一种远程可控式多功能耕管装置 |
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| 申请号 | CN201710295571.6 | 申请日 | 2017-04-28 | 公开(公告)号 | CN106941791A | 公开(公告)日 | 2017-07-14 |
| 申请人 | 河南科技大学; | 发明人 | 金鑫; 王景林; 向阳; 陶锋; 马淏; | ||||
| 摘要 | 一种远程可控式多功能耕管装置，设置在 箱体 上，包括驱动单元，传感单元和控制单元;所述箱体下面设有底座 导轨 ，上面安装有工具箱，工具箱上安装有 种子 盘和可更换的工具头；所述驱动单元包括纵向驱动的Z轴机构、竖向驱动的龙 门 机构和横向驱动的十字滑 块 机构；龙门机构、十字滑块机构和Z轴机构协同运作，带动工具头在不同方向上实现定点移动；所述传感单元包括横向检测 传感器 单元、竖向检测传感器单元、纵向检测传感器单元；所述控制单元包括控制板、控 制模 块和执行模块。本 发明 不需要人 力 即可完成多种农场工作，满足农场的运营需求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种远程可控式多功能耕管装置，设置在箱体（7）上，包括驱动单元，传感单元和控制单元，其特征在于：所述箱体（7）下面设有底座导轨（6），上面安装有工具箱（5），工具箱（5）上安装有种子盘（9）和可更换的工具头（8）；所述驱动单元包括纵向驱动的Z轴机构、竖向驱动的龙门机构和横向驱动的十字滑块机构；龙门机构、十字滑块机构和Z轴机构协同运作，带动工具头（8）在不同方向上实现定点移动；所述Z轴机构包括Z轴电机（1）、Z轴型材（2）、工具头（8）和丝杠（14），丝杠（14）穿过丝杠滑块（15）固定在十字滑块（10）上，Z轴型材（2）由滑轮（13）组成的左排轮和右排轮装卡在十字滑块（10）上，Z轴电机（1）和丝杠（14）间柔性连接， Z轴机构可以单独通过Z轴电机（1）带动丝杠（14）实现纵向移动；所述龙门机构由龙门柱（4）、龙门梁（12）、滑轮（13）、龙门轮板（17）和龙门角板（18）组成，通过滑轮（13）组成的上排轮和下排轮装卡在底座导轨（6）上，可以单独通过龙门柱电机（3）带动皮带（15）驱动；所述十字滑块机构包括十字滑块（10）、十字滑块电机（11）、滑轮（13）、丝杠滑块（15）、皮带（16）；十字滑块机构通过滑轮（13）组成的上排轮和下排轮装卡在龙门梁（12）上，由十字滑块电机（11）带动皮带（16）实现横向移动； |
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| 说明书全文 | 一种远程可控式多功能耕管装置技术领域背景技术[0002] 随着经济的发展，人们的生活水平普遍提高，绿色无公害果蔬在市场悄然走俏，越来越多的菜农投身到绿色果蔬的种植当中，观光采摘业也应运而生，其经济效益和社会效益均非常可观，因此相关的配套设施市场需求量也非常大。 [0003] 但是这种农场的配套设施在市面上没有集成化的生产，设施配套、产品开发、管理技术等方面还相对落后，农场相关的配套服务体系尚未建立健全。在针对农场种植农作物过程中发生病虫害以及在栽培技术、管理方式等方面的问题没有任何机构、组织对菜农进行培训或指导，使得菜农在农场种植农作物的过程中大多靠自身经验，导致很难达到预期效果。在观光农场上做到种植采摘，美观整洁一体，则需花费更多的人力、物力、财力，同时，对于开放式和半开放式农场来讲，花卉、果蔬受气候影响较大，不易管理，维护费用更高。 发明内容[0004] 本发明目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种远程可控式多功能耕管装置，不需要人力即可完成多种农场工作，满足农场的运营需求。 [0005] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种远程可控式多功能耕管装置，设置在箱体上，包括驱动单元，传感单元和控制单元，所述箱体下面设有底座导轨，上面安装有工具箱，工具箱上安装有种子盘和可更换的工具头；所述驱动单元包括纵向驱动的Z轴机构、竖向驱动的龙门机构和横向驱动的十字滑块机构；龙门机构、十字滑块机构和Z轴机构协同运作，带动工具头在不同方向上实现定点移动；所述Z轴机构包括Z轴电机、Z轴型材、工具头和丝杠，丝杠穿过丝杠滑块固定在十字滑块上，Z轴型材由滑轮组成的左排轮和右排轮装卡在十字滑块上，Z轴电机和丝杠间柔性连接， Z轴机构可以单独通过Z轴电机带动丝杠实现纵向移动；所述龙门机构由龙门柱、龙门梁、滑轮、龙门轮板和龙门角板组成，通过滑轮组成的上排轮和下排轮装卡在底座导轨上，可以单独通过龙门柱电机带动皮带驱动；所述十字滑块机构包括十字滑块、十字滑块电机、滑轮、丝杠滑块、皮带；十字滑块机构通过滑轮组成的上排轮和下排轮装卡在龙门梁上，由十字滑块电机带动皮带实现横向移动； 所述传感单元包括横向检测传感器单元、竖向检测传感器单元、纵向检测传感器单元，所述横向检测传感器单元设置在所述龙门梁上，所述竖向检测传感器单元设置在所述底座导轨上，所述纵向检测传感器单元设置在Z轴型材上； 所述控制单元包括控制板，用于采集所述传感器单元信号的信号采集模块，用于识别功能头的识别模块，用于接收远端指令的无线模块，用于实现三自由度运动的控制模块和用于执行远端指令的执行模块。 [0006] 进一步地，所述工具头安装在Z轴型材底端，工具头的自主更换通过Z轴电机带动丝杠实现；Z轴电机固定在Z轴型材顶端，丝杠穿过固定在十字滑块上的丝杠滑块与Z轴电机柔性连接，由Z轴电机驱动丝杠带动整个Z轴纵向移动。 [0008] 进一步地，所述工具头（8）连接有采用继电器模块控制的水泵、气泵或/和摄像头。 [0009] 进一步地，所述工具箱内设有与工具头配合使用的功能头。 [0010] 进一步地，所述的十字滑块安装在龙门梁上，由安装在十字滑块上的步进电机带动皮带运动。 [0011] 进一步地，所述龙门机构安装在底座导轨上，由安装在龙门柱上的步进电机带动皮带运动。 [0012] 进一步地，所述Z轴电机、龙门柱电机和十字滑块电机为步进电机。 [0013] 进一步地，所述控制板设置在龙门梁上，采集所述传感器单元的信号，控制Z轴电机、龙门柱电机和十字滑块电机，协同运作，控制耕管装置顺利完成远端指令。 [0014] 进一步地，所述传感器均为位置传感器。 [0015] 有益效果是：1、本发明不仅能实现农场里播种、浇水等基本操作，也可完成除草、测量土壤湿度、喷洒营养液、犁地等复杂的田间劳作，其运动框架由底座导轨、龙门机构、十字滑块机构和Z轴机构组成，电机、皮带和丝杠协同运作确保机构的精确运动及精准定点。其功能实现由不同的工具头完成，在执行不同工作指令时只需自主更换相应的工作头，便可以完成不同的工作，满足农场的运营需求。本发明简单实用，能有效的提高农场的经济效益，降低人的劳动强度，并提高农场产量。 [0016] 2、本发明通过控制系统控制三个机构间的协同运动，使耕管装置按远端指令顺利地实现功能头的选取更换并达到空间内的定点移动；在执行指令时，对每一指令所对应的动作进行纠正，各模块间独立工作互不干扰，从而实现耕地，播种，浇水，除草等功能。附图说明 [0017] 图1为本发明远程可控式多功能耕管装置的结构主视图；图2为本发明远程可控式多功能耕管装置的工具头结构主视图； 图3为本发明远程可控式多功能耕管装置的十字滑块结构主视图； 图4为本发明远程可控式多功能耕管装置的龙门机构结构主视图； 图5为本发明远程可控式多功能耕管装置的控制系统图； 图中标记是：1、Z轴电机，2、Z轴型材，3、龙门柱电机，4、龙门柱，5、工具箱，6、底座导轨， 7、箱体，8、工具头，9、种子盘，10、十字滑块，11、十字滑块电机，12、龙门梁，13、滑轮，14、丝杠，15、丝杠滑块，16、皮带，17、龙门轮板，18、龙门角板。 