一种适用于果园地形的自动仿形割草机制造技术

本发明专利技术属于农业机械技术领域，涉及一种适用于果园地形的自动仿形割草机。所述割草机割台应用柔性机构，通过割台内部装有的主动伸缩机构进行伸缩进而达到角度调整以及仿形割草的作业效果。使用履带式底盘，对于果园地形有良好的适应性。所述割台置于载具前方进行三点悬挂连接，割台高度可根据置于载具的主动伸缩机构进行调节。割台装置内部装有柔性机构以及两端装有伸缩机构用以调节割刀角度以及达到最佳滑切角度。内置分禾装置以引导杂草进入割刀运动范围，减少漏割提高割草质量。安装有扶禾装置，在扶禾减少割刀最小临界转速的同时保护刀具。装有激光扫描雷达以获得实时地形信息进而获得最佳割草路径以及切割方案。

An Automatic Profile Mower for Orchard Topography

The invention belongs to the technical field of agricultural machinery, and relates to an automatic profiling mower suitable for orchard topography. The cutting table of the lawn mower applies a flexible mechanism, and expands through the active expansion mechanism installed in the cutting table to achieve angle adjustment and the operation effect of copying mowing. The application of caterpillar chassis has good adaptability to orchard topography. The cutting table is placed in front of the vehicle for three-point suspension connection, and the height of the cutting table can be adjusted according to the active telescopic mechanism placed on the vehicle. A flexible mechanism is installed in the cutting device and a telescopic mechanism is installed at both ends to adjust the cutting angle and to achieve the best slipping angle. Built-in grazing device to guide weeds into the range of cutting knife movement, reduce missing cutting and improve the quality of mowing. A supporting device is installed to protect the cutting tool while reducing the minimum critical speed of the cutting tool. Laser scanning radar is equipped to obtain real-time topographic information and obtain the best mowing path and cutting scheme.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于果园地形的自动仿形割草机
本专利技术属于农业机械
