本发明采用第一摄像头来获取前方的图像，通过机器视觉进行路径的规划，在第一电机上安装有扭矩传感器，当扭矩过大，控制器会发出警报，进而控制报警器报警，更为安全，在第二电机出安装有编码器，能够获取前进的速度，通过第二摄像头，可以得知是否超出工作范围，智能化程度更高，能够减少人工的参与，节省人力；

（3）本发明在从动轮处安装有引导挡板，能够将体型较小的土豆推开，避免阻碍从动轮的前进；

（4）本发明控制系统设置有报警功能，能够自动地检测故障，当问题出现时会发出声光警示，并且自动地结束工作，更为安全。

附图说明

图1为本发明的振动式无人土豆收获机整体结构示意图；

图2为本发明图1的正面结构示意图；

图3为本发明图1的侧面结构示意图；

图4为本发明图1的后视结构示意图；

图5为本发明的控制系统原理图。

其中，1.主动轮；2.胎纹；3.分离转筒；4.振动推板；5.第一振动筛板；6.支撑架；7.配重块；8.电池组；9.报警器；10.放置板；11.把手；12.控制器；13.从动轮；14.引导挡板；15.第二振动筛板；16.振动装置；1601.电机支撑架；1602.第一电机；1603.扭矩传感器；1604.偏心轮；1605.输出轴；1606.连接板；1607.振动板；17.第一摄像头；18.第二摄像头；19.第二电机；20.编码器；21.支撑轴；22.位移限制环；23.侧面挡板；24.支撑板。

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。

如图1-图4结合所示，本发明的振动式无人土豆收获机包括一对主动轮1、分离转筒3、振动推板4、第一振动筛板5、支撑架6、配重块7、电池组8、报警器9、放置板10、把手11、一对从动轮13、引导挡板14、第二振动筛板15、振动装置16、第一摄像头17、第二摄像头18、支撑轴21、位移限制环22、侧面挡板23和支撑板24。

主动轮1通过第二电机19安装在支撑架6上，从动轮13设置在支撑架6的后部位置。主动轮1上设置有胎纹2，第二电机19与编码器20连接，编码器20可以获取第二电机19的转速，从而获得振动式无人土豆收获机前进的速度。

振动装置16安装在支撑架6最前端（主动轮1所在一端为前，从动轮13所在一端为后）的下方位置。

其中，振动装置16包含电机支撑架1601、第一电机1602、扭矩传感器1603、偏心轮1604、输出轴1605、连接板1606和振动板1607。其中，电机支撑架1601连接在支撑架6的前端位置，电机支撑架1601上安装有第一电机1602，第一电机1602与偏心轮1604连接，第一电机1602上设置有扭矩传感器1603，偏心轮1604上设置有输出轴1605，输出轴1605通过连接板1606与振动板1607连接。具体地，第一电机1602转动，带动偏心轮1604做偏心的转动，进而通过输出轴1605带动振动连接板1606振动，振动板1607与连接板1606连接，从而振动板1607实现振动，也就是说通过偏心轮1604的偏心转动，产生的振动。

本实施例中，配重块7设置在支撑架6上表面，报警器9设置在支撑架6的上端且位于配重块7的后方，把手11与支撑架6的后部位置连接。

支撑架6的底端设置有侧面挡板23，侧面挡板23后侧设有支撑板24，支撑板24位于侧面挡板23左侧，支撑板24上端设置有支撑轴21，支撑轴21上套设有位移限制环22，位移限制环22限制支撑轴21的竖直方向位移，并且防止支撑轴21水平位移超出范围。

放置板10连接在侧面挡板23的上方，电池组8设置在放置板10长度方向上（左右方向）的一端，控制器12设置在放置板10长度方向上的另一端。

本发明中，第一振动筛板5安装在振动板1607的底部，振动推板4连接在振动板1607的底部，且振动推板4位于第一振动筛板5的前侧。第二振动筛板15设置在第一振动筛板5的下方并与第一振动筛板5连接。

优选地，第一振动筛板5的筛板间隙大于第二振动筛板15，第二振动筛板15具有15度的倾斜角度。

在振动板1607的振动下，带动振动推板4和第一振动筛板5振动，且第一振动筛板5的振动会带动第二振动筛板15振动。

本实施例中，振动推板4是具备一个水平方向的推动力与竖直方向的振动，在振动板1607的振动作用下，振动推板4进行振动使得土壤能够与土豆分离，并能够将土壤中的土豆带出到第一振动筛板5，体型大的土豆会从土豆收获机的后部滚出，但是体型较小的土豆从第一振动筛板5的间隙中落下到第二振动筛板15上，并从第二振动筛板15的倾斜侧（第二振动筛板15高度较低一侧）滚出。

