多樹種混交聯(lián)排植樹機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了多樹種混交聯(lián)排植樹機器人，包括無人駕駛牽引車、多行多列A，B兩組植樹作業(yè)模塊以及太陽能防風罩。A組作業(yè)模塊的水車平臺伸出的鉆土鉆頭、升降滑軌及定向送土罩實現(xiàn)了鉆頭升降、打孔和定向送土，通過機械夾苗手完成從苗箱取苗，扶苗；覆土推板及帶有踏面閉合板的土壤壓實板完成覆土及土壤壓實。B組則針對插捍式植樹方式，配備高壓水泵、及在打孔同時完成注水工作的管式水槍頭、機械夾苗手和定向放苗輔助手。本實用新型不僅能快速，高效完成多種樹苗高效混交栽植作業(yè)，而且適合荒漠化地帶的多風、強光照條件下長期無人作業(yè)，應(yīng)用本實用新型必將強力扭轉(zhuǎn)全球荒漠化日益加劇的局面，有力推進荒漠化治理進程。
【專利說明】多樹種混交聯(lián)排植樹機器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)林機械領(lǐng)域，具體地，設(shè)計了一種規(guī)?；卫砩衬亩鄻浞N混交聯(lián)排植樹機器人。

【背景技術(shù)】
[0002]20世紀以來隨著世界人口數(shù)量急劇增長，以及人類各種不合理的墾荒活動，造成了日益嚴重的全球荒漠化，以中國為例，在960萬平方公里的國土面積中，荒漠化面積占到了 27.4%，并且據(jù)統(tǒng)計，自20世紀70年代以來土地沙化面積擴大速度，達到每年2460平方公里。同時，荒漠化造成了嚴重的社會和環(huán)境問題，包括可耕地減少、沙塵暴活動頻繁、土地整體涵養(yǎng)水源能力下降導(dǎo)致的年降水量逐年減少等等，嚴重惡化了人類的生存環(huán)境。
[0003]栽樹種草是有效遏制荒漠化加劇形勢，高效治理全球荒漠化的根本出路。但從世界范圍來看，此項工作開展的最大難題不是沒有樹苗，或沒有決心、資金，而是沒有一種能夠保證園藝要求的，可以高效、規(guī)模化，乃至自動化的植樹作業(yè)機械。
[0004]目前國內(nèi)外僅在科技競賽領(lǐng)域有研發(fā)植樹機器人的嘗試，但據(jù)了解僅限于單株樹苗的種植，不僅單株栽植成本高，效率低下，并且完全沒有充分考慮栽植樹苗各個環(huán)節(jié)的園藝要求，比如栽苗后的土壤踏實環(huán)節(jié)。同時此類嘗試也沒有考慮到工廠式、規(guī)?；淖鳂I(yè)方式，不能適應(yīng)治理廣闊荒漠的時間緊迫性要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是通過結(jié)合關(guān)鍵的兩種種植模式，充分考慮每種種植模式的園藝要求,理順各種植模式,設(shè)計一種仿流水線作業(yè),支持多樹種混交種植模式的自動化植樹機器人，同時本發(fā)明的機器人將能夠適應(yīng)荒漠地區(qū)的大風天氣，并能充分利用此類地區(qū)常年強光照的有利太陽能資源，開展無人操作、快速高效、環(huán)?？沙掷m(xù)、大規(guī)模的植樹造林作業(yè)。
[0006]本發(fā)明所支持的兩種種植模式分別是普通挖坑植樹，以及適用于插捍式造林的高壓沖孔植樹。對于普通挖坑式植樹，本發(fā)明特別設(shè)計了挖坑定向送土、取苗植苗、快速覆土、澆水以及高頻振動式土壤踏實的整套作業(yè)機構(gòu)。對于插捍式造林，結(jié)合最新的農(nóng)藝栽植技術(shù)發(fā)展，設(shè)計了高壓水槍下探?jīng)_孔、澆水，定向放苗輔助，以及自動化放苗的作業(yè)機構(gòu)。
