本发明涉及农业机械技术领域，特别涉及一种双边立式自动避障株间除草机。
背景技术：
目前，农业生产过程中使用的除草技术主要为化学除草和非化学除草。化学除草主要是使用除草剂进行除草，除草剂成本低、使用方便、易于大面积应用，但除草剂过量使用对生态环境造成严重破坏，长期使用同一种除草剂还会促使某些杂草产生“抗药性”，并且国家大力倡导生态文明、绿色发展，化学除草的使用未来会受到一定限制，因此非化学除草技术研究的重要性越来越凸显。常用的非化学除草技术有机械除草、农业防除草、生物技术除草、热力除草、电力除草等，其中，机械除草技术主要分为行间机械除草技术和株间机械除草技术，行间除草机械已比较成熟，但作物株间的除草机械因其作业环境复杂，相关研究甚少。国外，荷兰的Kouwenhoven和Kurstjens、丹麦的Melander、瑞典的Fogelberg等人对纯机械的株间除草技术进行研究，除草效果并不理想，且易伤苗。国内，东北农业大学的陈振歆、杨松梅、韩豹等人对纯机械的株间除草技术做了研究，作业效果一般，效率低，江苏大学的张鹏举、陈树人、华南农业大学的胡炼、中国农业大学的陈子文等人把图像识别技术与一些非接触传感技术应用到了自动避障控制系统中，取得较好效果，但仍存在成本高、效率低的问题，本发明人已发中国专利ZL201310221132.2“一种侧向株间除草机”，采用高速旋转绳，能将作物根部杂草清除，但没有避障功能。
综上所述，株间除草机械已有一定研究，但总体进展缓慢，特别在解决作业效果、作业效率和机器成本上还有很大研究空间，因此研制性能优良、效率高、成本合理的株间除草机械仍是目前除草机械研制领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种双边立式自动避障株间除草机。本发明要解决的技术问题是：如何除去作物株间杂草，保证杂草除净率达到农艺的要求，且对作物的损伤最低；如何实现自动避障除草，提高除草机的工作效率，且大大领先人工除草效率；如何实现行宽可调，针对不同行宽的作物均能使用；如何选定合适的方案使整个除草机成本合理，保证农民使用过程中获得更高收益。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种双边立式自动避障株间除草机，包括：机架单元、动力传动单元、行宽调节单元、两个自动避障单元、双边液压控制单元和两个除草单元；
所述机架单元包括：机架24、三点悬挂机架4和两个限深轮1，所述三点悬挂机架4安装在机架24的上方，与拖拉机的三点悬挂相连，所述两个限深轮1分别通过U型螺栓安装在机架24的后方，所述机架24的底部前端设有两个圆管，两个圆管位于机架24的底部纵梁上方；
所述动力传动单元包括：动力输入轴7、大带轮5、大带轮安装座9、小带轮13、带座轴承6和皮带，所述大带轮安装座9套装在机架24的顶部横梁上，沿顶部横梁移动并通过螺栓固定其位置；所述动力输入轴7通过两个带座轴承6安装在大带轮安装座9上，其中动力输入轴7的一端与拖拉机动力输出装置(PTO，power take-off)通过万向节相连，所述大带轮5安装在动力输入轴7的另一端上，两者之间用销连接，所述小带轮13通过两个带座轴承6安装在机架24的底部横梁上，并通过皮带与大带轮5相连；
所述行宽调节单元包括：两个行宽调节安装架15、两个行宽调节液压缸12、液压缸安装座11和双向液压阀10，所述每个行宽调节安装架15上设有两个行宽调节安装座14，所述每个行宽调节安装架15上的行宽调节安装座14分别从两侧套装在机架24上的两个圆管内，两者之间间隙配合，可沿机架24上的圆管相对移动，所述两个行宽调节液压缸12的一端均安装在液压缸安装座11上，并通过液压油管与双向液压阀10连接，另一端均安装在行宽调节安装座14上，所述液压缸安装座11焊接在机架24的底部纵梁上；双向液压阀10安装在机架24的底部纵梁上；
