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一种用于作物生长的分层调配智能培土设备及其工作方法

阅读:140发布:2021-06-15

专利汇可以提供一种用于作物生长的分层调配智能培土设备及其工作方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种用于作物生长的分层调配智能培土设备及其工作方法,车体的内部划分为传送间以及处理间,传送间以及处理间之间设置有传送装置,传送装置构成横向传送通道;传送间包括纵向传送通道以及液压升降梯,液压升降梯包括设置于其上方的卸土板;处理间包括第一碎土装置、第二碎土装置以及排土装置,第一碎土装置设置于第二碎土装置的上方且包括若干第一转动轴,第一转动轴上设置有间隔第一预设距离的刀片,第二碎土装置包括若干第二转动轴,第二转动轴上设置有间隔第二预设距离的刀片,第二预设距离小于第一预设距离;电动铲斗通过翻斗装置与车体相连,能够在培土过程中将作物根系上方的 土壤 进行分层调配,将 肥料 的利用率提升至最大化。,下面是一种用于作物生长的分层调配智能培土设备及其工作方法专利的具体信息内容。

1.一种用于作物生长的分层调配智能培土设备,包括培土机构以及控制机构,其特征在于,所述培土机构包括:
车体(1),所述车体(1)的内部划分为两个相互连通的半封闭空间,分别为传送间(2)以及处理间(3),在所述传送间(2)以及所述处理间(3)之间设置有传送装置(4),所述传送装置(4)的输入端设置于所述传送间(2)上方边缘位置,且其输出端设置于所述处理间(3)的上方中央位置,所述传送装置(4)构成横向传送通道,用于将土壤从所述传送间(2)转移至所述处理间(3)内,所述横向传送通道的顶部设置有若干升降式电动夹爪(5),所述电动夹爪(5)用于挑除土壤中的固体杂质,所述横向传送通道的左右两侧设置有若干与所述电动夹爪(5)对应的电动窗口(6),所述电动窗口(6)用于抛出固体杂质;
所述传送间(2)包括纵向传送通道以及液压升降梯(7),所述纵向传送通道的侧面设置有电动进料口(8),所述电动进料口(8)用于接收土壤,所述液压升降梯(7)设置于所述电动进料口(8)的下方,且其最大上升高度大于或等于所述纵向传送通道的高度,所述液压升降梯(7)包括设置于其上方的卸土板(9),所述卸土板(9)通过翻转装置(10)与所述液压升降梯(7)的边缘相连,且相连处位于所述传送间(2)靠近所述处理间(3)的一端,所述卸土板(9)设置为球缺状,且内置有振动模(11),所述振动模块(11)用于初步将土壤的状态从块状转化为松散状;
所述处理间(3)包括第一碎土装置(12)、第二碎土装置(13)以及排土装置(14),所述第一碎土装置(12)设置于所述第二碎土装置(13)的上方且包括若干第一转动轴(15),所述第一转动轴(15)上设置有若干刀片,各刀片间隔第一预设距离,所述第二碎土装置(13)包括若干第二转动轴(16),所述第二转动轴(16)上设置有若干刀片,各刀片间隔第二预设距离,所述第二预设距离小于所述第一预设距离,所述第一转动轴(15)的外壳下方设置有储料盒(17),所述储料盒(17)位于两两刀片之间,所述储料盒(17)内存储有机肥,且其下方设置有第一电控(18),所述第一电控阀门(18)用于释放有机肥,所述排土装置(14)与所述电动进料口(8)设置于同侧;
电动铲斗(19),设置于所述传送间(2)的下方且与所述电动进料口(8)位于同侧,所述电动铲斗(19)通过翻斗装置(20)与所述车体(1)相连,所述翻斗装置(20)用于向上翻转所述电动铲斗(19);
摄像装置(21),设置于所述车体(1)的外侧,用于获取所述车体(1)周围环境;
小型履带式行走装置(22),设置于所述车体(1)的下方,用于驱动所述车体(1)移动;
所述控制机构包括:
处理器(23),用于分析作物品种、作物生长形态以及土壤状态,并与所述摄像装置(21)连接;
驱动装置(24),所述驱动装置(24)分别与所述传送装置(4)、所述电动夹爪(5)、所述电动窗口(6)、所述液压升降梯(7)、所述电动进料口(8)、所述翻转装置(10)、所述振动模块(11)、所述第一碎土装置(12)、所述第二碎土装置(13)、所述第一电控阀门(18)、所述翻斗装置(20)以及所述行走装置(22)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于作物生长的分层调配智能培土设备,其特征在于:所述车体(1)还包括吸土装置,所述吸土装置包括输送管道(25)以及驱动电机(26),所述输送管道(25)的输出端与所述传送装置(4)输入端处的电动窗口(6)密封连接,所述输送管道(25)的输入端设置有旋转切割装置(27),所述旋转切割装置(27)的直径与所述输送管道(25)的直径相等,所述驱动电机(26)以及所述旋转切割装置(27)分别与所述驱动装置(24)连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于作物生长的分层调配智能培土设备,其特征在于:所述传送间(2)还包括土壤检测装置(28),所述土壤检测装置(28)设置于所述液压升降梯(7)的上方,且其高度大于或等于所述液压升降梯(7)的最大上升高度,所述土壤检测装置(28)包括取样臂(29)以及检验室(30),所述取样臂(29)与所述驱动装置(24)连接,用于从所述卸土板(9)内获取土壤样本并将其转移至所述检验室(30)内,所述土壤检测装置(28)与所述处理器(23)连接,用于检测土壤样本成分并将检测数据发送给所述处理器(23)。