具体实施方式[0018] 如图所示，一种远程可控式多功能耕管装置，设置在箱体7上，包括驱动单元，传感单元和控制单元；所述箱体7下面设有底座导轨6，上面安装有工具箱5，工具箱5上安装有种子盘9和可更换的工具头8；所述驱动单元包括纵向（Z方向）驱动的Z轴机构、竖向（Y方向）驱动的龙门机构和横向（X方向）驱动的十字滑块机构；龙门机构、十字滑块机构和Z轴机构协同运作，带动工具头8在不同方向上实现定点移动；所述Z轴机构包括Z轴电机1、Z轴型材2、工具头8和丝杠14，丝杠14穿过丝杠滑块15固定在十字滑块10上，Z轴型材2由滑轮13组成的左排轮和右排轮装卡在十字滑块10上，Z轴电机1和丝杠14间柔性连接， Z轴机构可以单独通过Z轴电机1带动丝杠14实现纵向移动；所述龙门机构由龙门柱4、龙门梁12、滑轮13、龙门轮板17和龙门角板18组成，通过滑轮13组成的上排轮和下排轮装卡在底座导轨6上，可以单独通过龙门柱电机3带动皮带15驱动；所述十字滑块机构包括十字滑块10、十字滑块电机11、滑轮13、丝杠滑块15、皮带16；十字滑块机构通过滑轮13组成的上排轮和下排轮装卡在龙门梁12上，由十字滑块电机11带动皮带16实现横向移动； 进一步地，所述传感单元包括横向检测传感器单元、竖向检测传感器单元、纵向检测传感器单元，所述横向检测传感器单元设置在所述龙门梁12上，所述竖向检测传感器单元设置在所述底座导轨6上，所述纵向检测传感器单元设置在Z轴型材2上； 进一步地，所述控制单元包括控制板，用于采集所述传感器单元信号的信号采集模块，用于识别功能头的识别模块，用于接收远端指令的无线模块，用于实现三自由度运动的控制模块和用于执行远端指令的执行模块。 [0019] 进一步地，所述工具头8安装在Z轴型材2底端，工具头8的自主更换通过Z轴电机1带动丝杠14实现；Z轴电机1固定在Z轴型材2顶端，丝杠14穿过固定在十字滑块10上的丝杠滑块16与Z轴电机1柔性连接，由Z轴电机1驱动丝杠14带动整个Z轴纵向移动。其速度可以根据不同的功能需求通过控制电机的转速、扭矩大小随意变动，达到一机多用的效果。 [0020] 进一步地，所述工具头8为除草工具头、测量土壤湿度工具头、播种工具头、浇水工具头或犁地工具头。能在不同的功能需求下更换不同的工具头，完成工作过程，但不仅仅为这几种，根据其他功能设计的工具头也在权利要求范围内。 [0021] 进一步地，所述工具头（8）连接有采用继电器模块控制的水泵、气泵或/和摄像头。进一步地，所述工具箱5内设有与工具头8配合使用的功能头。 [0022] 进一步地，所述的十字滑块安装在龙门梁12上，由安装在十字滑块11上的步进电机带动皮带运动。 [0024] 进一步地，所述Z轴电机1、龙门柱电机3和十字滑块电机11为步进电机。但其驱动方式不仅仅为电机驱动，也可为链轮链条驱动，齿轮齿条驱动，油缸或气缸驱动等驱动方式。 [0025] 进一步地，所述控制板设置在龙门梁12上，采集所述传感器单元的信号，控制Z轴电机1、龙门柱电机3和十字滑块电机11，协同运作，控制耕管装置顺利完成远端指令。 [0026] 进一步地，所述传感器均为位置传感器。 [0027] 本发明耕管装置在执行其部分工作内容时所述机构间的配合如下：播种时，龙门机构带动十字滑块机构和Z轴机构移动到工具箱5上方，由Z轴机构带动工具头纵向移动实现工具头的选取，选取播种头后移动到种子盘9上方吸附种子，再由三个机构配合移动到所需播种位置，完成播种工作。在此操作中配套的气泵会在取种和取种后的整个运动过程中吸气，播种时吹气，确保播种能够顺利完成。 [0028] 浇水时，龙门机构带动十字滑块机构和Z轴机构移动到工具箱5上方，由Z轴机构带动工具头纵向移动实现工具头的选取，选取花洒后移动到所需浇水位置正上方，配套的水泵根据浇水量确定打开时长，完成浇水工作。 [0029] 除草时，所述机器视觉识别先对平面内的作物进行识别标记，由控制系统处理后，所述龙门机构带动十字滑块机构和Z轴机构移动到工具箱5上方，由Z轴机构带动工具头纵向移动实现工具头的选取，选取喷头后移动到标记物正上方，实现定点定量喷药。 [0030] 本发明不仅能实现农场里播种、浇水等基本操作，也可完成除草、测量土壤湿度、喷洒营养液、犁地等复杂的田间劳作，其运动框架由底座导轨、龙门机构、十字滑块机构和Z轴机构组成，电机、皮带和丝杠协同运作确保机构的精确运动及精准定点。其功能实现由不同的工具头完成，在执行不同工作指令时只需自主更换相应的工作头，便可以完成不同的工作。 [0031] 综上所述，本发明揭示的远程可控式多功能耕管装置，通过控制系统控制耕管装置，将独立的各个模块协同运作起来，确保执行过程的准确度和可靠度；将电机作业平台和远端控制平台有机的结合在一起，实现远程可控，降低人的劳动强度，提高了工作效率，从而填补市场上该类农机具的空白。 |
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