一种黄土坡植被修复机

1.本发明属于生态环保植被修复技术领域，涉及一种黄土坡植被修复机。


背景技术：

[0002][0003]
现有方案时特定区域使用特定的植树机，对于山区的植树工作，主要通过小马力拖拉机配套半自动化植树机、悬挂式挖坑机、手提式挖坑机进行；对于平原地区的植树造林工作，可通过大马力拖拉机配套半自动化植树机、条状开沟机、螺旋挖坑机实施此外，还有很多先进机型针对防风固沙造林工作设计，例如牵引式开沟投苗机、沙丘植树机等，能很好满足沙地造林的需求。但在实际植树造林工作中应用的比例仍明显不足，并且许多地方还是需要人力控制，无法完全解放人们的双手。
[0004]
综上所述，现有方法存在的主要不足包括：效率较低、自动化水平较低、受地形限制较大、灵活性差。


技术实现要素：

[0005]
为了克服现有机械效率较低、自动化水平较低、受地形限制较大、灵活性差等问题，本发明提供一种黄土坡植被修复机，该机器结构高度集成，自动化水平高，并且植树过程不需要人为参与，对于各种具有坡度的地面也有较好的适应性。
[0006]
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007]
一种黄土坡植被修复机，包括车架底盘、车体水平平台以及安装在车体水平平台上的滚筒筛分储存机构、对齐筛分板机构、红外分离板机构、树苗运送机构、钻土机构、机械抓手机构、滚轮覆土机构；
[0008]
所述的车体水平平台安装在车架底盘上，通过一对竖直推杆与车架底盘铰接；所述的滚筒筛分储存机构位于车体水平平台的最上方，能够绕滚筒筛分储存机构的一端向上抬起；所述的树苗运送机构位于滚筒筛分储存机构的下方；所述的对齐筛分板机构和红外分离板机构位于树苗运送机构的下方，具有升降功能；所述的机械抓手机构用于抓取水平的树苗并旋转至垂直，具有升降功能；所述的钻土机构和滚轮覆土机构分别用于挖孔和覆土。
[0009]
作为本发明的优选，所述的车体水平平台上还安装有太阳能辅助供电板和灌溉机构，所述的太阳能辅助供电板用于供电，灌溉机构用于为覆土后的树苗浇水。
[0010]
作为本发明的优选，所述的滚筒筛分储存机构包括第一传动装置、滚筒支架、若干筛分杆、滚动轴和带缺口的滚筒；
[0011]
所述的滚筒支架的一端与车体水平平台铰接，另一端安装有把手，滚筒通过滚动轴安装在滚筒支架上，滚筒上的缺口方向与滚筒的中轴线平行；所述的若干筛分杆沿滚筒内壁的周向均布，每一个筛分杆由横杆和竖杆构成，所述的横杆固定在滚筒内壁上，竖杆垂直于滚筒的中轴线；所述的第一传动装置与滚筒(109) 连接，用于带动滚筒绕中轴线转动。
[0012]
作为本发明的优选，所述的第一传动装置包括第一电机、第一传动齿轮、第二传动齿轮和滚动轴承；
[0013]
所述的第一电机安装在滚筒支架上，第一传动齿轮与第一电机的输出轴连接，第二传动齿轮同轴安装在滚筒的第一端面上，与第一传动齿轮啮合；滚动轴承安装在滚筒的第二端面上；所述的滚筒的第二端面设有投放树苗的窗口。
[0014]
作为本发明的优选，所述的树苗运送机构包括一对平行的树苗定位槽板、轨道装置和第二传动装置；
[0015]
所述的轨道装置固定在车体水平平台上，所述的树苗定位槽板与滚筒的中轴线垂直，树苗定位槽板上方呈锯齿状，一对平行的树苗定位槽板安装在轨道装置上，能够沿轨道方向移动，所述的第二传动装置用于为树苗定位槽板的移动提供动力。
[0016]
作为本发明的优选，所述的对齐筛分板机构包括底板、导向柱、筛分壳体和曲柄升降装置；
[0017]
所述的底板安装在车体水平平台上，导向柱固定在底板上，筛分壳体底面设有与所述导向柱配合的通孔，筛分壳体顶面设有锯齿状槽，所述的锯齿状槽的长度方向与滚筒的中轴线平行，且锯齿状槽的长度小于一对平行的树苗定位槽板之间的距离；曲柄升降装置安装在底板上，用于带动筛分壳体升降。