[0007]為防范荒漠化地區(qū)的常年大風氣候可能對作業(yè)過程中的影響，包括對作業(yè)機械使用壽命的可能損害，并更好地利用該類地區(qū)強光照資源，特別設(shè)計了可調(diào)整太陽能板方向的太陽能板支架，以及方便拼接的、邊緣圓弧形能夠有效降低風阻的整體式防風罩。
[0008]本發(fā)明提供的多樹種混交聯(lián)排植樹機器人，包括無人駕駛牽引車，多行多列的A，B兩組植樹作業(yè)模塊，太陽能防風罩；無人駕駛牽引車通過牽引臂連接多行多列的A，B兩組植樹作業(yè)模塊。
[0009]各植樹作業(yè)模塊均包含水車，以及安裝在水車上的:水泵、可更換的苗車、作業(yè)手模塊、太陽能防風罩支架及太陽能板和拼接處帶有拉鎖的防風罩；苗車為獨立結(jié)構(gòu)，可以和水車快速地連接在一起，苗車結(jié)構(gòu)分為上下三層，上面兩層為穿孔薄板利于放苗規(guī)整，便于機械夾苗手作業(yè)，最下一層為可內(nèi)盛營養(yǎng)液的凹形底盤。
[0010]A組植樹作業(yè)模塊的作業(yè)手模塊包括伸縮臂、澆水管，及伸縮臂上安裝的鉆土手、覆土手、A型夾苗手；伸縮臂包括主支撐臂、伸出臂及連接主支撐臂和伸出臂的電動缸。
[0011]優(yōu)選地，主支撐臂安裝在水車上，并主支撐臂和伸出臂均為品字形三管式結(jié)構(gòu)，三管之間有交錯式加強筋。伸出臂三管后端分別嵌套在主支撐臂三管內(nèi)，伸出臂前端有龍門式安裝架；鉆土手包括安裝在龍門式安裝架上的回轉(zhuǎn)臂、回轉(zhuǎn)臂驅(qū)動裝置、鉆土部件安裝架。
[0012]優(yōu)選地，回轉(zhuǎn)臂驅(qū)動裝置為電動缸，鉆土部件安裝架為圓弧形支架，鉆土部件安裝架上安裝了滑軌、鉆土馬達、鉆土鉆頭、定向送土罩，并包括滑軌上安裝的升降器，優(yōu)選地升降器為螺桿式升降器。
[0013]優(yōu)選地，鉆土馬達的安裝法蘭兩側(cè)有連接滑軌的滑動套筒，滑動套筒通過背面的螺母嵌套在螺桿式升降器的螺桿上，螺桿升降器頂端有驅(qū)動電機；定向送土罩為一個開口近1/4圓周的薄壁圓筒；覆土手包括安裝在龍門式安裝架上的覆土回轉(zhuǎn)臂、驅(qū)動覆土回轉(zhuǎn)臂的電動缸、覆土推板安裝架，以及覆土推板安裝架上的U型覆土推板、U型土壤壓實板、由壓實板滑軌和壓實板電動缸組成的壓實板升降裝置、及土壤壓實板上附著的電機驅(qū)動的踏面閉合板和土壤高頻踩踏機構(gòu)；踏面閉合板安裝在土壤壓實板下底面下方；土壤高頻踩踏機構(gòu)是電機驅(qū)動的偏心輪結(jié)構(gòu)；A型夾苗手安裝在龍門式安裝架上，是一個多自由度，前端帶有夾持手的多段機械臂式機械手；澆水管后端連接到水泵，出水口對準植苗坑。
[0014]B組植樹作業(yè)模塊的作業(yè)手模塊包括沖水打孔手、定向放苗輔助手、B型夾苗手；沖水打孔手包括沖水打孔回轉(zhuǎn)臂、回轉(zhuǎn)臂驅(qū)動裝置、打孔裝置安裝架、滑軌、打孔鋼管，及滑軌上安裝的升降器。
[0015]優(yōu)選地，回轉(zhuǎn)臂驅(qū)動裝置是一個電動缸，升降器是螺桿式結(jié)構(gòu)；打孔鋼管上端通過套筒連接滑軌，套筒通過可在螺桿上移動的螺母連接螺桿。
[0016]B組植樹作業(yè)模塊的水泵是高壓泵，打孔鋼管后端連接到高壓水泵上；定向放苗輔助手包括定向輔助漏斗和安裝在苗車上的升降器，升降器是一個電動缸型夾苗手是一個多自由度，前端帶有夾持手的多段機械臂式機械手，并通過帶有電動缸的滑軌式安裝支架安裝在水車上。
[0017]各植樹作業(yè)模塊根據(jù)其在整個植樹模塊隊列中所處位置的不同，分為內(nèi)部模塊和邊緣模塊，內(nèi)部模塊的太陽能防風罩支架僅包括太陽能板安裝架，邊緣模塊的太陽能防風罩支架包括太陽能板安裝架和圓弧式防風罩邊罩支架。