，具体地说，涉及一种适用于果园地形的自动仿形割草机。技术背景目前国内外割草机械发展速度迅猛，但在农业中割草机械用途多为牧草收获，草坪修理，随着绿色植保的兴起，果园割草机逐步出现。国内外果园割草机多采用乘坐式大型割草机械，缺点是切割地形不平整，燃料不环保，漏割现象较为严重。已有中国专利技术专利，自接合翼割草机，申请号：201010207441.0，该专利通过动力输入轴连接的滑轮对于两或三个割刀进行旋转驱动，可以通过机械结构进行两种状态的高度调节以及割幅宽度进行有限调节。已有中国专利技术专利，一种山地果园割草机割刀的避障装置及其避障方法，申请号：201710813466.7，所述割草机采用手扶前进，速度难以控制，采用超声波以及红外线装置进行避障以保护割刀以及作业人员安全，割草高度可在一定程度上进行控制。该专利技术专利所述传感器局限性过大，存在大量死角难以真正解决现实中的生产问题，割草速度难以控制，割草质量由操作人员手动控制，质量差别大，整体质量不佳，且由于需人力支持对于操作人员体力要求和耗费较大。已有中国专利技术专利，随行自走式果园割草机，申请号：201610732324.3，所述割草机采用人工手扶前进，采用内燃机对割草机构进行驱动，进而进行杂草的切除。所述割草机对于割草高度不能调节，同样不能进行仿形割草，对于割刀没有任何形式上的保护。已有中国专利技术专利，一种调幅式果园割草机，申请号：201710243832.X，所述割草机条幅可以进行调节，割刀整体与拖拉机进行三点悬挂，能进行一定程度上的割草高度调节。所述割草机构结构较为复杂，不便于进行机构整体检修，整体机构质量较大，所需驱动能源较大，不能进行仿形割草作业对于割刀没有一定程度上的保护。
技术实现思路
为了解决不同地形条件下，果园仿形自动割草需求，本专利技术设计一款适用于果园地形的自动仿形割草机，相较于传统的内燃机为动力的大型割草机，本割草机具有高效、节能环保、割茬均匀、安全性高以及智能化的特点。本专利技术采用的具体技术方案如下：自动仿形割草机主要由三大部分组成：割台部分、载具部分以及底盘连接部分。本专利技术第一大部分为割台部分。所述割台部分包括光轴连接底座、升降推杆电机连接底座、上连接板、万向轴、推杆电机连接板、万向轴连接板、姿态调整推杆电机、姿态调整推杆电机底座、散热板、电机加固板、弹簧连接片、电机连接板、加速度姿态传感器、直流电机、联轴器、割刀、法兰连接底座、扶禾支撑装置、分禾器、万向轮以及前后护罩。所述上连接板上制光孔，用以与万向轴、升降推杆电机连接底座以及光轴连接底座进行螺栓螺母连接；升降推杆电机连接底座和两个光轴连接底座安装在上连接板上表面，呈等腰三角形布置，升降推杆电机连接底座位于平行于上连接板短边的中心线上；两个万向轴安装在上连接板下表面，沿平行于上连接板短边的中心线对称布置。所述光轴连接底座上段有豁口，豁口两侧置内螺纹，用以压紧或松开光轴，方便预设调节割台初始角度。所述万向轴采用重型万向轴，由铸铁制成，万向轴上端与上连接板进行刚性连接，万向轴下端与万向轴连接板刚性连接，万向轴能够进行横向和纵向方向上的摆动。所述推杆电机连接板位于万向轴连接板左右两侧边缘，上制光孔用以与万向轴连接板进行螺栓螺母连接；推杆电机连接板下表面连接姿态调整推杆电机，姿态调整推杆电机下方设有姿态调整推杆电机底座，姿态调整推杆电机底座下方设有万向轮；散热板位于万向轴连接板两侧下方，散热板上方与万向轴连接板左右两边相连；散热板下方连接电机连接板。所述万向轴连接板以及电机连接板分为左右对称两端，两端间隙宽度需大于板厚，以便于折叠时防止互相冲击，两端板上各制有一个凸台，凸台上制光孔，用以与弹簧连接片相连接。所述万向轴连接板以中线为准，两侧置对称螺纹孔，所述两个万向轴上部分与上连接板进行螺栓螺母连接，下侧与万向轴连接板上的对称位置的螺纹孔进行螺纹连接。所述两推杆电机连接板通过螺纹连接分别安装于万向轴连接板两侧边缘。所述两电机加固板位于万向轴连接板和电机连接板之间，对称布置，位于两直流电机之间，用以加固割台的稳定性。所述万向轴连接板前后两边缘外侧部分置螺纹孔，用以分别与前护罩、后护罩进行螺纹连接。