[0018]
作为本发明的优选，所述的红外分离板机构包括侧板、一对v型插手和连杆升降装置；
[0019]
所述的侧板安装在车体水平平台上，一对v型插手通过连杆升降装置安装在侧板的一侧，一对v型插手之间的距离小于一对平行的树苗定位槽板之间的距离；连杆升降装置用于带动一对v型插手升降。
[0020]
作为本发明的优选，所述的机械抓手机构包括抓手架、抓手本体、丝杆升降装置和垂直翻转装置；
[0021]
所述的抓手架安装在车体水平平台上，丝杆升降装置固定在抓手架上，抓手本体通过翻转装置安装在丝杆升降装置的滑块上，所述的翻转装置用于将抓手本体向上翻转90度。
[0022]
作为本发明的优选，所述的滚轮覆土机构包括固定杆、水平推杆、一对连接轴、一对连杆组件和一对滚轮；所述的固定杆和水平推杆安装在车体水平平台上，滚轮通过连杆组件与固定杆铰接；
[0023]
所述的连杆组件包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，第三连杆为l型杆；所述的第一连杆的一端、第二连杆的一端分别与固定杆铰接，第一连杆的另一端与第三连杆的顶端铰接，第三连杆的中部与第二连杆的另一端铰接，滚轮安装在 l型杆的底端；
[0024]
所述的一对连杆组件中的两个第二连杆的顶端通过限位齿轮啮合；水平推杆通过一对连接轴分别与两个第一连杆铰接，通过水平推杆控制一对连接轴之间的距离，从而带动一对滚轮实现开合运动。
[0025]
作为本发明的优选，所述的车架底盘采用履带式车架底盘。
[0026]
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果有：
[0027]
(1)本发明采用滚筒存储树苗技术，克服了现有技术中种植树苗量小的问题，从而取得了大批量种植的可实现；
[0028]
(2)本发明采用树苗筛分技术，克服了现有技术中的需要人为摆平树苗问题，从而实现种苗过程中无需人为干涉；
[0029]
(3)本发明采用覆土技术，克服了现有技术中覆土与挖蓄水槽需要两个不同机械分别完成的问题，从而取得了结构高度集中的效果；
[0030]
(4)本发明采用车体调平技术，克服了现有技术中植被修复机无法在斜坡上植树的问题，从而提高了整体的环境适应能力。
附图说明
[0031]
图1为本发明实施例示出的黄土坡植被修复机的立体结构示意图；
[0032]
图2为本发明实施例示出的黄土坡植被修复机的侧视结构示意图；
[0033]
图3为本发明实施例示出的黄土坡植被修复机的后视结构示意图；
[0034]
图4为本发明实施例示出的滚筒筛分储存机构的结构示意图；
[0035]
图5为本发明实施例示出的对齐筛分板机构的结构示意图；
[0036]
图6为本发明实施例示出的对齐筛分板机构中的曲柄升降装置的升降原理示意图；
[0037]
图7为本发明实施例示出的红外分离板机构的结构示意图；
[0038]
图8为本发明实施例示出的红外分离板机构中的三连杆的传动原理示意图；
[0039]
图9为本发明实施例示出的树苗运送机构的结构示意图；
[0040]
图10为本发明实施例示出的钻土机构的结构示意图；
[0041]
图11为本发明实施例示出的机械抓手机构的结构示意图；
[0042]
图12为本发明实施例示出的滚轮覆土机构的结构示意图；
[0043]
图13为本发明实施例示出的滚轮覆土机构中的连杆组件的工作原理示意图；
[0044]
图14为本发明实施例示出的车体水平平台和太阳能辅助供电板的结构示意图；
[0045]
图中：1-滚筒筛分储存机构，101-第一电机，102-第一传动齿轮，103-滚动轴，104-滚筒支架，105-滚筒支架，106-筛分杆，107-滚动轴承，108-把手，109