所述两个自动避障单元左右对称地设置在机架24的两侧，所述自动避障单元包括：触杆机构54、触杆机构安装架31、限深万向轮16、限深万向轮固定螺栓44、自动避障液压缸23、轴销45和除草单元调节机构46，所述触杆机构54通过U型螺栓安装在触杆机构安装架31上，所述限深万向轮16的方管套接在触杆机构安装架31的方管内部，两者间隙配合，并通过限深万向轮固定螺栓44固定两者的位置；所述除草单元调节机构46与触杆机构安装架31固定连接，触杆机构安装架31通过轴销45安装在行宽调节安装架15上，所述自动避障液压缸23的一端铰接在触杆机构安装架31上，另一端铰接在行宽调节安装架15上，所述自动避障液压缸23的伸缩使自动避障单元进入和移出作物行间；
所述两个除草单元分别安装于两个自动避障单元的外侧，所述除草单元包括：仿形机构22、液压马达安装架20、联轴器19、液压马达21、圆锥轴承轴承座52、除草刀8、除草刀轴53、除草刀罩壳18和除草刀安装架51，所述仿形机构22的一端通过螺栓与除草单元调节机构46连接，能自由移动一定的角度，所述液压马达21安装在液压马达安装架20上，液压马达安装架20通过螺栓安装在仿形机构22的另一端，位于除草刀罩壳18的上方，所述圆锥轴承轴承座52通过螺栓安装在仿形机构22的另一端，所述除草刀轴53通过圆锥轴承轴承座52安装在除草刀罩壳18的内部，并通过联轴器19与液压马达21相连，所述除草刀安装架51安装在除草刀轴53的底端，所述除草刀8通过铆钉固定在除草刀安装架51上；
所述双边液压控制单元包括：液压油箱3、液压泵26、液压泵安装座25和两个组合电磁阀2，所述液压油箱3安装在机架24的后部，所述液压泵26安装在液压泵安装座25上，液压泵安装座25焊接在机架24的后部，所述两个组合电磁阀2分别安装在机架24的顶部横梁两端；两个组合电磁阀2均与液压泵26连接，每个组合电磁阀2还均与一个自动避障液压缸23和一个液压马达21连接，液压泵26与液压油箱3、双向液压阀10和小带轮13连接。
在上述方案的基础上，所述限深轮1包括：地轮27、调节丝杠30、地轮安装座29和固定螺栓28；
所述地轮27上的方管套装在地轮安装座29上的方管内，两者之间间隙配合，能相对移动；
所述调节丝杠30通过地轮安装座29顶端的螺纹孔与地轮27上的方管顶端固定，转动调节丝杠30可实现地轮27与地轮安装座29的相对移动，并通过固定螺栓28固定地轮27与地轮安装座29之间的位置；所述地轮安装座29通过U型螺栓安装在机架24的后方。
在上述方案的基础上，所述大带轮安装座9包括：活动安装座43、螺纹孔安装座41、调节螺杆40和固定螺钉42；
所述活动安装座43上设有埋孔，调节螺杆40安装在螺纹孔安装座41上，调节螺杆40的一端顶入埋孔中，并通过固定螺钉42与活动安装座43连接，转动调节螺杆40可实现活动安装座43的左右平移，从而改变大带轮安装座9的位置，以确定大带轮5与小带轮13之间的距离。
在上述方案的基础上，所述触杆机构54包括：触杆17、触杆角度调节机构32、拉伸弹簧34、触杆安装座33、触杆轴承35、触杆机构安装座36、缓冲橡胶块39、限位机构38和接近式开关传感器37，所述触杆17安装在触杆调节机构32上，触杆调节机构32安装在触杆安装座33上，触杆安装座33通过触杆轴承35安装在触杆机构安装座36上，拉伸弹簧34安装在触杆机构安装座36和触杆安装座33之间，缓冲橡胶块39通过螺栓安装在限位机构38上，位于触杆安装座33的下方，接近式开关传感器37安装在限位机构38上，所述触杆机构安装座36通过U型螺栓与连接触杆机构安装架31的方管连接。
在上述方案的基础上，所述触杆角度调节机构32包括圆弧板，圆弧板上设有圆弧孔和固定孔，
所述触杆17由直线杆和圆弧杆组成，所述直线杆通过螺栓安装在触杆调节机构32上的圆弧孔内，直线杆沿圆弧孔转动可调节触杆17的角度。
在上述方案的基础上，所述除草单元调节机构46包括圆弧板，圆弧板上设有固定孔和圆弧孔；所述限深万向轮16能360度转动，能改变除草深度。
在上述方案的基础上，所述仿形机构22包括：仿形机构安装架47、螺杆50、调节弹簧49、限位螺母48和仿形机构安装座55；