所述散热板竖直方向平面置有四个小光孔，一大光孔，大通孔位于散热板中心位置，四小光孔位置随散热风扇定位孔位置而定，目的是安装散热风扇以及方便热量排出。所述电机加固板竖直方向置有通孔，用以安装姿态调整推杆电机驱动器，直流电机驱动器以及升降推杆电机驱动器。所述电机加固板间距位置由安装的驱动器尺寸决定。所述电机连接板由不锈钢制成，电机连接板左右对称两端表面各安装一个加速度姿态传感器，电机连接板左右对称两端上各制一个光孔用以安装直流电机，直流电机下方从上至下依次安装联轴器、法兰连接底座和割刀。所述扶禾支撑装置由扶禾支撑装置安装端以及扶禾支撑装置支撑端组成，扶禾支撑装置安装端安装在电机连接板前端，扶禾支撑装置安装端上均布有扶禾支撑装置支撑端；扶禾支撑装置安装端位于电机加固版和凸台之间，扶禾支撑装置安装端分为左右对称两端，两端间隙要大于扶禾支撑装置安装端的厚度。所述割台部分两端折叠角度范围由所述弹簧连接片安装尺寸以及所述凸台光孔中心与万向轴连接板上表面的垂直距离决定，公式如下：其中h：弹簧连接片安装高度；l：弹簧连接片安装点与万向轴连接板间隙中线垂直距离；S:弹簧连接片安装长度；α：割台两端最大折叠角度。Q:弹簧连接片安装点到万向轴连接板间隙中线垂直距离与弹簧连接片安装高度之积；K:弹簧连接片安装高度数值的平方与弹簧连接片安装点到万向轴连接板间隙中线垂直距离数值平方之和。所述扶禾支撑装置安装端与所述电机连接板采用螺栓螺母连接，扶禾支撑装置安装端连接端固定于电机连接板之上，采用螺纹连接。扶禾支撑装置安装端最外侧不可突出于割刀轨迹以外，以避免杂草提前倒伏。所述姿态调节推杆电机采用步进推杆电机，左右两侧各前后对称安装两个，具体位置根据角度调节范围所选择。所述万向轮采用重型万向轮，用途主要为限深。所述直流电机根据公式：M＝9550*P/NM：电机转矩；P：电机功率；N:电机转速；对于直流电机进行选型，所选电机所配驱动器需可实时监控及调控电机转速以及紧急刹车。所述直流电机底端法兰底座光孔与电机连接板光孔相对应，两者进行螺栓螺母连接。所述割刀规格根据公式：Va≤2πnr/60000Va:所述割刀外侧线速度(m/s)；n：割刀转速；r:割刀半径；其中：由割草速度范围：30m/s～80m/s，取Va＝40m/s、转速取n＝3000r/min。计算可得割刀刀刃最小半径为127mm，为保证切割效果本专利技术专利取130mm，为保证切割最佳效果取割刀整体长度为310mm，从割刀半径130mm处至割刀半径155mm处为有刃端，刃部角度为30°。所述加速度姿态传感器用以将割台角度以及割台前进速度以及加速度传输至主控制器进行计算分析，计算结束后将计算信号输出，通过输出信号调节所述升降推杆电机和四个姿态调节推杆电机的伸缩状态以及对车体前进状态进行调节。所述前后护罩也分成左右对称两段，护罩左右对称两段之间有一定间隙，间隙要大于万向轴连接板左右对称两端之间的间隙，同时大于所述电机连接板左右对称本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于果园地形的自动仿形割草机，其特征在于，所述自动仿形割草机由割台部分、载具部分以及底盘连接部分三大部分组成；所述割台部分包括光轴连接底座、升降推杆电机连接底座、上连接板、万向轴、推杆电机连接板、万向轴连接板、姿态调整推杆电机、姿态调整推杆电机底座、弹簧连接片、电机连接板、加速度姿态传感器、直流电机、联轴器、割刀、法兰连接底座、扶禾支撑装置、分禾器；所述上连接板上制光孔，用以与万向轴、升降推杆电机连接底座以及光轴连接底座进行螺栓螺母连接；升降推杆电机连接底座和两个光轴连接底座安装在上连接板上表面，呈等腰三角形布置，升降推杆电机连接底座位于平行于上连接板短边的中心线上；两个万向轴安装在上连接板下表面，沿平行于上连接板短边的中心线对称布置；所述万向轴上端与上连接板进行刚性连接，万向轴下端与万向轴连接板刚性连接，万向轴能够进行横向和纵向方向上的摆动；所述推杆电机