第二振动筛板15倾斜方向一侧（图中的左侧）的从动轮13的右侧设置有引导挡板14，能够将体型较小的土豆推开，避免阻碍从动轮的前进。

分离转筒3位于振动推板4的上方，并不与振动推板4相接触，分离转筒3安装在振动板1607的前端。由于土豆地上部分是有枝叶的，分离转筒3起到的作用是为了让地上部分的枝叶更为顺利地进入到第一振动筛板5上。

本实施例中，第一摄像头17连接在支撑架6的最前端位置，用于获取前方的图像，通过机器视觉进行路径的规划；支撑架6上的最前端位置还连接有第二摄像头18，通过第二摄像头18，可以得知是否超出工作范围，第二摄像头18位于第一摄像头17的一侧，智能化程度更高，能够减少人工的参与，节省人力。

如图5所示，在本实施例中控制器12、扭矩传感器1603、第一摄像头17、第二摄像头18、编码器20、第一电机控制器、第二电机控制器和报警器9组成本发明的振动式无人土豆收获机的控制系统，控制系统是由上述的电池组8进行供电，控制器12分别与扭矩传感器1603、第一摄像头17、第二摄像头18、编码器20、第一电机控制器、第二电机控制器和报警器9进行连接。

其中，控制器12采用arm芯片，扭矩传感器1603、第一摄像头17、第二摄像头18和编码器20获取的数据传送到控制器12进行处理，控制器12根据处理的结果分别输出信号来控制第一电机控制器、第二电机控制器和报警器9。例如，当扭矩传感器1603识别到扭矩过大，控制器12接收到扭矩传感器1603相应的数据，会发出警报信号给报警器9，进而控制报警器报警，同时，控制器12通过控制控制第一电机控制器、第二电机控制器实现控制第一电机1602与第二电机19停止转动。

本发明的振动式无人土豆收获机的工作原理如下：

当振动式无人土豆收获机准备工作时，根据土壤的硬度选择合适的配重块7；

第二电机19启动，带动主动轮1转动，进而带动整个振动式无人土豆收获机器前进；

通过第一电机1602带动偏心轮1604转动，进而带动振动板1607振动，在振动板1607的振动下使得振动推板4、第一振动筛板5和第二振动筛板15也随之振动；其中，振动推板4能够将土壤中的土豆带出到第一振动筛板5，在第一振动筛板5的振动作用下，土壤能够与土豆分离，体型大的土豆会从土豆收获机的后部滚出，体型较小的土豆从第一振动筛板5的间隙中落下，体型较小的土豆会落入到第二振动筛板15上，从第二振动筛板15的倾斜侧滚出；

通过第一摄像头17与第二摄像头18能实时获取前方的路线，当到达土豆地的终点时，会发出信号传送到控制器12，控制器12会控制第一电机1602与第二电机19停止转动，由人工调转方向后再继续工作。

综上所述，本发明通过振动装置带动振动推板的振动，能够将土壤中的土豆带动到第一振动筛板上，土豆上带有的泥土在振动下会从振动筛板的间隙中落下，体型大的土豆会从土豆收获机的后端滚出，体型较小的土豆会从第一振动筛板的间隙中落到第二振动筛板上，第二振动筛板具有一定的倾斜角度，土豆会从第二振动筛板的倾斜方向滚到侧面位置，不仅能够将泥土与土豆分离，还能的土豆的大小起到筛选作用；本发明采用第一摄像头来获取前方的图像，通过机器视觉进行路径的规划，在第一电机上安装有扭矩传感器，当扭矩过大，控制器会发出警报，进而控制报警器报警，更为安全，在第二电机出安装有编码器，能够获取前进的速度，通过第二摄像头，可以得知是否超出工作范围，智能化程度更高，能够减少人工的参与，节省人力；本发明在从动轮处安装的引导挡板能够将体型较小的土豆推开，避免阻碍从动轮的前进；本发明具有报警功能，能够自动检测故障，当问题出现时会发出声光警示，并且自动结束工作，更为安全。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。