[0018]太陽能板安裝架是由能夠調(diào)整太陽能板朝向角度的多個頂端帶有球形萬向節(jié)安裝點的多節(jié)伸縮桿、太陽能板架、防風罩安裝條組成；太陽能電池板安裝在太陽能板架上。
[0019]優(yōu)選地，防風罩安裝條是環(huán)式薄片型，開有通孔，通過螺栓和太陽能板架夾緊的方式固定防風罩；防風罩通過防風罩安裝條、防風罩邊罩支架安裝在各個作業(yè)模塊上，并和太陽能電池板組成邊緣圓弧形的整體式太陽能防風罩。
[0020]優(yōu)選地圓弧式防風罩邊罩支架是由兩根圓弧形鋼管連接到太陽能板安裝架組成。[0021 ] 所述整體式防風罩在行進方向的后方，在樹苗栽植位置處為留有樹苗通過口。
[0022]防風罩由透明高彈性橡膠制造。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的總體外觀圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的不包含防風罩邊罩的總體后視立體圖；
[0025]圖3是本發(fā)明的位于隊列邊緣的A組植樹作業(yè)模塊俯視立體圖；
[0026]圖4是本發(fā)明的位于隊列邊緣的A組植樹作業(yè)模塊側(cè)試立體圖；
[0027]圖5是本發(fā)明的A組植樹作業(yè)模塊不包含苗車的前視立體圖；
[0028]圖6是本發(fā)明的A組植樹作業(yè)模塊伸縮臂和作業(yè)手側(cè)視立體圖；
[0029]圖7是本發(fā)明的A組植樹作業(yè)模塊伸縮臂和作業(yè)手俯視立體圖；
[0030]圖8是本發(fā)明的A組植樹作業(yè)模塊覆土手俯視立體圖；
[0031]圖9是本發(fā)明的B組植樹作業(yè)模塊不包含太陽能板安裝架的俯視立體圖；
[0032]圖10是本發(fā)明的B組植樹作業(yè)模塊作業(yè)手俯視立體圖；
[0033]圖11是本發(fā)明的B組植樹作業(yè)模塊俯視立體圖；
[0034]圖12是本發(fā)明的B組植樹作業(yè)模塊水車苗車仰視立體圖。

【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合實例對本發(fā)明的實質(zhì)性特點和優(yōu)勢作進一步的說明，但本發(fā)明并不局限于所列的實施例。
[0036]參見圖f 6所示，本發(fā)明的無人駕駛牽引車I后安裝有牽引臂2，多行多列的A組植樹作業(yè)模塊3和B組組植樹作業(yè)模塊4均掛接在牽引臂2后方，整體式太陽能防風罩5覆蓋了所有植樹作業(yè)模塊。
[0037]各個模塊的防風罩84中間是太陽能電池板6，防風罩邊緣有拉鎖7，整體式防風罩在行進方向的后方，在樹苗栽植位置處為留有樹苗通過口 8。
[0038]A組植樹作業(yè)模塊3的水車9上安裝有水泵10、通過連接板12和水車9連接的苗車11、安裝在水車9下部的作業(yè)手模塊13、太陽能防風罩支架14及太陽能電池板6和拼接處帶有拉鎖16的防風罩17 ;苗車11結(jié)構(gòu)分為上下三層，上面兩層為穿孔薄板18，最下一層為可內(nèi)盛營養(yǎng)液的凹形底盤19。
[0039]A組植樹作業(yè)模塊3的作業(yè)手模塊13包括伸縮臂21、鉆土手22、覆土手23、A型夾苗手24、澆水管20 ;伸縮臂21包括安裝在水車9底部的主支撐臂26、伸出臂27及連接主支撐臂26和伸出臂27的電動缸28。
[0040]主支撐臂26為三管式結(jié)構(gòu)，三管之間有交錯式加強筋29 ;伸出臂27同樣為三管式結(jié)構(gòu)，三管后端分別嵌套在主支撐臂三管內(nèi)，前端有交錯式加強筋，并有龍門式安裝架30 ;龍門式安裝架30有加強筋31。
