宿根蔗苗精准补种总成装置

1.本发明涉及甘蔗种植设备技术领域，特别涉及一种宿根蔗苗精准补种总成装置。


背景技术：

2.甘蔗是多年生作物，收割后残留于地表下的蔗蔸萌发侧芽生苗从而形成宿根蔗。受种植品种、自然条件、栽培管理水平尤其是收割机械损伤等因素的综合影响，宿根蔗易出现缺株断垄的现象，单亩有效茎数和产量逐年下降，严重制约宿根年限及经济效益。因此，查缺补种苗是解决宿根型作物缺蔸断垄、保障其良性种植循环的重要途径之一。就目前漏种补偿方面的农业现状而言，我国普遍仍采用人工补种方式，农民劳动强度极大、效率极低，并导致人力生产成本高。所以，亟待开发一种可完成多个补种农艺工序衔接配合的小型补种机械装置，通过液压控制机构协同联动，以摆脱人力的局限并大幅提高补种的效率与精准度，适应大规模糖料蔗生产的迫切需求。
3.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种宿根蔗苗精准补种总成装置，从而克服人工宿根蔗补种劳动强度大、效率低、人工成本大等的缺点。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种宿根蔗苗精准补种总成装置，包括：转驱平台，其设有能够转动的安装台面；蔗种箱，其设于所述安装台面上表面，所述蔗种箱包括：箱体，其用于盛放蔗种，所述箱体底面呈倾斜设置，且底面与所述安装台面存在间隔距离，所述箱体下方设有出料口；托种斗，其后端固定设于所述箱体内，所述托种斗的上表面为托种面，所述托种斗的前端面和底面与所述箱体底面之间形成导流通道；挡板机构，其设于托种斗底面的外壁，位于所述导流通道内，所述挡板机构包括弹性挡板，所述弹性挡板的设置方向与蔗种的运动方向呈一定角度设置；滚耙，其设于所述挡板机构的下方，位于所述箱体的出料口处，所述滚耙与第一驱动机构连接，所述第一驱动机构带动所述滚耙转动，以控制蔗种的排种量和下种时机；以及排种通道，其设于所述箱体的出料口处，用于引流排种；钩铲机构，其设于所述安装台面的下表面，位于所述排种通道的前方，所述钩铲机构包括一对钩铲和连杆组件，所述钩铲相对称设于所述连杆组件上，所述连杆组件与第二驱动机构连接；其中，所述第二驱动机构驱动所述连杆组件摆动，调节所述钩铲之间的距离进行开沟；以及机械臂，其与所述转驱平台连接，用于调节控制补种作业范围。
6.优选地，上述技术方案中，所述挡板机构包括多级弹性挡板，多级所述弹性挡板沿着所述托种斗底面呈阶梯型排布，每个所述弹性挡板由多个弹性齿板排列组成。
7.优选地，上述技术方案中，所述托种斗的上表面和底面均为倾斜面设置，所述上表面和底面通过圆弧形端面板过渡连接。
8.优选地，上述技术方案中，所述箱体的出料口处设有弧形挡板，所述弧形挡板与所
述箱体底面连接，形成缓冲腔，所述滚耙设于所述缓冲腔内，所述缓冲腔与所述导流通道和所述排种通道连通。
9.优选地，上述技术方案中，所述导流通道的间距从进料端至出料端逐渐缩小。
10.优选地，上述技术方案中，所述排种通道呈弧形内抛式结构。
11.优选地，上述技术方案中，所述箱体的底面设有振动器。
12.优选地，上述技术方案中，所述转驱平台包括：安装底座，其为上下贯穿的筒状结构，中部为安装孔，所述安装底座上设有圆形的导轨，所述导轨内固定设有托轮，所述托轮的上端面高出所述导轨的上端面，所述安装台面设于所述托轮的上端面；限位架，其设于所述安装底座的安装孔内，所述限位架设有多个分隔杆，在同一水平面上，所述分隔杆分隔所述安装孔形成多个限位孔，所述连杆组件向所述限位孔内延伸，并与所述安装台面连接；以及第三驱动机构，其与所述安装台面连接；其中，所述第三驱动机构驱动所述安装台面转动，以带动所述连杆组件转动。