所述仿形机构安装架47的一端通过螺栓与除草单元调节机构46的圆弧孔相连，所述仿形机构安装架47的另一端通过销轴与仿形机构安装座55连接，两者可自由转动，所述液压马达安装架20通过螺栓安装在仿形机构安装座55上，所述圆锥轴承轴承座52通过螺栓安装在仿形机构安装座55上；
所述螺杆50的一端通过限位螺母48安装在仿形机构安装架47上，另一端安装在仿形机构安装座55上，调节弹簧49安装在螺杆50上，调节弹簧49的一端顶住仿形机构安装架47，另一端通过限位螺母48锁紧，调节限位螺母48能改变除草刀8与水平面间的角度。
本发明具有以下优点：
(1)本发明采用双边作业方式，整机两侧各安装一个除草单元，作业过程中，根据作物茎秆的位置，两侧除草单元分别自动工作，能显著提高作业效率，所设计的双边液压控制单元是分别独立的系统，液压泵、液压马达、液压缸和组合阀组成两个互不干扰的液压回路，且两者共用同一个油箱，能有效减少成本；
(2)本发明采用自动避障作业方式，当除草机触杆碰到作物时，通过接近式开关传感器检测并传递给控制器，控制器控制相应的液压回路工作，使除草单元自动避开作物，实现自动避障除草，自动避障功能提高除草作业的智能化；
(3)本发明设计的仿形机构能根据土地的凹凸状况自动调节除草深度，当地面不平时，通过仿形机构上弹簧的伸缩改变除草单元的除草深度，使除草深度保持一致；
(4)本发明采用浅耕除草的作业方式，作业过程中，由于除草刀有入土效果，能破坏杂草根部，达到更好的除草效果；
(5)本发明设计的行宽调节单元能改变两边除草单元的宽度，适应不同农艺下的行宽，增强了除草机的适应性，并且通过液压油缸的伸缩调节宽度，提高了便利性。
附图说明
本发明有如下附图：
图1整机前斜视图；
图2整机后斜视图；
图3自动避障单元和除草单元部装图；
图4触杆机构部装图；
图5大带轮安装座局部放大图；
图6限深轮部装图；
图7仿形机构局部放大图。
图中：1-限深轮；2-组合电磁阀；3-液压油箱；4-三点悬挂机架；5-大带轮；6-带座轴承；7-动力输入轴；8-除草刀；9-大带轮安装座；10-双向液压阀；11-液压缸安装座；12-行宽调节液压缸；13-小带轮；14-行宽调节安装座；15-行宽调节安装架；16-限深万向轮；17-触杆；18-除草刀罩壳；19-联轴器；20-液压马达安装架；21-液压马达；22-仿形机构；23-自动避障液压缸；24-机架；25-液压泵安装座；26-液压泵；27-地轮；28-固定螺栓；29-地轮安装座；30-调节丝杠；31-触杆机构安装架；32-触杆角度调节机构；33-触杆安装座；34-拉伸弹簧；35-触杆轴承；36-触杆机构安装座；37-接近式开关传感器；38-限位机构；39-缓冲橡胶块；40-调节螺杆；41-螺纹孔安装座；42-固定螺钉；43-活动安装座；44-限深万向轮固定螺栓；45-轴销；46-除草单元调节机构；47-仿形机构安装架；48-限位螺母；49-调节弹簧；50-螺杆；51-除草刀安装架；52-圆锥轴承轴承座；53-除草刀轴；54-触杆机构；55-仿形机构安装座。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明基于如下一种构思：整机利用三点悬挂单元悬挂在拖拉机后面，利用拖拉机PTO为独立的液压系统提供动力，驱动各液压油缸和各液压马达进行作业；采用圆管相套的方式实现整机行宽可调，液压油缸作为行宽调节单元工作的动力；除草单元分置两侧，实现除草过程的双边作业，两边各自使用一套互不干扰的液压回路，可分时独立工作，提高整机的工作效率；采用自动避障单元，当自动避障单元遇到作物时，接近式开关传感器检测到相应的信号并通过控制器控制油缸伸缩，实现避开作物的功能，整个过程由机器自身全自动完成；采用仿形机构，在遇到地面不平的状况时能通过仿形机构保证除草深度的一致性，提升作业效果；采用限深万向轮控制除草深度，实现浅耕除草，浅耕除草能破坏杂草根部，达到更好的除草效果。
如图1、图2所示，本发明公开一种双边立式自动避障株间除草机，包括：机架单元、动力传动单元、行宽调节单元、两个自动避障单元、双边液压控制单元和两个除草单元；