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滚筒；2-对齐筛分板机构，201-底板，202-导向柱，203-第一舵机，204-动力梁， 205-筛分壳体，206-连杆，207-圆盘；3-红外分离板机构，301-第二舵机，302
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定位块，303-三连杆，304-v型插手，305-滑杆，306-侧板；4-树苗运送机构， 401-传动块，402-履带，403-传动轮，404-第二电机，405-u型滑动台，406-滑块，407-树苗定位槽板，408-底座；5-钻土机构，501-钻头，502-钻头竖向光杆， 503-第一螺杆，504-铝型材架，505-第三电机，506-钻头横向光杆，507-第四电机，508-钻头滑块，509-第五电机；6-机械抓手机构，601-抓手滑块，602-手竖向光杆，603-限位块，604-第二螺杆，605-第六电机，606-导向滑槽，607-l型块， 608-抓手本体；7-滚轮覆土机构，701-第七电机，702-固定块，703-水平推杆， 704-连接轴，705-固定杆，706-限位齿轮，707-连接轴、708-滚轮，709-连杆组件； 8-太阳能辅助供电板；9-车架底盘；10-车体水平平台，1001-竖直推杆。
具体实施方式
[0046]
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
[0047]
参考说明书附图1-3，本实施例公开了一种黄土坡植被修复机，以小型、多功能、自动化为设计理念，实现了从散装树苗进入到完成树苗斜坡种植的功能，该机械共分为10个板块，分别为滚筒筛分储存机构1、对齐筛分板机构2、红外分离板机构3、树苗运送机构4、钻土机构5、机械抓手机构6、滚轮覆土机构7、太阳能辅助供电板8、车架底盘9、车体水平平台10。
[0048]
其中，所述的车体水平平台10安装在车架底盘9上，通过一对竖直推杆与车架底盘9铰接；所述的滚筒筛分储存机构1位于车体水平平台10的最上方，能够绕滚筒筛分储存机构1的一端向上抬起；所述的树苗运送机构4位于滚筒筛分储存机构1的下方；所述的对齐筛分板机构2和红外分离板机构3位于树苗运送机构4的下方，具有升降功能；所述的机械抓手机构6用于抓取水平的树苗并旋转至垂直，具有升降功能；所述的钻土机构5和滚轮覆土机构7分别用于挖孔和覆土。所述的太阳能辅助供电板8用于供电。
[0049]
对齐筛分板机构2与红外分离板机构3在树苗运送机构4下方的前后排列。树苗运送机构4前可至抓手下方，后可至对齐筛分板机构2后约10cm；机械抓手机构6运动到下方时与滚轮覆土机构7对齐。
[0050]
所述的滚筒筛分储存机构用于树苗的储存与初步筛分；对齐筛分板机构与红外分离板机构用于树苗对齐与精准分离；树苗运送机构用于将树苗从储存区运往种植区；钻土机构用于土壤的预先挖坑；机械抓手机构抓取树苗并实现种植；滚轮覆土机构用于覆土与留蓄水槽；灌溉机构用于给树苗浇水；车体水平平台用于水平平台整体调平；车架底盘用于在坡面地形下运行。
[0051]
本领域技术人员还可以在车体水平平台10上安装灌溉机构，用于为覆土后的树苗浇水。
[0052]
本实施例中，所述的车架底盘9采用履带式车架底盘，车架底盘上安装两侧履带，该机构设计工作在小于35
°
的坡面上，水平平台推杆行程不小于40cm。
[0053]
如图4所示，滚筒筛分储存机构1包括第一传动装置、滚筒支架105、若干筛分杆106、滚动轴103和带缺口的滚筒109；