[0041]鉆土手22包括安裝在龍門式安裝架30上的回轉(zhuǎn)臂32、安裝在伸出臂27前端的安裝板57上的回轉(zhuǎn)臂電動缸33，及半環(huán)式抱臂35，以及半環(huán)式抱臂上安裝的滑軌36、定向送土罩39.螺桿式升降器40的上下兩端和滑軌36安裝在一起；鉆土馬達37的安裝法蘭41兩側(cè)有連接滑軌36的滑動套筒42，安裝法蘭41下方安裝有鉆土鉆頭38，滑動套筒42背面連接的螺母43嵌套在螺桿式升降器的螺桿44上，螺桿升降器40頂端有驅(qū)動電機45 ;定向送土罩39為一個開口近1/4圓周的薄壁圓筒。
[0042]覆土手23包括安裝在龍門式安裝架30上的覆土回轉(zhuǎn)臂46、安裝在伸出臂27前端的安裝板57上的覆土回轉(zhuǎn)臂電動缸47、覆土推板安裝架48。覆土推板安裝架48上裝有U型覆土推板49和壓實板滑軌51。壓實板滑軌51上的滑塊52通過連接臂53與U型土壤壓實板50連接，覆土推板安裝架48和連接臂53之間安裝有電動缸54。
[0043]土壤壓實板50上表面裝有踏面閉合板55的驅(qū)動電機56，踏面閉合板55安裝在土壤踏實板50的下底面。土壤踏實板50上安裝有高頻電機58和其驅(qū)動的偏心輪59。
[0044]A型夾苗手24安裝在龍門式安裝架上是一個多自由度，前端帶有夾持手34的多段機械臂式機械手；澆水管20后端連接到水泵，出水口對準植苗坑。
[0045]一對B組植樹作業(yè)模塊3安裝在水車60兩側(cè)的兩個獨立苗車61上。
[0046]沖水打孔回轉(zhuǎn)臂61、沖水打孔回轉(zhuǎn)臂電動缸62均安裝在苗車上61的安裝架63上。
[0047]沖水打孔回轉(zhuǎn)臂61前端裝有打孔裝置安裝架64，滑軌65、螺桿式升降器66的兩端均與打孔裝置安裝架64兩端安裝在一起，打孔鋼管67通過2個滑動套筒68安裝在滑軌65上，其中一個滑動套筒68與螺桿式升降器上安裝的螺母69構(gòu)成一體的組合件；B組植樹作業(yè)模塊3的高壓泵70通過水管71與打孔鋼管67連接；定向放苗輔助手的電動缸72安裝在苗車61上，電動缸72前端外探一個抓臂73與定向輔助漏斗74連接。
[0048]B型夾苗手75是一個多自由度，前端帶有夾持手76的多段機械臂式機械手，通過帶有電動缸77的滑軌式安裝支架78安裝在水車60上。
[0049]各植樹作業(yè)模塊根據(jù)其在整個植樹模塊隊列中所處位置的不同，分為內(nèi)部模塊和邊緣模塊，內(nèi)部模塊的太陽能防風罩支架僅包括太陽能板安裝架79，邊緣模塊的太陽能防風罩支架包括太陽能板安裝架79和圓弧式防風罩邊罩支架25。
[0050]太陽能板安裝架是由能夠調(diào)整太陽能板朝向角度的多個頂端帶有球形萬向節(jié)安裝點80的多節(jié)伸縮桿81、太陽能板架82和防風罩安裝條15組成；太陽能電池板6安裝在太陽能板架82上。
[0051]防風罩17通過防風罩安裝條15、防風罩邊罩支架25安裝在作業(yè)模塊上。
[0052]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.