机架单元是动力传动单元、行宽调节单元、双边液压控制单元、自动避障单元和除草单元的安装载体，并通过三点悬挂机架与拖拉机相连，动力传动单元通过拖拉机PTO输出端为整台除草机传递动力，行宽调节单元使除草行宽根据实际需要改变，双边液压控制单元实现液压油缸的伸缩和液压马达的正常运转，自动避障单元感应作物位置并控制除草单元自动避开作物，除草单元实现对田间杂草的清除；
所述机架单元包括：机架24、三点悬挂机架4和两个限深轮1，所述三点悬挂机架4安装在机架24的上方，与拖拉机的三点悬挂相连，所述两个限深轮1分别通过U型螺栓安装在机架24的后方，用于调节作业过程中除草深度并支撑整个机架24，所述机架24的底部前端设有两个圆管，两个圆管位于机架24的底部纵梁上方；
所述动力传动单元包括：动力输入轴7、大带轮5、大带轮安装座9、小带轮13、带座轴承6和皮带，所述大带轮安装座9套装在机架24的顶部横梁上，沿顶部横梁移动并通过螺栓固定其位置；所述动力输入轴7通过两个带座轴承6安装在大带轮安装座9上，其中动力输入轴7的一端与拖拉机PTO通过万向节相连，所述大带轮5安装在动力输入轴7的另一端上，两者之间用销连接以防止相对转动，所述小带轮13通过两个带座轴承6安装在机架24的底部横梁上，并通过皮带与大带轮5相连，动力传动单元将拖拉机动力传递至小带轮13；
所述行宽调节单元包含：两个行宽调节安装架15、行宽调节液压缸12、液压缸安装座11和双向液压阀10，所述每个行度调节安装架15上设有两个行宽调节安装座14，所述每个行宽调节安装架15上的行宽调节安装座14分别从两侧套装在机架24上的两个圆管内，两者之间间隙配合，可沿机架24上的圆管相对移动，行宽调节安装座14起到导向作用，所述两个行宽调节液压缸12一端均安装在液压缸安装座11上，并通过液压油管与双向液压阀10连接，另一端均安装在行宽调节安装座14，所述液压缸安装座11焊接在机架24的底部纵梁上；双向液压阀10安装在机架24的底部纵梁上，控制行宽调节液压缸12伸缩可达到宽度调节的目的；
如图3所示，所述两个自动避障单元左右对称地设置在机架24的两侧，所述自动避障单元包括：触杆机构54、触杆机构安装架31、限深万向轮16、限深万向轮固定螺栓44、自动避障液压缸23、轴销45和除草单元调节机构46，所述触杆机构54通过U型螺栓安装在触杆机构安装架31上，是自动避障单元信号接收部分，所述限深万向轮16的方管套接在触杆机构安装架31的方管内部，两者间隙配合，并通过限深万向轮固定螺栓44固定两者的位置；所述除草单元调节机构46与触杆机构安装架31固定连接，触杆机构安装架31通过轴销45安装在行宽调节安装架15上，所述自动避障液压缸23的一端铰接在触杆机构安装架31上，另一端铰接在行宽调节安装架15上，所述自动避障液压缸23的伸缩使自动避障单元进入和移出作物行间；
如图3所示，所述两个除草单元分别安装于两个自动避障单元的外侧，所述除草单元包括：仿形机构22、液压马达安装架20、联轴器19、液压马达21、圆锥轴承轴承座52、除草刀8、除草刀轴53、除草刀罩壳18和除草刀安装架51，所述仿形机构22的一端通过螺栓与除草单元调节机构46连接，能自由移动一定的角度，所述液压马达21安装在液压马达安装架20上，液压马达安装架20通过螺栓安装在仿形机构22的另一端，位于除草刀罩壳18的上方，所述圆锥轴承轴承座52通过螺栓安装在仿形机构22的另一端，所述除草刀轴53通过圆锥轴承轴承座52安装在除草刀罩壳18的内部，并通过联轴器19与液压马达21相连，所述除草刀安装架51安装在除草刀轴53的底端，所述除草刀8通过铆钉固定在除草刀安装架51上，可实现除草刀8对地面的仿形，实现除草深度一致；
所述双边液压控制单元包括：液压油箱3、液压泵26、液压泵安装座25和两个组合电磁阀2，所述液压油箱3安装在机架24的后部，所述液压泵26安装在液压泵安装座25上，液压泵安装座25焊接在机架24的后部，所述两个组合电磁阀2分别安装在机架24的顶部横梁两端；两个组合电磁阀2均与液压泵26连接，每个组合电磁阀2还均与一个自动避障液压缸23和一个液压马达21连接，液压泵26与液压油箱3、双向液压阀10和小带轮13连接。