4.根据权利要求3所述的一种用于作物生长的分层调配智能培土设备,其特征在于:所述处理间(3)还包括调配装置,所述调配装置设置于所述第一碎土装置(12)与所述第二碎土装置(13)之间,且包括储料箱(31)、储箱(32)以及调配箱(33),所述储料箱(31)内分隔为若干横向并列的独立储料单元,各储料单元内存储含不同元素的肥料,所述储料箱(31)设置于所述调配箱(33)的上方,且各储料单元的底部设置有与所述调配箱(33)连通的第二电控阀门(34),所述第二电控阀门(34)与所述驱动装置(24)连接,所述储水箱(32)与所述储料箱(31)并列,且包括与所述调配箱(33)连通的输水导管(35)以及内置于所述输水导管(35)的第三电控阀门(36),所述第三电控阀门(36)与所述驱动装置(24)连接,所述调配箱(33)包括内置的搅拌装置(37)以及喷料装置(38),所述搅拌装置(37)与所述喷料装置(38)分别与所述驱动装置(24)连接,所述搅拌装置(37)用于充分混合肥料与水,所述喷料装置(38)用于向所述第二碎土装置(13)喷射混合肥料。
5.根据权利要求4所述的一种用于作物生长的分层调配智能培土设备,其特征在于:所述横向传送通道还包括播种装置(39),所述播种装置(39)设置于所述第二碎土装置(13)的下方,且其内存储有不同种类的作物种子,所述播种装置(39)包括弹射装置(40),所述弹射装置(40)与所述驱动装置(24)连接,用于弹射出作物种子。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于作物生长的分层调配智能培土设备的工作方法,其特征在于:包括以下工作步骤:
设置预设作物,所述摄像装置(21)获取所述车体(1)周围环境并将拍摄影像发送给所述处理器(23);
所述处理器(23)判断所述拍摄影像中是否存在所述预设作物;
若是,所述处理器(23)分析所述预设作物的生长形态以及所述生长状态对应的土壤深度,并向所述驱动装置(24)输出挖土信号,所述驱动装置(24)驱动所述翻斗装置(20)启动,所述翻斗装置(20)带动所述电动铲斗(19)将所述预设作物根系上方的土壤转移至所述卸土板(9)上;
所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出振动信号,所述驱动装置(24)驱动所述振动模块(11)启动;
所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出上升信号,所述驱动装置(24)驱动所述液压升降梯(7)上升至与所述传送装置(4)齐平位置;
所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出卸土信号,所述驱动装置(24)驱动所述翻转装置(10)旋转90度;
所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出传送信号,所述驱动装置(24)驱动所述传送装置(4)启动;
所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出第一碎土信号,所述驱动装置(24)驱动所述第一碎土装置(12)启动;
所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出第一开启信号,所述驱动装置(24)驱动所述第一电控阀门(18)开启预设时间;
所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出第二碎土信号,所述驱动装置(24)驱动所述第二碎土装置(13)启动;
所述处理器(23)判断所述预设作物的根系是否露出地面;
若是,停止挖土,所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出排土信号,所述驱动装置(24)驱动所述排土装置(14)将土壤推积在所述预设作物的根系上方。
7.根据权利要求6所述的一种用于作物生长的分层调配智能培土设备的工作方法,其特征在于:还包括:
所述处理器(23)根据所述拍摄影像判断所述预设作物根系周围是否存在散状土壤;
若是,所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出吸土信号,所述驱动装置(24)驱动所述驱动电机(26)以及旋转切割装置(27)启动,所述旋转切割装置(27)移动至所述散状土壤上,所述吸土装置将所述散状土壤转移至所述传送装置(4)上。
8.根据权利要求6所述的一种用于作物生长的分层调配智能培土设备的工作方法,其特征在于:所述驱动装置(24)驱动所述液压升降梯(7)上升至与所述传送装置(4)齐平位置还包括:
所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出取样信号,所述取样臂(29)从所述卸土板(9)内获取土壤样本并将其转移至检验室(30)内;
所述土壤检测装置(28)检测所述检验室(30)内土壤样本成分并将检测数据发送给所述处理器(23)。
9.根据权利要求8所述的一种用于作物生长的分层调配智能培土设备的工作方法,其特征在于:还包括:
所述处理器(23)根据所述拍摄影像分析预设作物的品种以及生长状态,并分析与所述品种以及生长状态对应的所需养分;
所述处理器(23)根据所述检测数据判断土壤是否满足所述所需养分;
若否,所述处理器(23)提取出所述土壤中缺少的元素,并在所述储料箱(31)中提取出含有所述元素的肥料,所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出第二开启信号,所述驱动装置(24)驱动与所述肥料对应的第二电控阀门(34)开启;
所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出第三开启信号,所述驱动装置(24)驱动第三电动阀门开启;