[0054]
所述的滚筒支架105的一端与车体水平平台10铰接，另一端安装有把手 108，滚筒109通过滚动轴103安装在滚筒支架105上，滚筒109通过滚筒支架105可实现放下与抬起两个状态，可选取阻尼与回弹力适当的回弹杆实现；滚筒 109上的缺口方向与滚筒109的中轴线平行，缺口的长度等于或略小于滚筒的长度；所述的若干筛分杆106沿滚筒109内壁的周向均布，每一个筛分杆由横杆和竖杆构成，所述的横杆固定在滚筒内壁上，竖杆垂直于滚筒的中轴线；所述的第一传动装置与滚筒109连接，用于带动滚筒绕中轴线转动。
[0055]
本实施例中，第一传动装置采用齿轮传动，包括第一电机101、第一传动齿轮102、第二传动齿轮104和滚动轴承107；所述的第一电机101安装在滚筒支架105上，第一传动齿轮102与第一电机101的输出轴连接，第二传动齿轮104 同轴安装在滚筒109的第一端面上，与第一传动齿轮102啮合；滚动轴承107 安装在滚筒109的第二端面上；所述的滚筒109的第二端面，即靠近把手108 的端面，设有投放树苗的窗口，滚筒109可以采用硬质薄膜作为外壁。
[0056]
滚筒筛分储存机构在工作时，第一电机101通过齿轮传动带动滚筒109转动，将树苗从把手108处的窗口放入滚筒109内，滚筒109通过滚筒轴与滚动轴承做圆周运动或左右
摆动，树苗经初步筛分后从缺口处下落。
[0057]
如图9所示，树苗运送机构4包括一对平行的树苗定位槽板407、轨道装置和第二传动装置；所述的轨道装置通过底座408固定在车体水平平台10上，所述的树苗定位槽板407与滚筒109的中轴线垂直，树苗定位槽板407上方呈锯齿状，一对平行的树苗定位槽板407安装在轨道装置上，能够沿轨道方向移动，所述的第二传动装置用于为树苗定位槽板407的移动提供动力。
[0058]
本实施例中，轨道装置固定在滚筒筛分储存机构的下方，由u型滑动台405 和滑块406构成；第二传动装置采用履带传动方式，包括传动块401、履带402、传动轮403和第二电机404。第二电机404和u型滑动台405固定在底座408上，树苗定位槽板407通过滑块安装在u型滑动台405中的一对平行导轨上；履带 402安装在传动轮上，由第二电机404带动履带转动；传动轮403底部安装在履带上，顶部连接树苗定位槽板407，因此，苗定位槽板407在第二电机的带动下能够沿u型滑动台上的导轨移动。
[0059]
如图5所示，对齐筛分板机构2包括底板201、导向柱202、筛分壳体205 和曲柄升降装置；
[0060]
所述的底板安装在车体水平平台10上，导向柱202固定在底板201上，筛分壳体205底面设有与所述导向柱配合的通孔，筛分壳体205顶面设有锯齿状槽，所述的锯齿状槽的长度方向与滚筒109的中轴线平行，且锯齿状槽的长度小于一对平行的树苗定位槽板407之间的距离；曲柄升降装置安装在筛分壳体205内，用于带动筛分壳体205升降。
[0061]
本实施例中，所述的曲柄升降装置包括第一舵机203、动力梁204、连杆206 和圆盘207，所述的动力梁204固定在筛分壳体205内部，连杆206与动力梁204 铰接，第一舵机203的动力输出轴与圆盘207偏心固定，圆盘207与连杆206 铰接；曲柄升降装置的升降原理如图6所示，通过第一舵机203能够带动筛分壳体205沿导向柱202升降。
[0062]
对齐筛分板机构工作时，所述的筛分壳体205初始状态下，筛分壳体205 顶面的锯齿状槽位于树苗运送机构4中的一对平行的树苗定位槽板407的下方，当筛分壳体205升起后，筛分壳体205的锯齿状槽与树苗定位槽板407配合，当筛分壳体205的锯齿状槽高出树苗定位槽板407时，能够将树苗定位槽板407 上初步筛分的树苗进行二次筛分，实现每根树苗独立地位于每一个筛分壳体205 的锯齿状槽内；接着，将筛分壳体205降低，使得筛分壳体205上的树苗重新落在树苗定位槽板407上，完成二次筛分，实现树苗互相平行、独立安置。