13.优选地，上述技术方案中，所述连杆组件包括：安装板，其设于所述安装台面的下表面；弯臂，其成对设置，分别对称设于所述安装板的两侧，所述弯臂上端与所述安装板活动连接，下端设有钩铲；以及连接座，其通过所述第二驱动机构与所述安装板连接，所述连接座两侧分别活动连接设有连杆，所述连杆与所述弯臂一一对应设置，所述连杆的另一端与所述弯臂活动连接；其中，所述第二驱动机构驱动连接座上下移动，带动所述连杆上下摆动，以驱动所述弯臂的开合，进行开沟。
14.优选地，上述技术方案中，所述钩铲内表面设有多个相互平行设置的切土刀，下端边缘设有碎土齿，所述钩铲上端面设有开口形成泄土槽。
15.优选地，上述技术方案中，所述机械臂包括：基座，其与第四驱动机构连接，通过第四驱动机构驱动所述基座转动；举升臂，其一端与所述基座活动连接，所述基座与第一提升件一端活动连接，第一提升件的另一端与所述举升臂中部活动连接；悬摆臂，其一端与所述举升臂的另一端活动连接，所述举升臂与第二提升件的一端活动连接，所述第二提升件的另一端与悬摆臂活动连接；以及调平臂，其与所述悬摆臂的另一端连接，所述悬摆臂与第三提升件的一端活动链接，所述第三提升件的另一端与所述调平臂活动连接，所述调平臂与所述转驱平台的安装底座连接。
16.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
17.(1)本发明宿根蔗苗精准补种总成装置，适宜丘陵蔗区缺蔸补种作业，尤其适用于横向种植的蔗田补种作业。同时也可用于纵向种植的蔗田补种作业。可以较高自由度地完成蔗种半自动装载、多级机械臂联动精确定位缺苗点、沟道空间铲碎成形、有序定量布种、浅覆土等多工序的轻简精准补种机械。装置能实现往复衔接蔗种装载、缺株点定位、铲沟、下种、覆土等多工序，装置整体具有高效集成的小型化、轻量化、高可靠性等的优点。使用操作较为方便，提高工作效率，降低人工成本，降低劳动强度。
18.(2)本发明宿根蔗苗精准补种总成装置，通过机械臂与能转动的基座之间的配合，以增大补种工作范围，使之具有行进过程中对多蔗行支持补苗的能力，提高作业效率。
19.(3)本发明宿根蔗苗精准补种总成装置，所开沟形空间可满足布种2根标准双蔗芽蔗种的规格要求，双蔗种入沟成功率较高。回覆土量低于出土量的一半以下，能够实现100～150mm的浅覆土要求；蔗种装载量≥80根；对1m以上断垄的缺蔸点位置进行定位，并使机
头开沟铲削方向垂直于行向，通过做下铲收挖动作，能够对15cm以下深度的宿根硬土层实现较好的碎土效果，提铲后落种口能够瞄准沟道口，利用步进电机驱动有效排出蔗种。
附图说明
20.图1是根据本发明的宿根蔗苗精准补种总成装置的结构示意图；
21.图2是根据本发明的宿根蔗苗精准补种总成装置中蔗种箱的结构示意图；
22.图3是根据本发明的宿根蔗苗精准补种总成装置中转驱平台和钩铲机构连接的结构示意图；
23.图4是根据本发明的宿根蔗苗精准补种总成装置中转驱平台和钩铲机构连接的俯视图；
24.图5是根据本发明的宿根蔗苗精准补种总成装置中钩铲机构的结构示意图。
25.主要附图标记说明：
26.1-转驱平台，11-安装台面，12-安装底座，13-限位架，14-第三驱动机构；
27.2-蔗种箱，21-箱体，22-托种斗，23-挡板机构、24-滚耙，25-排种通道，26-振动马达，27-导流通道，28-第一驱动机构；
28.3-钩铲机构，31-钩铲，32-连杆组件，33-第二驱动机构；
29.4-机械臂，41-基座，42-第四驱动机构，43-举升臂，44-悬摆臂，45-调平臂，46-第一提升件，47-第二提升件，48-第三提升件。
具体实施方式
30.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
31.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