连接板位于万向轴连接板左右两侧边缘，上制光孔用以与万向轴连接板进行螺栓螺母连接；推杆电机连接板下表面连接姿态调整推杆电机，姿态调整推杆电机下方设有姿态调整推杆电机底座；所述万向轴连接板以及电机连接板分为左右对称两端，两端间隙宽度需大于板厚，以便于折叠时防止互相冲击，两端板上各制有一个凸台，凸台上制光孔，用以与弹簧连接片相连接；所述电机连接板由不锈钢制成，电机连接板左右对称两端表面各安装一个加速度姿态传感器，电机连接板左右对称两端上各制一个光孔用以安装直流电机，直流电机下方从上至下依次安装联轴器、法兰连接底座和割刀；所述扶禾支撑装置由扶禾支撑装置安装端以及扶禾支撑装置支撑端组成，扶禾支撑装置安装端安装在电机连接板前端，扶禾支撑装置安装端上均布有扶禾支撑装置支撑端；扶禾支撑装置安装端分为左右对称两端，两端间隙要大于扶禾支撑装置安装端的厚度；所述分禾器安装于电机连接板下表面且位于电机连接板长边中线上；所述分禾器分为左右两端，左右两端前端重合，左右两端后端间隙要大于电机连接板厚度，在平稳状态时，左右两端分禾器前端保持重叠；载具部分由履带式底盘、激光雷达、激光雷达底座以及主控制器组成；所述激光雷达置于所述履带式底盘前端，与激光雷达底座固连，并将所获得信号传输至主控制器进行相关计算，主控制器将解算后数据发送至直流电机驱动器；所述激光雷达底座安置于履带式底盘上表面，上置螺纹孔，与履带式底盘上表面进行螺纹连接；所述激光雷达高度应高于割台部分处于完全抬高时的高度，避免外界环境影响激光雷达扫描；所述主控制器安装于履带式底盘内部；所述主控制器将所述加速度姿态传感器所得数据进行分析计算，得出最佳令方案，进而将命令传递至姿态调整推杆电机驱动器以及升降推杆电机驱动器，命令各电机做出运动；底盘连接机构由升降推杆电机，升降推杆电机连接杆，连杆以及支撑板组成；所述升降推杆电机两端分别连接于履带式底盘和上连接板之上，连接于履带式底盘的一端与所述升降推杆电机连接杆相连接，连接方式为销连接；连接于上连接板的一端与所述上连接板上推杆电机连接底座进行连接，连接方式是销连接；所述升降推杆电机进行伸缩对所述割台部分进行控制，进而对割草高度进行控制；所述支撑板安装于履带式底盘上表面，装有四个，所述支撑板两个为一组，两组之间以履带式底盘前进方向中线为轴，呈轴对称；所述支撑板安装位置应使得所述支撑板不能露出履带式底盘前端；所述支撑板两组间距离与光轴连接底座间距相等；所述支撑板上置光孔，光孔位置应使得所述连杆在摆动时不会与履带式底盘进行撞击，所述支撑板光孔内置轴承；所述连杆共安装有四个，分别安装于割台左右两侧，一侧两个；所述连杆前端与所述光轴连接底座进行连接，两者之间通过光轴进行连接，所述连杆以及所述光轴连接底座与光轴均是过盈配合，所述连杆后端与所述支撑板进行销连接。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于果园地形的自动仿形割草机，其特征在于，所述自动仿形割草机由割台部分、载具部分以及底盘连接部分三大部分组成；所述割台部分包括光轴连接底座、升降推杆电机连接底座、上连接板、万向轴、推杆电机连接板、万向轴连接板、姿态调整推杆电机、姿态调整推杆电机底座、弹簧连接片、电机连接板、加速度姿态传感器、直流电机、联轴器、割刀、法兰连接底座、扶禾支撑装置、分禾器；所述上连接板上制光孔，用以与万向轴、升降推杆电机连接底座以及光轴连接底座进行螺栓螺母连接；升降推杆电机连接底座和两个光轴连接底座安装在上连接板上表面，呈等腰三角形布置，升降推杆电机连接底座位于平行于上连接板短边的中心线上；两个万向轴安装在上连接板下表面，沿平行于上连接板短边的中心线对称布置；所述万向轴上端与上连接板进行刚性连接，万向轴下端与万向轴连接板刚性连接，万向轴能够进行横向和纵向方向上的摆动；所述推杆电机连接板位于万向轴连接板左右两侧边缘，上制光孔用以与万向轴连接板进行螺栓螺母连接；推杆电机连接板下表面连接姿态调整推杆电机，姿态调整推杆电机下方设有姿态调整推杆电机底座；所述万向