[0063]
如图7所示，红外分离板机构3包括侧板306、一对v型插手304和连杆升降装置；所述的侧板306安装在车体水平平台10上，一对v型插手304通过连杆升降装置安装在侧板306的一侧，一对v型插手304之间的距离小于一对平行的树苗定位槽板407之间的距离；连杆升降装置用于带动一对v型插手304 升降。
[0064]
本实施例中，连杆升降装置包括第二舵机301、定位块302、三连杆303、滑杆305；所述的滑杆305的数量为2，分别通过定位块302安装在侧板上，一对v型插手304通过滑块安装在滑杆上，滑块与三连杆连接；所述的第二舵机 301安装在侧板上，用于为三连杆303提供动力，在第二舵机301的带动下，三连杆推动滑块在滑杆305上运动，从而带动一对v型插手304升降。所述的三连杆的传动原理如图8所示。
[0065]
红外分离板机构工作时，当v型插手304处于初始位置时，v型插手304 位于树苗运送机构4中的一对平行的树苗定位槽板407的下方，控制树苗定位槽板407前进并位于v型插
手304正上方，v型插手304升起并与树苗定位槽板 407配合，当v型插手304高出树苗定位槽板407时，能够将树苗定位槽板407 上二次筛分后的树苗进行选取，此时，树苗定位槽板407后退，再控制将v型插手304下降，实现将选取的树苗与其他树苗分离，并仍然将树苗放置在树苗定位槽板407上；继续控制树苗定位槽板407前进，即可实现将选取的树苗送至机械抓手机构6正下方。
[0066]
如图10所示，钻土机构5包括钻头501、钻头竖向光杆502、第一螺杆503、铝型材架504、第三电机505、钻头横向光杆506、第四电机507、钻头滑块508、第五电机509。所述的钻头竖向光杆502、第一螺杆503、第五电机509构成竖直传动装置，用于带动钻头横向光杆506上下运动；第四电机507安装在钻头滑块508上，所述的钻头滑块508、第三电机505构成横向传动装置，横向传动装置采用皮带传动，用于带动钻头501水平运动；第四电机507用于带动钻头501 转动。所述的竖直传动装置、横向传动装置、第四电机507、钻头501通过铝型材架504安装在车体水平平台10上。
[0067]
钻土机构5在工作时，通过竖直传动装置和横向传动装置将钻头移动到指定位置的正上方，第四电机507带动钻头旋转，向下完成钻土工作，完成后复位。
[0068]
如图11所示，机械抓手机构6包括抓手架、抓手本体608、丝杆升降装置和垂直翻转装置；所述的抓手架安装在车体水平平台10上，丝杆升降装置固定在抓手架上，抓手本体608通过翻转装置安装在丝杆升降装置的滑块上，所述的翻转装置用于将抓手本体608向上翻转90度。
[0069]
本实施例中，所述的丝杆升降装置包括抓手滑块601、抓手竖向光杆602、限位块603、第二螺杆604、第六电机605、导向滑槽606；导向滑槽和抓手竖向光杆固定在支架上，滑块可沿抓手竖向光杆上下移动，工作时，第六电机605 带动第二螺杆604转动，抓手本体608通过抓手滑块601与第二螺杆传动连接，在导向滑槽606的作用下实现上下运动，限位块603起限位作用；
[0070]
所述的垂直翻转装置通过带舵机的l型块607构成，l型块607与滑块601 铰接，抓手本体608固定在l型块607上，在舵机的转动下，能够带动l型块 607向上翻转90度，待抓手本体抓取到水平放置的树苗后，通过翻转90度实现树苗的竖直抓取。
[0071]