32.如图1至图5所示，根据本发明具体实施方式的一种宿根蔗苗精准补种总成装置，包括转驱平台1、蔗种箱2、钩铲机构3和机械臂4。蔗种箱2安装在转驱平台1的上表面，钩铲机构3安装在转驱平台1的下表面，转驱平台1与机械臂4连接。机械臂4通过多级调节，驱动转驱平台1移动，扩大补种作业半径。机械臂4带动驱动平台1移动至补苗作业点后，驱动平台1根据角度，转动调节蔗种箱2和钩铲机构3与甘蔗种植垄的角度，钩铲机构3勾除缺蔸宿根蔗，蔗种置于2内，从蔗种箱2内下种，钩铲机构3打开钩铲，将勾起的土覆盖在蔗种上，完成补种。本发明装置能实现往复衔接蔗种装载、缺株点定位、铲沟、下种、覆土等多工序，装置整体具有高效集成的小型化、轻量化、高可靠性等的优点。使用操作较为方便，提高工作效率，降低人工成本，降低劳动强度。
33.具体结构如下：转驱平台1设有能够转动的安装台面11，蔗种箱2设于安装台面11上，安装台面11的转动带动蔗种箱2一起转动。蔗种箱2包括箱体21、托种斗22、挡板机构23、滚耙24和排种通道25。箱体21用于盛放蔗种，箱体21左右两侧的板体211通过边缘固定板212与安装台面11固定连接，板体211上设有加强筋213，以提高板体211的强度和稳定性。箱体21前侧的板体214和底面的板体215均为倾斜面设置，板体214和板体215通过弧形面过渡
连接。板体215与安装台面11之间存在间隔距离，即底面的板体215不与安装台面11接触。优选地，箱体底面的板体215上设有振动器，该振动器为振动马达26。通过振动马达26的振动，使箱体内的蔗种排出更为顺畅，防止蔗种堵塞。箱体21下方设有出料口216。箱体21内的蔗种通过出料口216排出。
34.托种斗22固定设于箱体21后侧的板体上，位于箱体21内，托种斗22的上表面221为托种面，托种斗的前端面222和底面223与箱体底面之间形成导流通道27。优选地，托种斗的上表面和底面均为倾斜面设置，所述上表面和底面通过圆弧形端面板过渡连接。即前端面222为弧形端面。往箱体21内放置蔗种，蔗种掉落在托种斗22的上表面221，倾斜设置的上表面，便于蔗种向托种斗前端面222移动，滚落至导流通道27内。
35.挡板机构23安装在托种斗22的底面223的外壁，位于导流通道27内。挡板机构23为弹性挡板，弹性挡板为橡胶材质制成。弹性挡板的设置过方向与蔗种下落运动的方向呈一定角度设置，蔗种沿着导流通道27下落时，由于弹性挡板与蔗种下落方向呈一定角度，蔗种与弹性挡板接触，弹性挡板可对蔗种下落的速度起到一定降速作用，同时还可引导蔗种有序下落，即提高蔗种下落的有序性。
36.滚耙24设于挡板机构23的下方，位于箱体21的出料口处。滚耙24包括滚轴241和拨板242，滚轴241通过两端的轴承支承于箱体21上，滚轴21位于箱体21的内部。拨板242沿着滚轴241轴向均布对称安装在六个方向上。拨板242为橡胶材质制成，具有一定的弹性。滚耙24与第一驱动机构28连接，通过第一驱动机构28带动滚耙24转动，以控制蔗种的排种量和下种时机。
37.第一驱动机构28包括步进电机281、主动链轮282、链条283和从动链轮284。步进电机281通过电机支架安装在托种斗22的侧壁上，主动链轮282与步进电机281的输出轴连接，从动链轮284安装再滚轴241上，主动链轮282和从动链轮284通过链条283连接。步进电机281工作，通过链轮机构带动滚轴241滚动。通过控制步进电机的转速，能够使得被排出的蔗种数量得到控制。即在导流通道27内设有挡板机构23和滚耙24，使得蔗种下落时位置得到矫正，提高了排种的均匀性和准确性，从而实现精准补种。
38.箱体21下方的出料口处设有排种通道25，用于引流排种。从导流通道27下落至出料口的蔗种，经过排种通道25排出。优选地，排种通道25呈弧形内抛式结构。蔗种从箱体出料口排出后，落至排种通道内，弧形的排种通道，通过引流运动将蔗种准确投掷进所铲挖机构挖出的沟内。