轴连接板以及电机连接板分为左右对称两端，两端间隙宽度需大于板厚，以便于折叠时防止互相冲击，两端板上各制有一个凸台，凸台上制光孔，用以与弹簧连接片相连接；所述电机连接板由不锈钢制成，电机连接板左右对称两端表面各安装一个加速度姿态传感器，电机连接板左右对称两端上各制一个光孔用以安装直流电机，直流电机下方从上至下依次安装联轴器、法兰连接底座和割刀；所述扶禾支撑装置由扶禾支撑装置安装端以及扶禾支撑装置支撑端组成，扶禾支撑装置安装端安装在电机连接板前端，扶禾支撑装置安装端上均布有扶禾支撑装置支撑端；扶禾支撑装置安装端分为左右对称两端，两端间隙要大于扶禾支撑装置安装端的厚度；所述分禾器安装于电机连接板下表面且位于电机连接板长边中线上；所述分禾器分为左右两端，左右两端前端重合，左右两端后端间隙要大于电机连接板厚度，在平稳状态时，左右两端分禾器前端保持重叠；载具部分由履带式底盘、激光雷达、激光雷达底座以及主控制器组成；所述激光雷达置于所述履带式底盘前端，与激光雷达底座固连，并将所获得信号传输至主控制器进行相关计算，主控制器将解算后数据发送至直流电机驱动器；所述激光雷达底座安置于履带式底盘上表面，上置螺纹孔，与履带式底盘上表面进行螺纹连接；所述激光雷达高度应高于割台部分处于完全抬高时的高度，避免外界环境影响激光雷达扫描；所述主控制器安装于履带式底盘内部；所述主控制器将所述加速度姿态传感器所得数据进行分析计算，得出最佳令方案，进而将命令传递至姿态调整推杆电机驱动器以及升降推杆电机驱动器，命令各电机做出运动；底盘连接机构由升降推杆电机，升降推杆电机连接杆，连杆以及支撑板组成；所述升降推杆电机两端分别连接于履带式底盘和上连接板之上，连接于履带式底盘的一端与所述升降推杆电机连接杆相连接，连接方式为销连接；连接于上连接板的一端与所述上连接板上推杆电机连接底座进行连接，连接方式是销连接；所述升降推杆电机进行伸缩对所述割台部分进行控制，进而对割草高度进行控制；所述支撑板安装于履带式底盘上表面，装有四个，所述支撑板两个为一组，两组之间以履带式底盘前进方向中线为轴，呈轴对称；所述支撑板安装位置应使得所述支撑板不能露出履带式底盘前端；所述支撑板两组间距离与光轴连接底座间距相等；所述支撑板上置光孔，光孔位置应使得所述连杆在摆动时不会与履带式底盘进行撞击，所述支撑板光孔内置轴承；所述连杆共安装有四个，分别安装于割台左右两侧，一侧两个；所述连杆前端与所述光轴连接底座进行连接，两者之间通过光轴进行连接，所述连杆以及所述光轴连接底座与光轴均是过盈配合，所述连杆后端与所述支撑板进行销连接。2.如权利要求1所述的一种适用于果园地形的自动仿形割草机，其特征在于，所述光轴连接底座上段有豁口，豁口两侧置内螺纹，用以压紧或松开光轴，方便预设调节割台初始角度；所述万向轴采用重型万向轴，由铸铁制成；姿态调整推杆电机底座下方设有万向轮，万向轮采用重型万向轮，用途主要为限深。3.如权利要求1所述的一种适用于果园地形的自动仿形割草机，其特征在于，自动仿形割草机还设有散热板，散热板位于万向轴连接板两侧下方，散热板上方与万向轴连接板左右两边相连；散热板下方连接电机连接板；所述散热板竖直方向平面置有四个小光孔，一大光孔，大通孔位于散热板中心位置，四小光孔位置随散热风扇定位孔位置而定，目的是安装散热风扇以及方便热量排出；自动仿形割草机还设有前后护罩，所述前后护罩分别上下与万向轴连接板以及电机连接板相连接，连接方式为螺纹连接，目的是防止草汁灰尘等杂物进入影响电机以及相关电子元件损坏；所述前后护罩也分成左右对称两段，护罩左右对称两段之间有一定间隙，间隙要大于万向轴连接板左右对称两端之间的间隙，同时大于所述电机连接板左右对称两端之间的间隙；自动仿形割草机还设有两个电机加固板，所述两个电机加固板位于万向轴连接板和电机连接板之间，对称布置...

【专利技术属性】
技术研发人员：管贤平，刘志鹏，邱白晶，董晓娅，庄进，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32