所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出搅拌信号,所述驱动装置(24)驱动所述搅拌装置(37)启动;
当第一碎土装置(12)启动时,喷料装置(38)替代储料盒(17),所述处理器(23)向所述驱动装置(24)输出喷射信号,所述驱动装置(24)驱动所述喷料装置(38)启动,所述喷料装置(38)将混合肥料喷射在落于第二碎土装置(13)的土壤上,且每隔预设时间喷射一次。
10.根据权利要求6所述的一种用于作物生长的分层调配智能培土设备的工作方法,其特征在于:当所述培土设备用于播种时还包括:
将作物种植位置处的土壤进行碎化处理,将所述电动铲斗(19)挖掘的土壤分为两部分;先通过所述第一碎土装置(12)以及所述第二碎土装置(13)将第一部分土壤碎化完成,启动弹射装置(40),所述弹射装置(40)将作物种子弹射入第一部分土壤中,所述排土装置(14)将第一部分土壤排放至种植位置;
再通过所述第一碎土装置(12)以及所述第二碎土装置(13)将第二部分土壤碎化完成,启动排土装置(14)将第二部分土壤堆积在第一部分土壤上方。

说明书全文

一种用于作物生长的分层调配智能培土设备及其工作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及培土设备领域,特别涉及一种用于作物生长的分层调配智能培土设备及其工作方法。

背景技术

[0002] 培土是作物生长管理的一道主要工序,并且大部分作物在生长期需要多次培土。作物在土壤中的生长位置并不固定,且每株作物的生长形态不尽相同,工人在进行培土时,劳动量巨大,且蹲坐姿势对身体损耗较大,长期劳作易积攒疾病,目前,部分地区已启用机械产品取代人工为作物培土,但是机械作业质量较差,容易挖伤作物,无法像人工一样准确分辨土大小,因此,在培土时将较大土块覆盖在作物根系上方,可能造成两种严重后果,其一,大土块会砸伤作物,其二,当地表不平或遭受外时,大土块会滚离作物,导致土壤根系上方缺少必要土壤,往往还需要人工进行后期加工才能达到培土效果。
[0003] 此外,培土时一般伴随着施肥,目前存在两张共存方法,其一,培土完毕后再在土壤上方抛洒肥料,该种方法使得位于土壤上层的肥料无法得到充分利用,且下层土壤只能接收到部分肥料;其二,在土壤与肥料混合均匀后在覆盖在作物根系上,该种方法可以使得下层土壤及时得到肥料养分,但是与上层土壤混合的肥料仍会产生浪费。

发明内容

[0004] 发明目的:为了克服背景技术中的缺点,本发明实施例提供了一种用于作物生长的分层调配智能培土设备及其工作方法,能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。
[0005] 技术方案:一种用于作物生长的分层调配智能培土设备,包括培土机构以及控制机构,所述培土机构包括:
车体,所述车体的内部划分为两个相互连通的半封闭空间,分别为传送间以及处理间,在所述传送间以及所述处理间之间设置有传送装置,所述传送装置的输入端设置于所述传送间上方边缘位置,且其输出端设置于所述处理间的上方中央位置,所述传送装置构成横向传送通道,用于将土壤从所述传送间转移至所述处理间内,所述横向传送通道的顶部设置有若干升降式电动夹爪,所述电动夹爪用于挑除土壤中的固体杂质,所述横向传送通道的左右两侧设置有若干与所述电动夹爪对应的电动窗口,所述电动窗口用于抛出固体杂质;
所述传送间包括纵向传送通道以及液压升降梯,所述纵向传送通道的侧面设置有电动进料口,所述电动进料口用于接收土壤,所述液压升降梯设置于所述电动进料口的下方,且其最大上升高度大于或等于所述纵向传送通道的高度,所述液压升降梯包括设置于其上方的卸土板,所述卸土板通过翻转装置与所述液压升降梯的边缘相连,且相连处位于所述传送间靠近所述处理间的一端,所述卸土板设置为球缺状,且内置有振动模块,所述振动模块用于初步将土壤的状态从块状转化为松散状;
所述处理间包括第一碎土装置、第二碎土装置以及排土装置,所述第一碎土装置设置于所述第二碎土装置的上方且包括若干第一转动轴,所述第一转动轴上设置有若干刀片,各刀片间隔第一预设距离,所述第二碎土装置包括若干第二转动轴,所述第二转动轴上设置有若干刀片,各刀片间隔第二预设距离,所述第二预设距离小于所述第一预设距离,所述第一转动轴的外壳下方设置有储料盒,所述储料盒位于两两刀片之间,所述储料盒内存储有机肥,且其下方设置有第一电控,所述第一电控阀门用于释放有机肥,所述排土装置与所述电动进料口设置于同侧;
电动铲斗,设置于所述传送间的下方且与所述电动进料口位于同侧,所述电动铲斗通过翻斗装置与所述车体相连,所述翻斗装置用于向上翻转所述电动铲斗;
摄像装置,设置于所述车体的外侧,用于获取所述车体周围环境;
小型履带式行走装置,设置于所述车体的下方,用于驱动所述车体移动;
所述控制机构包括:
处理器,用于分析作物品种、作物生长形态以及土壤状态,并与所述摄像装置连接;
驱动装置,所述驱动装置分别与所述传送装置、所述电动夹爪、所述电动窗口、所述液压升降梯、所述电动进料口、所述翻转装置、所述振动模块、所述第一碎土装置、所述第二碎土装置、所述第一电控阀门、所述翻斗装置以及所述行走装置连接。
[0006] 作为本发明的一种优选方式,所述车体还包括吸土装置,所述吸土装置包括输送管道以及驱动电机,所述输送管道的输出端与所述传送装置输入端处的电动窗口密封连接,所述输送管道的输入端设置有旋转切割装置,所述旋转切割装置的直径与所述输送管道的直径相等,所述驱动电机以及所述旋转切割装置分别与所述驱动装置连接。