39.钩铲机构3设于安装台面11的下表面，位于排种通道25的正前方。钩铲机构3包括一对钩铲31和连杆组件32。钩铲31相对称设于连杆组件32上，连杆组件32与第二驱动机构33连接。第二驱动机构33驱动连杆组件32摆动，调节所述钩铲31之间的距离，勾除缺蔸宿根蔗，进行开沟。蔗种从箱体21内排出，流经排种通道25，落入沟内，连杆组件32调节钩铲31之间的距离，打开钩铲，将勾起的土覆盖在蔗种上，完成补种。钩铲回覆土量低于出土量的一半以下，覆盖的土层厚度为100-150mm，利于蔗种的发芽。
40.机械臂4与转驱平台1连接，通过机械臂4调节补种作业范围，对缺苗点进行精准定位。通过机械臂与能转动的基座之间的配合，以增大补种工作范围，使之具有行进过程中对多蔗行支持补苗的能力，提高作业效率。
41.优选地，挡板机构23包括多级弹性挡板，本实施例采用的是3级弹性挡板，多级所
述弹性挡板沿着所述托种斗底面的外壁223呈阶梯型排布。即沿着蔗种移动下落的方向，弹性挡板的长度从一级到三级依次增长，即一级弹性挡板231、二级弹性挡板232和三级弹性挡板233。从而控制下落的蔗种根数，使蔗种有序下落。优选地，每级弹性挡板由多个弹性齿板排列组成。多个弹性齿板组成的每级弹性挡板，能更好拨动蔗种，减缓蔗种下落的速度。同时还能更好的对蔗种下落的方向进行调整。
42.优选地，所述箱体21的出料口处设有弧形挡板217，所述弧形挡板217与所述箱体底面的板体215连接，形成缓冲腔218，所述滚耙24设于所述缓冲腔218内，所述缓冲腔218与所述导流通道27和所述排种通道25连通。蔗种通过导流通道27下落至缓冲腔218内，滚耙24转动，拨板242拨动缓冲腔218内的蔗种，蔗种落至排种通道25排出。设有缓冲腔218，使下落少量蔗种在缓冲腔218内停留，经过步进电机控制滚耙转动，更好的控制排种的数量和下种时机，提高精准补种度。
43.优选地，所述导流通道27的间距从进料端至出料端逐渐缩小。以控制下落蔗种的根数，使蔗种有序下落。
44.优选地，转驱平台1包括安装台面11、安装底座12、限位架13和第三驱动机构14。安装底座12位上下贯穿的筒状结构，中部的空腔为安装孔121，安装底座12上端设有圆形的导轨122，导轨122内固定设有托轮123。优选地，导轨122内设有多个托轮，本实施例设有4个，4个托轮123均匀对称分布在圆形导轨122上。每个托轮123的上端面高出导轨122的上端面，安装台面11设于托轮123的上端面，即安装台面11不与导轨的上端面接触。安装底座的安装孔121内安装有限位架13，限位架13设有多个分隔杆，在同一水平面上，分隔杆将安装底座的安装孔121分隔形成多个限位孔。本实施例中，限位架13的分隔杆呈十字架结构，将安装孔121分隔形成4个限位孔。连杆组件32的上端向限位孔内延伸，并与安装台面11固定连接。第三驱动机构14为回转液压马达，回转马达安装在限位架13的上表面，回转马达的输出轴与安装台面11连接，回转马达的转动带动安装台面11转动。
45.进行补种工作时，机械臂4驱动转驱平台1移动至定位的补种点，驱动平台1内的回转马达工作，回转马达带动安装台面11的转动，同时带动安装台面11上方的蔗种箱2和下方连杆组件32转动。连杆组件32上设有钩铲31，连杆组件32的转动以调节钩铲31的开沟反向。进行开沟是，调整钩铲31的开沟方向与垄行相垂直，并在沟内横向布置蔗种。由于设有限位架13，连接组件32的转动移动方向收到限位架13的约束，便于调整钩铲31的朝向角度，使开沟方向与垄行相垂直。本发明的装置，是通过机械臂4在较大的区域进行移动定位补种点，然后再通过微调调整转驱平台1上蔗种箱2和钩铲机构3转动的角度，使得精准挖取缺蔸断垄的宿根蔗，补充蔗种。本发明的装置总成，也适用于纵向种植的蔗田补种作业。