如图6所示，在上述方案的基础上，所述限深轮1包括：地轮27、调节丝杠30、地轮安装座29和固定螺栓28，所述地轮27上的方管套装在地轮安装座29上的方管内，两者之间间隙配合，能相对移动，所述调节丝杠30通过地轮安装座29顶端的螺纹孔与地轮27上的方管顶端固定，转动调节丝杠30可实现地轮27与地轮安装座29的相对移动，并通过固定螺栓28固定两者的位置，实现除草深度的调节；所述地轮安装座29通过U型螺栓安装在机架24的后方。
如图5所示，在上述方案的基础上，所述大带轮安装座9包括：活动安装座43、螺纹孔安装座41、调节螺杆40和固定螺钉42，所述活动安装座43上设有埋孔，调节螺杆40安装在螺纹孔安装座41上，调节螺杆40一端顶入埋孔中，并通过固定螺钉42与活动安装座43连接，转动调节螺杆40可实现活动安装座43的左右平移，从而改变大带轮安装座9的位置，改变大带轮5与小带轮13的中心距；
如图4所示，在上述方案的基础上，所述触杆机构54包括：触杆17、触杆角度调节机构32、拉伸弹簧34、触杆安装座33、触杆轴承35、触杆机构安装座36、缓冲橡胶块39、限位机构38和接近式开关传感器37，所述触杆17安装在触杆调节机构32上，触杆调节机构32安装在触杆安装座33上，用于接触作物茎秆，触杆安装座33通过触杆轴承35安装在触杆机构安装座36上，拉伸弹簧34安装在触杆机构安装座36和触杆安装座33之间，用于使触杆17碰到作物茎秆转动后回到初始位置，缓冲橡胶块39通过螺栓安装在限位机构38上，位于触杆安装座33下方，在触杆17转动的过程中起到缓冲作用，接近式开关传感器37安装在限位机构38上，检测触杆17的转动角度，作为自动避障液压缸23伸缩工作的输入信号；所述触杆机构安装座36通过U型螺栓与连接触杆机构安装架31的方管连接。在上述方案的基础上，所述触杆角度调节机构32包括圆弧板，圆弧板上设有圆弧孔和固定孔，
所述触杆17由直线杆和圆弧杆组成，所述直线杆通过螺栓安装在触杆调节机构32上的圆弧孔内，直线杆沿圆弧孔转动可调节触杆17的角度。
在上述方案的基础上，所述除草单元调节机构46包括圆弧板，圆弧板上设有固定孔和圆弧孔；所述限深万向轮16能360度转动，能改变除草深度。
如图7所示，在上述方案的基础上，所述仿形机构22包括：仿形机构安装架47、螺杆50、调节弹簧49、限位螺母48和仿形机构安装座55，
所述仿形机构安装架47的一端通过螺栓与除草单元调节机构46的圆弧孔相连，所述仿形机构安装架47的另一端通过销轴与仿形机构安装座55连接，两者可自由转动，所述液压马达安装架20通过螺栓安装在仿形机构安装座55上，所述圆锥轴承轴承座52通过螺栓安装在仿形机构安装座55上；
所述螺杆50的一端通过限位螺母48安装在仿形机构安装架47上，另一端安装在仿形机构安装座55上，调节弹簧49安装在螺杆50上，调节弹簧49的一端顶住仿形机构安装架47，另一端通过限位螺母48锁紧，调节限位螺母48可改变除草刀8与水平面间的角度，在遇到不平整地面时，可通过螺杆50上调节弹簧49的伸缩实现除草刀8对地面的仿形，达到稳定除草深度。
本发明的大致工作过程如下：根据作物农艺的具体要求，通过调节行宽调节单元和限深万向轮，使整机作业效果满足行宽和除草深度的要求；田间工作过程中，整机利用三点悬挂机架悬挂在拖拉机后面，利用拖拉机PTO为独立的液压系统提供动力，驱动各液压油缸和液压马达进行作业；拖拉机带动除草机前进的过程，当触杆机构54接触到作物时，触杆17转动，到达一定角度时，接近式开关传感器37工作并将检测信号发送到控制器，控制器控制组合液压阀2工作，从而使自动避障液压缸23工作，使自动避障单元进入和移出作物行间，实现自动避开作物的效果；当遇到地面不平整时，仿形机构22可自动调节除草单元，保证除草深度不变，达到最优的除草效果。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。