[0007] 作为本发明的一种优选方式,所述传送间还包括土壤检测装置,所述土壤检测装置设置于所述液压升降梯的上方,且其高度大于或等于所述液压升降梯的最大上升高度,所述土壤检测装置包括取样臂以及检验室,所述取样臂与所述驱动装置连接,用于从所述卸土板内获取土壤样本并将其转移至所述检验室内,所述土壤检测装置与所述处理器连接,用于检测土壤样本成分并将检测数据发送给所述处理器。
[0008] 作为本发明的一种优选方式,所述处理间还包括调配装置,所述调配装置设置于所述第一碎土装置与所述第二碎土装置之间,且包括储料箱、储箱以及调配箱,所述储料箱内分隔为若干横向并列的独立储料单元,各储料单元内存储含不同元素的肥料,所述储料箱设置于所述调配箱的上方,且各储料单元的底部设置有与所述调配箱连通的第二电控阀门,所述第二电控阀门与所述驱动装置连接,所述储水箱与所述储料箱并列,且包括与所述调配箱连通的输水导管以及内置于所述输水导管的第三电控阀门,所述第三电控阀门与所述驱动装置连接,所述调配箱包括内置的搅拌装置以及喷料装置,所述搅拌装置与所述喷料装置分别与所述驱动装置连接,所述搅拌装置用于充分混合肥料与水,所述喷料装置用于向所述第二碎土装置喷射混合肥料。
[0009] 作为本发明的一种优选方式,所述横向传送通道还包括播种装置,所述播种装置设置于所述第二碎土装置的下方,且其内存储有不同种类的作物种子,所述播种装置包括弹射装置,所述弹射装置与所述驱动装置连接,用于弹射出作物种子。
[0010] 一种用于作物生长的分层调配智能培土设备的工作方法,包括以下工作步骤:设置预设作物,所述摄像装置获取所述车体周围环境并将拍摄影像发送给所述处理器;
所述处理器判断所述拍摄影像中是否存在所述预设作物;
若是,所述处理器分析所述预设作物的生长形态以及所述生长状态对应的土壤深度,并向所述驱动装置输出挖土信号,所述驱动装置驱动所述翻斗装置启动,所述翻斗装置带动所述电动铲斗将所述预设作物根系上方的土壤转移至所述卸土板上;
所述处理器向所述驱动装置输出振动信号,所述驱动装置驱动所述振动模块启动;
所述处理器向所述驱动装置输出上升信号,所述驱动装置驱动所述液压升降梯上升至与所述传送装置齐平位置;
所述处理器向所述驱动装置输出卸土信号,所述驱动装置驱动所述翻转装置旋转90度;
所述处理器向所述驱动装置输出传送信号,所述驱动装置驱动所述传送装置启动;
所述处理器向所述驱动装置输出第一碎土信号,所述驱动装置驱动所述第一碎土装置启动;
所述处理器向所述驱动装置输出第一开启信号,所述驱动装置驱动所述第一电控阀门开启预设时间;
所述处理器向所述驱动装置输出第二碎土信号,所述驱动装置驱动所述第二碎土装置启动;
所述处理器判断所述预设作物的根系是否露出地面;
若是,停止挖土,所述处理器向所述驱动装置输出排土信号,所述驱动装置驱动所述排土装置将土壤推积在所述预设作物的根系上方。
[0011] 作为本发明的一种优选方式,还包括;所述处理器根据所述拍摄影像判断所述预设作物根系周围是否存在散状土壤;
若是,所述处理器向所述驱动装置输出吸土信号,所述驱动装置驱动所述驱动电机以及旋转切割装置启动,所述旋转切割装置移动至所述散状土壤上,所述吸土装置将所述散状土壤转移至所述传送装置上。
[0012] 作为本发明的一种优选方式,所述驱动装置驱动所述液压升降梯上升至与所述传送装置齐平位置还包括:所述处理器向所述驱动装置输出取样信号,所述取样臂从所述卸土板内获取土壤样本并将其转移至检验室内;
所述土壤检测装置检测所述检验室内土壤样本成分并将检测数据发送给所述处理器。
[0013] 作为本发明的一种优选方式,还包括:所述处理器根据所述拍摄影像分析预设作物的品种以及生长状态,并分析与所述品种以及生长状态对应的所需养分;
所述处理器根据所述检测数据判断土壤是否满足所述所需养分;
若否,所述处理器提取出所述土壤中缺少的元素,并在所述储料箱中提取出含有所述元素的肥料,所述处理器向所述驱动装置输出第二开启信号,所述驱动装置驱动与所述肥料对应的第二电控阀门开启;
所述处理器向所述驱动装置输出第三开启信号,所述驱动装置驱动第三电动阀门开启;
所述处理器向所述驱动装置输出搅拌信号,所述驱动装置驱动所述搅拌装置启动;
当第一碎土装置启动时,喷料装置替代储料盒,所述处理器向所述驱动装置输出喷射信号,所述驱动装置驱动所述喷料装置启动,所述喷料装置将混合肥料喷射在落于第二碎土装置的土壤上,且每隔预设时间喷射一次。
[0014] 作为本发明的一种优选方式,当所述培土设备用于播种时还包括:将作物种植位置处的土壤进行碎化处理,将所述电动铲斗挖掘的土壤分为两部分;先通过所述第一碎土装置以及所述第二碎土装置将第一部分土壤碎化完成,启动弹射装置,所述弹射装置将作物种子弹射入第一部分土壤中,所述排土装置将第一部分土壤排放至种植位置;
再通过所述第一碎土装置以及所述第二碎土装置将第二部分土壤碎化完成,启动排土装置将第二部分土壤堆积在第一部分土壤上方。
[0015] 本发明实现以下有益效果:1、本发明将作物根系上方及其周围的土壤全部回收处理再分配,电动铲斗与摄像装置配合挖土,避免挖伤作物根系,液压升降梯将回收的土壤转移至传送装置上,传送装置将土壤传送至处理间,第一碎土装置将土壤初步碎化后,通过设置于其外壳下方的储料盒释放有机肥,有机肥与初步碎化后的土壤混合后掉落至第二碎土装置,土壤从第一碎土装置进入到第二碎土装置的时间间隔以及土壤在第一碎土装置中停留的时间足够使得土壤分批次进入第二碎土装置中,储料盒的第一电控阀门开启预设时间后自动关闭,即有机肥仅会作用于第一批土壤,并且第一批土壤将第一时间排出,完成土壤的分层调配,在培土的同时将肥料集中作用于作物根系上方的中间土壤层,即不会影响根系的土壤深度,又能提高肥料的使用率。
[0016] 2、电动铲斗将土壤转移至液压升降梯上的卸土板上,所述卸土板设置为球缺状,且内置有振动模块,在液压式升降梯上升过程中,所述振动模块将卸土板内的土壤初步转化为散状,横向传送通道内设置有升降式电动夹爪,当散状土壤中存在固体杂质时,所述电动夹爪可将所述固体杂质从土壤中挑出。