46.优选地，连杆组件32包括安装板321、一对弯臂322，连接座323、两根连杆324。安装板321上设有4根安装杆325，4根安装杆325分别向转驱平台1中安装孔121的4个限位孔内延伸，并与安装台面11固定连接，位于安装台面11的下表面。安装板321的左右两侧设有安装挂耳326，一对弯臂322的上端分别铰接安装在安装挂耳326上，弯臂322的下端安装有钩铲31。安装板321上设有中心孔，第二驱动机构33设与安装板321的中心孔上，第二驱动机构为伸缩液压缸或气缸，本实施例使用的是伸缩液压缸。液压缸的伸缩杆向安装板321的中心孔下延伸，与连接座323连接，连接座323呈“工”字型结构，左右两侧设有转轴，两根连杆324分别设于连接座323的左右两侧，通过转轴与连接座323铰接。两根连杆324的另一端与弯臂
322铰接。
47.进行开沟工作时，伸缩液压缸的伸缩杆驱动连接座323向下运动，连接座323两端的连杆324撑开弯臂322，即打开钩铲机构，伸缩液压缸的伸缩杆向上收缩，连接座323向上运动，连接座323两端的连杆324收缩弯臂322，钩铲钩挖甘蔗垄，进行开沟。优选地，弯臂322的中部设有导孔3221，导孔3221内设有转轴，连杆324的另一端通过转轴与弯臂322铰接。设有导孔3221，连杆324进行移动工作时，可收缩在导孔3221内，使结构更为紧凑。
48.优选地，钩铲31内表面设有多个相互平行设置的切土刀311，下端边缘设有碎土齿312，钩铲31上端面设有开口形成泄土槽313。钩铲设有碎土齿312，便于挖取泥土，对于土质较硬的土壤也能抓取，提高开沟效率。挖取土壤后，土壤进入钩铲的内表面，经过切土刀311的切割破碎，得到颗粒较小的土壤。挖取的多余土壤可通过钩铲上的泄土槽313排出钩铲外。
49.优选地，机械臂4包括基座41、第四驱动机构42、举升臂43、悬摆臂44、调平臂45、第一提升件46、第二提升件47和第三提升件48，第一提升件46、第二提升件47和第三提升件48为伸缩液压缸或气缸，本实施例使用的是伸缩液压缸。基座41与第四驱动机构42连接，通过第四驱动机构42驱动其转动，第四驱动机构42包括回转液压马达421和回转减速机构422，回转液压马达421与回转减速机构422连接，回转减速机构422与基座41连接。回转液压马达421通过回转减速机构422驱动基座41转动。举升臂42呈倒“v”结构，举升臂42一端与基座41铰接，基座41与第一提升件46铰接，第一提升件46的另一端与所述举升臂42中部铰接。悬摆臂44上端与所述举升臂43的另一端铰接。第二提升件47一端与举升臂42的中部铰接，另一端与悬摆臂44铰接。悬摆臂44的下端与调平臂45连接，第三提升件48的一端与悬摆臂44的的中部铰接，另一端与调平臂45铰接。调平臂45呈水平设置，另一端与转驱平台1的安装底座12固定连接。
50.设置能旋转的基座形成旋转总成装置，以增大补种工作范围，使之具有行进过程中对多蔗行支持补苗的能力，提高作业效率。通过举升-悬摆-调平机械臂之间及其回转基座间依次铰接，并通过各级对应的伸缩液压缸来调整相应臂的位置和姿态角度；调平臂45与前端的转驱平台的安装底座12相固联，用于保持前端总成的水平工作状态。通过多级机械臂的灵活联动可扩大补种作业半径，并根据缺株点的位置从而对补苗作业点实施准确定位。
51.一种宿根蔗苗精准补种总成装置，具体实验操作步骤如下：
52.(1)首先将甘蔗种装进蔗种箱2；
53.(2)通过控制机械臂的基座41、转驱平台1转动、和机械臂4上三级液压缸对补苗点位置定位；
54.(3)同时控制钩铲机构3上的伸缩液压缸做下铲收挖动作；
55.(4)控制前机械臂4上三级液压缸提铲同时使落种口对准坑口；
56.(5)箱体21上的步进电机驱动辊耙24进行排种；
57.(6)通过钩铲机构3伸缩液压缸控制开合式铲沟机构撒土动作；
58.(7)箱体21上的步进电机停止工作，补种过程结束。
59.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变
和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。