多樹種混交聯(lián)排植樹機器人，包括無人駕駛牽引車，多行多列的A，B兩組植樹作業(yè)模塊，太陽能防風罩，其特征在于: 無人駕駛牽引車通過牽引臂連接多行多列的A，B兩組植樹作業(yè)模塊； 各植樹作業(yè)模塊均包含水車，以及安裝在水車上的:水泵、可更換的苗車、作業(yè)手模塊、太陽能防風罩支架及太陽能板和拼接處帶有拉鎖的防風罩； 苗車為獨立結(jié)構(gòu)，可以和水車快速地連接在一起，苗車結(jié)構(gòu)分為上下三層，上面兩層為穿孔薄板利于放苗規(guī)整，便于機械夾苗手作業(yè)，最下一層為可內(nèi)盛營養(yǎng)液的凹形底盤； A組植樹作業(yè)模塊的作業(yè)手模塊包括伸縮臂、澆水管，以及伸縮臂上安裝的鉆土手、覆土手和A型夾苗手； 伸縮臂包括安裝在水車上的主支撐臂、后端與主支撐臂嵌套在一起的伸出臂，及連接主支撐臂和伸出臂的電動缸，主支撐臂和伸出臂均為品字形，三管式結(jié)構(gòu)，三管之間有交錯式加強筋連接，伸出臂前端有用來安裝鉆土手、覆土手和A型夾苗手的龍門式安裝架； 鉆土手安裝在龍門式安裝架上，包括回轉(zhuǎn)臂、回轉(zhuǎn)臂驅(qū)動裝置，鉆土部件安裝架，以及鉆土部件安裝架上的滑軌、鉆土馬達、鉆土鉆頭、定向送土罩，并包括滑軌上安裝的升降器； 鉆土馬達的安裝法蘭兩側(cè)有連接滑軌的滑動套筒，滑動套筒與升降器連接，升降器由電機驅(qū)動； 定向送土罩為一個有開口的不完整薄壁圓筒； 覆土手安裝在龍門式安裝架上，包括覆土回轉(zhuǎn)臂、回轉(zhuǎn)臂驅(qū)動裝置、覆土推板安裝架，以及覆土推板安裝架上的U型覆土推板、U型土壤壓實板、壓實板升降裝置、及土壤壓實板上附著的電機驅(qū)動的踏面閉合板和土壤高頻踩踏機構(gòu)； 踏面閉合板安裝在土壤壓實板下底面下方； 土壤高頻踩踏機構(gòu)是電機驅(qū)動的偏心輪結(jié)構(gòu)； A型夾苗手安裝在龍門式安裝架上，是一個多自由度，前端帶有夾持手的多段機械臂式機械手； 澆水管后端連接到水泵，出水口對準植苗坑； B組植樹作業(yè)模塊的作業(yè)手模塊包括沖水打孔手、定向放苗輔助手、B型夾苗手； 沖水打孔手包括沖水打孔回轉(zhuǎn)臂、回轉(zhuǎn)臂驅(qū)動裝置、打孔裝置安裝架、滑軌、打孔鋼管，及滑軌上安裝的升降器； 回轉(zhuǎn)臂和覆土回轉(zhuǎn)臂均是由并排的兩根彎管結(jié)合加強筋組成； B組植樹作業(yè)模塊的水泵是高壓泵，打孔鋼管后端連接到高壓水泵上； 定向放苗輔助手包括定向輔助漏斗和升降裝置； B型夾苗手是一個多自由度，前端帶有夾持手的多段機械臂式機械手； 各植樹作業(yè)模塊根據(jù)其在整個植樹模塊隊列中所處位置的不同，分為內(nèi)部模塊和邊緣模塊，內(nèi)部模塊的太陽能防風罩支架僅包括太陽能板安裝架，邊緣模塊的太陽能防風罩支架包括太陽能板安裝架和圓弧式防風罩邊罩支架； 太陽能板安裝架是由能夠調(diào)整太陽能板朝向角度的多個頂端帶有球形萬向節(jié)安裝點的多節(jié)伸縮桿、太陽能板架、防風罩安裝條組成； 太陽能電池板安裝在太陽能板架上； 防風罩安裝條是薄片型，開有通孔，以用螺栓和太陽能板架夾緊的方式固定防風罩；防風罩通過防風罩安裝條、防風罩邊罩支架安裝在各個作業(yè)模塊上，并和太陽能電池板組成邊緣圓弧形的整體式太陽能防風罩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多樹種混交聯(lián)排植樹機器人，其特征在于，所述整體式防風罩在行進方向的后方，在樹苗栽植位置處為留有樹苗通過口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述多樹種混交聯(lián)排植樹機器人，其特征在于，防風罩由透明高彈性橡膠制造。
【文檔編號】A01G25/09GK203968837SQ201420440534
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】楊挺, 蔡軍生, 賀玉飛, 王明武, 于衛(wèi)平 申請人:北京時代沃林科技發(fā)展有限公司