[0017] 3、纵向传送通道内设置有土壤检测装置,当液压升降梯上升至最大高度时,取样臂从卸土板内获取土壤样本并转移至检验室内,处理器分析土壤缺少的元素,当第一碎土装置向下释放初步碎化的土壤时,调配装置配制混合肥料,当土壤掉落至第二碎土装置上的,喷料装置将混合农药喷射于第二碎土装置上,且所述喷料装置每隔预设时间喷射一次,即当所述喷料装置喷射一次后,被喷有混合肥料的土壤直接推积于预设作物根系上方,未被喷有混合肥料的土壤再继续推积在上方,以此将混合肥料控制在中间层内,提高混合肥料的利用率。附图说明
[0018] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并于说明书一起用于解释本公开的原理。
[0019] 图1为本发明提供的培土设备内部结构示意图。
[0020] 图2为本发明提供的培土设备外部结构示意图。
[0021] 图3为本发明提供的土壤检测装置结构示意图。
[0022] 图4为本发明提供的第一碎土装置结构示意图。
[0023] 图5为本发明提供的调配装置结构示意图。
[0024] 图6为本发明提供的播种装置结构示意图。
[0025] 图7为本发明提供的土壤在车体内传送示意图。
[0026] 图8为本发明提供的培土覆盖示意图。
[0027] 图9为本发明提供的处理器连接示意图。

具体实施方式

[0028] 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。
[0029] 实施例一如图1-9所示,本实施例提供一种用于作物生长的分层调配智能培土设备,包括培土机构以及控制机构。
[0030] 培土机构包括:车体1,车体1的内部划分为两个相互连通的半封闭空间,分别为传送间2以及处理间3,在传送间2以及处理间3之间设置有传送装置4,传送装置4的输入端设置于传送间2上方边缘位置,且其输出端设置于处理间3的上方中央位置,传送装置4构成横向传送通道,用于将土壤从传送间2转移至处理间3内,横向传送通道的顶部设置有若干升降式电动夹爪5,电动夹爪5用于挑除土壤中的固体杂质,横向传送通道的左右两侧设置有若干与电动夹爪5对应的电动窗口6,电动窗口6用于抛出固体杂质。
[0031] 传送间2包括纵向传送通道以及液压升降梯7,纵向传送通道的侧面设置有电动进料口8,电动进料口8用于接收土壤,液压升降梯7设置于电动进料口8的下方,且其最大上升高度大于或等于纵向传送通道的高度,液压升降梯7包括设置于其上方的卸土板9,卸土板9通过翻转装置10与液压升降梯7的边缘相连,且相连处位于传送间2靠近处理间3的一端,卸土板9设置为球缺状,且内置有振动模块11,振动模块11用于初步将土壤的状态从块状转化为松散状。
[0032] 处理间3包括第一碎土装置12、第二碎土装置13以及排土装置14,第一碎土装置12设置于第二碎土装置13的上方且包括若干第一转动轴15,第一转动轴15上设置有若干刀片,各刀片间隔第一预设距离,第二碎土装置13包括若干第二转动轴16,第二转动轴16上设置有若干刀片,各刀片间隔第二预设距离,第二预设距离小于第一预设距离,第一转动轴15的外壳下方设置有储料盒17,储料盒17位于两两刀片之间,储料盒17内存储有机肥,且其下方设置有第一电控阀门18,第一电控阀门18用于释放有机肥,排土装置14与电动进料口8设置于同侧。
[0033] 电动铲斗19,设置于传送间2的下方且与电动进料口8位于同侧,电动铲斗19通过翻斗装置20与车体1相连,翻斗装置20用于向上翻转电动铲斗19。
[0034] 摄像装置21,设置于车体1的外侧,用于获取车体1周围环境。
[0035] 小型履带式行走装置22,设置于车体1的下方,用于驱动车体1移动。控制机构包括:处理器23,用于分析作物品种、作物生长形态以及土壤状态,并与摄像装置21连接。
[0036] 驱动装置24,驱动装置24分别与传送装置4、电动夹爪5、电动窗口6、液压升降梯7、电动进料口8、翻转装置10、振动模块11、第一碎土装置12、第二碎土装置13、第一电控阀门18、翻斗装置20以及行走装置22连接。
[0037] 车体1还包括吸土装置,吸土装置包括输送管道25以及驱动电机26,输送管道25的输出端与传送装置4输入端处的电动窗口6密封连接,输送管道25的输入端设置有旋转切割装置27,旋转切割装置27的直径与输送管道25的直径相等,驱动电机26以及旋转切割装置27分别与驱动装置24连接。
[0038] 传送间2还包括土壤检测装置28,土壤检测装置28设置于液压升降梯7的上方,且其高度大于或等于液压升降梯7的最大上升高度,土壤检测装置28包括取样臂29以及检验室30,取样臂29与驱动装置24连接,用于从卸土板9内获取土壤样本并将其转移至检验室30内,土壤检测装置28与处理器23连接,用于检测土壤样本成分并将检测数据发送给处理器23。
[0039] 处理间3还包括调配装置,调配装置设置于第一碎土装置12与第二碎土装置13之间,且包括储料箱31、储水箱32以及调配箱33,储料箱31内分隔为若干横向并列的独立储料单元,各储料单元内存储含不同元素的肥料,储料箱31设置于调配箱33的上方,且各储料单元的底部设置有与调配箱33连通的第二电控阀门34,第二电控阀门34与驱动装置24连接,储水箱32与储料箱31并列,且包括与调配箱33连通的输水导管35以及内置于输水导管35的第三电控阀门36,第三电控阀门36与驱动装置24连接,调配箱33包括内置的搅拌装置37以及喷料装置38,搅拌装置37与喷料装置38分别与驱动装置24连接,搅拌装置37用于充分混合肥料与水,喷料装置38用于向第二碎土装置13喷射混合肥料。