如图12所示，滚轮覆土机构7包括固定杆705、水平推杆703、一对连接轴 704和707、一对连杆组件709和一对滚轮；所述的固定杆705和水平推杆703 安装在车体水平平台10上，滚轮通过连杆组件与固定杆705铰接；
[0072]
所述的连杆组件包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，第三连杆为l型杆；所述的第一连杆的一端、第二连杆的一端分别与固定杆705铰接，第一连杆的另一端与第三连杆的顶端铰接，第三连杆的中部与第二连杆的另一端铰接，滚轮安装在l型杆的底端；
[0073]
所述的一对连杆组件中的两个第二连杆的顶端通过限位齿轮706啮合；水平推杆703通过一对连接轴分别与两个第一连杆铰接，通过水平推杆控制一对连接轴之间的距离，从而带动一对滚轮实现开合运动。
[0074]
本实施例中，滚轮由第七电机701带动旋转，水平推杆703的外杆通过固定块702与连接轴704连接，水平推杆703的内杆直接与连接轴707连接，连杆组件的工作原理如图13所示，当内杆从外杆中伸出时，两根连接轴之间的距离变大，带动一对滚轮向外侧上方张开；当内杆逐渐缩回外杆内时，两根连接轴之间的距离变小，带动一对滚轮向内侧下方闭合，闭
合的过程中通过向内侧转动滚轮；因此，初始时滚轮向两侧张开，覆土过程滚轮向下向中心靠拢，并伴随滚轮自转，将外侧的土向内侧收拢，可实现覆土动作。
[0075]
如图14所示，车体水平平台10采用铝型材架搭建而成，顶部安装有太阳能辅助供电板8，一对竖直推杆1001用于与底盘铰接。通过调整竖直推杆1001的高度以及与底盘铰接的角度，可实现整个平台的调平。
[0076]
本发明未尽事宜为公知技术。
[0077]
本发明公开的黄土坡植被修复机的工作过程为：
[0078]
s01，人为拉起滚筒筛分储存机构1至合适位置，放入若干树苗，放下滚筒，滚筒设计有一定倾角用于底部对齐；
[0079]
s02，车辆运动到达指定位置，车体水平平台10调平，树苗经滚筒筛分储存机构1工作，初步筛分树苗至树苗运送机构4的树苗定位槽板407上；与此同时，钻头开始工作，向下挖孔，完成后返回原位；
[0080]
s03，树苗运送机构与对齐筛分板配合实现树苗平行排列，红外筛分机构与树苗运送机构配合实现树苗的单独分离，完成分离的树苗将运到机械抓手下方；
[0081]
本步骤具体为：控制齐筛分板机构2的筛分壳体升起，将树苗定位槽板407 上的树苗进行二次筛分；控制齐筛分板机构2的筛分壳体下降，使得筛分壳体 205上的树苗重新落在树苗定位槽板407上，完成二次筛分，实现树苗互相平行排列。控制树苗定位槽板407前进，使其位于红外分离板机构3的v型插手304 正上方，控制v型插手304升起并与树苗定位槽板407配合，当v型插手304 高出树苗定位槽板407时，能够将树苗定位槽板407上二次筛分后的树苗进行选取；之后，树苗定位槽板407后退，控制v型插手304下降，实现将选取的树苗与其他树苗分离，并仍然将树苗放置在树苗定位槽板407上。
[0082]
s04，控制树苗运送机构4中的树苗定位槽板407前进，将选取的树苗送至机械抓手机构6正下方，机械抓手抓取树苗，树苗运送机构回退，抓手模仿人类种苗路径完成种苗操作，
[0083]
s05，控制机械抓手机构6抓取树苗并放入已打孔洞，待抓手运动到最下方时，滚轮覆土机构7开始工作，两滚轮向内移动，同时自转，将两侧土壤带向中间，实现覆土操作；
[0084]
s06，机械抓手张开，为树苗与机械分离留出空间，整车向下行走，装置复位，继续完成下一颗树苗的种植。
[0085]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。对本发明的改型、变换都在权利要求范围内。