[0040] 横向传送通道还包括播种装置39,播种装置39设置于第二碎土装置13的下方,且其内存储有不同种类的作物种子,播种装置39包括弹射装置40,弹射装置40与驱动装置24连接,用于弹射出作物种子。
[0041] 具体地,培土机构包括车体1、电动铲斗19、摄像装置21以及小型履带式行走装置22,车体1包括传送间2、处理间3、传送装置4、升降式电动夹爪5、电动窗口6、吸土装置、播种装置39以及弹射装置40,传送间2包括液压升降梯7、电动进料口8、土壤检测装置28、取样臂
29以及检验室30,液压升降梯7包括卸土板9、翻转装置10以及振动模块11,处理间3包括第一碎土装置12、第二碎土装置13、排土装置14以及调配装置,第一碎土装置12包括储料盒17以及第一电控阀门18,调配装置包括储料箱31、储水箱32、调配箱33、第二电控阀门34、第三电控阀门36、搅拌装置37以及喷料装置38,吸土装置包括输送管道25、驱动电机26以及旋转切割装置27,电动铲斗19包括翻斗装置20,控制机构包括处理器23以及驱动装置24。
[0042] 其中,培土设备具备自动化培土以及播种功能,控制机构还包括定位装置以及导航装置,定位装置以及导航装置分别与处理器23连接,定位装置用于获取车体1的位置信息并将位置信息发送给处理器23,导航装置用于生成车体1的移动路线并将移动路线发送给处理器23。
[0043] 车体1的前半部分设置有传送间2,车体1的后半部分设置为处理间3,传送装置4搭载于传送间2以及处理间3的上方,且仅具备单向传送功能,即从传送间2方向往处理间3方向传送,传送装置4包括第一卡夹以及第二卡夹,第一卡夹固定于传送间2的侧壁上,第二卡夹固定于处理间3的侧壁上。
[0044] 其中,第一卡夹直接设置于传送装置4的输入端,因此,传送装置4的输入端并未进入到传送间2的范围内,当传送间2内的液压升降梯7上升至最大上升高度时,卸土板9与传送装置4位于同一高度,第二卡夹与传送装置4的输出端保持一定距离,因此,传送装置4的输出端进入处理间3的范围内,上述距离的设定规则为:传送装置4的输出端位于处理间3上方中央位置。
[0045] 传送间2用于将土壤转移至处理间3。
[0046] 其中,本发明仅在车体1的一侧进行挖掘以及排土,可设置于车体1左侧或右侧,传送装置4的下方侧面设置有电动进料口8,电动进料口8与电动铲斗19以及液压升降梯7对应,电动铲斗19位于电动进料口8的正下方,液压升降梯7的卸土板9的顶端与电动进料口8的底端平齐。
[0047] 当电动铲斗19通过电动铲斗19向上翻起时,电动铲斗19将其内的土壤送入电动进料口8内,且恰好落于卸土板9内,液压升降梯7再将携带卸土板9上升,卸土板9内设置有固定底板以及活动底板,固定底板与活动底板通过振动模块11相连,当振动模块11启动时,活动底板随之振动,固定底板则保持不动,由于电动铲斗19挖掘的土壤可能存在块状与散状两种形态,振动模块11可将块状土壤振化呈散状。
[0048] 传送装置4构成一条横向传送通道,横向传送通道的顶部设置有与传送装置4对应的升降式电动夹爪5,升降式电动夹爪5通过预设的滑轨可前后左右移动,横向传送通道的左右两侧则设置有与电动夹爪5对应的电动窗口6,当电动夹爪5从传送装置4上的土壤中挑拣出固体杂质时,再将固体杂质从电动窗口6中抛出。
[0049] 处理间3内分为上下两层,上层为第一碎土装置12,下层为第二碎土装置13,第一碎土装置12直接接收从传送装置4上掉落下的土壤,第一碎土装置12包括一固定外壳,固定外壳的两端分别与处理间3的前后壁焊接,第一转动轴15内置于固定外壳,固定外壳的每隔第一预设距离设置有一断层,断层通过金属丝焊接相连,第一转动轴15上的刀片恰好从断层内穿过,固定外壳的下部设置有储料盒17,储料盒17设置于两两断层之间,恰好与第一转动轴15上的刀片呈错位排列,储料盒17内存放有通用的有机肥,当第一转动轴15将第一批进入其内的土壤碎化时,控制第一电控阀门18开启,储料盒17内的有机肥从第一电控阀门18内掉落并混入第一批土壤内。
[0050] 第二碎土装置13接收从第一碎土装置12中掉落的土壤并对其进行进一步碎化,在本实施例中,第二转动轴16上刀片间隔距离设置为第一转动轴15上刀片间隔距离的二分之一,因此对土壤的碎化程度是第一碎土装置12的两倍,土壤从第一碎土装置12进入到第二碎土装置13的时间间隔以及土壤在第一碎土装置12中停留的时间足够使得土壤分批次进入第二碎土装置13中,从而实现对土壤分批次施肥。
[0051] 第二碎土装置13下方设置有倾斜状的排土装置14,排土装置14设置于电动进料口8以及电动铲斗19的后方,当行走装置22向前移动时,排土装置14恰好将碎化完全的土壤堆积在挖掘位置。
[0052] 摄像装置21包括若干摄像头,车体1的每个侧面至少设置一个摄像头,各摄像头分别与处理器23连接,可监控车体1各个方向的环境。
[0053] 电动铲斗19与翻斗装置20需要一定的作业空间才可进行挖土工作,当预设作物种植密度较大或预设作物体形较小无法使用电动铲斗19挖土时,通过吸土装置进行挖土,吸土装置的输送管道25直接通向传送装置4,无需再经过传送间2,输送管道25的内壁中中嵌有电动支架,电动支架与驱动装置24连接,可控制输送管道25的延伸方向,输送管道25的末端设置有旋转切割装置27,使用吸土装置时,通过电动支架控制输送管送延伸至土壤表层,当土壤表层质地坚硬时,先通过转旋切割装置将土壤切割呈若干小块,再启动驱动电机26,吸土装置将土壤吸收至传送装置4上,也可同时启动电动铲斗19以及吸土装置来提升挖掘效率。
[0054] 除了通用的有机肥外,本发明还可为不同的预设作物调配特需的肥料,调配装置设置于第一碎土装置12与第二碎土装置13之间,同样是利用土壤从第一碎土装置12掉落至第二碎土装置13的时间间隔以及土壤在第一碎土装置12中停留的时间将调配的混合肥料分批次注入土壤中,土壤分层对应肥料分层,通过控制排土节奏,将混有肥料的第一批土壤覆盖在预设作物根系上方,将下一批未混有肥料的土壤再次覆盖在上方。
[0055] 实施例二如图1-9所示,本实施例提供一种用于作物生长的分层调配智能培土设备的工作方法,包括以下工作步骤:
S101:设置预设作物,摄像装置21获取车体1周围环境并将拍摄影像发送给处理器23。
[0056] S102:处理器23判断拍摄影像中是否存在预设作物。
[0057] S103:若是,处理器23分析预设作物的生长形态以及生长状态对应的土壤深度,并向驱动装置24输出挖土信号,驱动装置24驱动翻斗装置20启动,翻斗装置20带动电动铲斗19将预设作物根系上方的土壤转移至卸土板9上。
[0058] S104:处理器23向驱动装置24输出振动信号,驱动装置24驱动振动模块11启动。
[0059] S105:处理器23向驱动装置24输出上升信号,驱动装置24驱动液压升降梯7上升至与传送装置4齐平位置。
[0060] S106:处理器23向驱动装置24输出卸土信号,驱动装置24驱动翻转装置10旋转90度。
[0061] S107:处理器23向驱动装置24输出传送信号,驱动装置24驱动传送装置4启动。
[0062] S108:处理器23向驱动装置24输出第一碎土信号,驱动装置24驱动第一碎土装置12启动。
[0063] S109:处理器23向驱动装置24输出第一开启信号,驱动装置24驱动第一电控阀门18开启预设时间。
[0064] S110:处理器23向驱动装置24输出第二碎土信号,驱动装置24驱动第二碎土装置13启动。
[0065] S111:处理器23判断预设作物的根系是否露出地面。
[0066] S112:若是,停止挖土,处理器23向驱动装置24输出排土信号,驱动装置24驱动排土装置14将土壤推积在预设作物的根系上方。
[0067] 处理器23根据拍摄影像判断预设作物根系周围是否存在散状土壤。
[0068] 若是,处理器23向驱动装置24输出吸土信号,驱动装置24驱动该驱动电机26以及旋转切割装置27启动,旋转切割装置27移动至散状土壤上,吸土装置将散状土壤转移至传送装置4上。
[0069] 当培土设备用于播种时还包括:将作物种植位置处的土壤进行碎化处理,将电动铲斗19挖掘的土壤分为两部分;先通过第一碎土装置12以及第二碎土装置13将第一部分土壤碎化完成,启动弹射装置40,弹射装置40将作物种子弹射入第一部分土壤中,排土装置14将第一部分土壤排放至种植位置。
[0070] 再通过第一碎土装置12以及第二碎土装置13将第二部分土壤碎化完成,启动排土装置14将第二部分土壤堆积在第一部分土壤上方。
[0071] 具体地,控制机构还包括定位装置以及导航装置。
[0072] 使用培土设备之前,工作人员先设定预设区域以及预设作物,预设作物为培土对象,预设区域为预设作物生长位置。
[0073] 处理器23获取预设区域以及预设作物,定位装置获取车体1的当前位置信息并将位置信息发送给处理器23,处理器23将预设区域以及位置信息同步导入导航装置中,导航装置生成车体1从位置信息移动至预设区域以及车体1在预设区域内的导航路线并将导航路线发送给处理器23,处理器23向驱动装置24输出行走信号,驱动装置24驱动行走装置22按照导航路线行走,当行走装置22抵达预设区域上,摄像装置21获取车体1周围环境并将拍摄影像发送给处理器23,处理器23从拍摄影像中截取出所有作物的图像并依次与预设作物的图像进行比对,判断拍摄影像中是否存在预设作物,若存在,处理器23控制行走装置22靠近预设作物,直至电动铲斗19贴近预设作物根系上方的土壤。
[0074] 在行走装置22靠近的过程中,处理器23根据拍摄影像分析预设作物的生长形态,并通过生长形态分析所需土壤深度,土壤深度为根系在土壤下方的深度。
[0075] 当电动铲斗19贴近预设作物根系上方的土壤时,处理器23向驱动装置24输出第四开启信号,驱动装置24驱动电动进料口8开启,处理器23编辑翻斗装置20的旋转度以及旋转方向,并向驱动装置24输出挖土信号,驱动装置24驱动翻斗装置20启动,翻斗装置20控制电动铲斗19逐步将预设作物根系上方的土壤挖起并转移至电动进料口8内的卸土板9上,此时的卸土板9处于传送间2的最底部。
[0076] 在挖掘时,摄像装置21聚焦于预设作物的根系,处理器23实时判断根系是否露出地表,若是,则停止挖掘,若否,则继续挖掘。
[0077] 当土壤进入卸土板9时,处理器23先向驱动装置24输出振动信号,驱动装置24驱动振动模块11启动,当卸土板9满载时,处理器23向驱动装置24输出上升信号,驱动装置24驱动液压升降梯7上升至传送间2的最顶部,处理器23向驱动装置24输出卸土信号,驱动装置24驱动翻转装置10旋转90度或120度,此时,振动模块11仍处于工作装置,由于土壤具有一定粘度,振动模块11可提升卸土板9与土壤的分离程度。
[0078] 当土壤与卸土板9分离后,处理器23控制振动模块11停止工作,并控制旋转装置恢复原状,处理器23向驱动装置24输出下降信号,驱动装置24驱动液压升降梯7下降至传送间2的最底部,再次接收电动铲斗19挖起的土壤。
[0079] 翻转装置10启动后,将卸土板9内的土壤倾倒在传送上,处理器23向驱动装置24输出传送信号,驱动装置24驱动传送装置4启动,传送装置4将其上的土壤送入处理间3内,横向传送通道内也设置有摄像装置21。
[0080] 在传送过程中,处理器23判断土壤中是否存在固定杂质,固体杂质包括石块、金属、塑料等与作物生长无益的杂质,若存在,处理器23定杂质的位置,处理器23提取出距离杂质位置最近的电动夹爪5以及电动窗口6,处理器23向驱动装置24输出第五开启信号,驱动装置24驱动电动窗口6开启,并向驱动装置24输出挑拣信号,驱动装置24驱动电动夹爪5夹取杂质并将其从电动窗口6抛出。
[0081] 当土壤通过传送装置4后,土壤堆积在第一碎土装置12上方,当土壤积累到一定程度时,处理器23向驱动装置24输出第一碎土信号,驱动装置24驱动第一碎土装置12启动,第一碎土装置12将土壤切割并向下排放。
[0082] 其中,先碎片完成的土壤先向下排放,因此形成了分批次排放的现象,由于培土一株作物所需土壤的数量较少,将作用于一株作物的土壤分为第一批次以及第二批次,当第一批次土壤向下排放时,处理器23向驱动装置24输出第一开启信号,驱动装置24驱动第一电控阀门18开启,储料箱31中的有机肥混入第一批次土壤中,第一电控阀门18开启第一预设时间后自动关闭,此时第一批次的土壤进入到第二碎土装置13内,第二批次的土壤位于第一碎土装置12内或第一碎土装置12与第二碎土装置13之间,并且不再混有有机肥。
[0083] 第二碎土装置13先将第一批次土壤彻底碎化并排向排土装置14,处理器23控制行走装置22继续向前移动,直至排土装置14对准作物根系,处理器23向驱动装置24输出排土信号,排土装置14将第一批次土壤覆盖在预设作物根系上方,第二碎土再将第二批次土壤彻底碎化并排向排土装置14,处理器23再次向驱动装置24输出排土信号,排土装置14将第二批次土壤继续覆盖在预设作物根系上方,至此完成土壤的分层调配,在培土的同时将肥料集中作用于作物根系上方的中间土壤层,即不会影响根系的土壤深度,又能提高肥料的使用率。
[0084] 吸土装置可辅助电动铲斗19提升土壤转移效率以及从其他空旷区域调取土壤,处理器23分析预设作物所需土壤深度,土壤深度为根系在土壤下方的深度,在电动铲斗19挖掘预设作物根系上方土壤时,处理器23计算作物根系上方土壤深度,当根系露出地表时,处理器23判断实时土壤深度是否大于或等于所需土壤深度,若否,则通过吸土装置从其他空旷区域调取闲置土壤,调取的土壤直接转移至传送装置4上并与电动铲斗19挖掘的土壤混合。
[0085] 本发明还可用于作物播种,在进行播种时,直接挖取预设深度的土壤,挖取的土壤同样分为两个批次,当第一碎土装置12将第一批次土壤碎化完成时排向第二碎土装置13,第二碎土装置13对第一批次土壤进行碎化处理。
[0086] 同时,第一碎土装置12对第二批次土壤进行碎化处理,当第二碎土装置13将第二批次土壤碎化完成时排向排土装置14,在此过程中,处理器23向驱动装置24输出弹射信号,驱动装置24驱动弹射装置40将作物种子射入第二碎土装置13排放的第一批次土壤中,排土装置14将第一批次土壤堆积在种植位置,种植位置即挖掘土壤的位置,当第一碎土装置12以及第二碎土装置13将第二批次土壤碎化完成时,排土装置14将第二批次土壤继续覆盖在种植位置处。
[0087] 实施例三如图1-9所示,在本实施例中,驱动装置24驱动液压升降梯7上升至与传送装置4齐平位置还包括:
处理器23向驱动装置24输出取样信号,取样臂29从卸土板9内获取土壤样本并将其转移至检验室30内。
[0088] 土壤检测装置28检测检验室30内土壤样本成分并将检测数据发送给处理器23。
[0089] 处理器23根据拍摄影像分析预设作物的品种以及生长状态,并分析与品种以及生长状态对应的所需养分。
[0090] 处理器23根据检测数据判断土壤是否满足所需养分。
[0091] 若否,处理器23提取出土壤中缺少的元素,并在储料箱31中提取出含有元素的肥料,处理器23向驱动装置24输出第二开启信号,驱动装置24驱动与肥料对应的第二电控阀门34开启。
[0092] 处理器23向驱动装置24输出第三开启信号,驱动装置24驱动第三电动阀门开启。
[0093] 处理器23向驱动装置24输出搅拌信号,驱动装置24驱动搅拌装置37启动。
[0094] 当第一碎土装置12启动时,喷料装置38替代储料盒17,处理器23向驱动装置24输出喷射信号,驱动装置24驱动喷料装置38启动,喷料装置38将混合肥料喷射在落于第二碎土装置13的土壤上,且每隔预设时间喷射一次。
[0095] 具体地,除了提供常规的有机肥外,当土壤中缺乏预设作物生长必须的元素时,还可提供特制的混合肥料。
[0096] 在挖掘土壤时,处理器23根据摄像装置21发送的拍摄影像分析出预设作物的品种、生长状态以及所需养分,养分包括肥料元素以及元素含量。
[0097] 在传送土壤时,取样臂29从卸土板9内勾取少量的土壤样本并送进检验室30,土壤检测装置28对土壤样本进行检测得出检测数据,检测数据包括土壤元素以及元素含量,处理器23将检测数据与分析得出的所需养分进行比对,判断检测数据是否满足所需养分,若是,则无需在配制混合肥料,若否,则提取出检测数据在所需养分中缺少的元素以及元素含量,处理器23从储料箱31中提取出对应元素的储料单元以及第二电控阀门34,并向驱动装置24输出第二开启信号,驱动装置24驱动第二电控阀门34开启。
[0098] 其中,处理器23根据元素含量设定与其对应的第二电控阀门34的开启时间,而后自动关闭,处理器23向驱动装置24输出第三开启信号,驱动装置24驱动第三电控阀门36开启,其中,处理器23根据用水量设定第三电控阀门36开启时间,而后自动关闭,当肥料以及水汇集于调配箱33时,启动搅拌装置37,搅拌装置37将肥料与水混合均匀形成混合肥料,当第一碎土装置12向第二碎土装置13释放第一批次土壤时,喷料装置38将混合肥料喷射于第一批次土壤上。
[0099] 喷料装置38每隔预设时间喷射一次,即在第一批次与第二批次土壤交替时,喷料装置38处于喷射状态,喷料装置38仅会作用于第一批次土壤。
[0100] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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