CN104969794A - 大规模种植低小灌木及收集其花果的装置 - Google Patents

Abstract

一种大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，涉及一种农业种植及收集装置，包括供水***、喷淋***、种植容器、种植台、安装有排水管的水池。供水***通过高压软管与喷淋***的喷头相连，喷淋***的喷头位于种植容器的上方。该种植容器上还安装有倾斜驱动装置,种植容器可倾斜转动安装在种植台上，种植台置于水池上，水池在排水管处安装有花果叶收集过滤网。本发明可以实现种植及收集作用，大幅度提高了其收集效率，使得花香不容易散失,为后续的加工赢得更多的时间，成本低，操作和维修方便，可保证采摘花果的质量，其适用范围广、易于推广使用。

Description

大规模种植低小灌木及收集其花果的装置

技术领域

本发明涉及一种农业种植及收集装置，特别是一种大规模种植低小灌木及收集其花果的装置。

背景技术

在我国的农业种植中，低小灌木如茉莉等是广受欢迎的植物，其花主要用于提取香精及制成花茶。据有关资料显示，某县被茶业界和新闻界誉为“中国茉莉花之都” ，是全国最大的茉莉花生产和花茶加工基地，茉莉花常年种植面积超过10万亩，2011年，该县拥有花茶加工企业180多家，年加工茉莉花茶5万多吨，茉莉花产量和花茶产量均占全国的80%以上，占世界总量的60%。在自然条件和正常温度（32-37℃）下，茉莉花吐香持续时间一般为24小时，临近花期，如果不及时处理，就会让花香浪费掉。所以，及时采摘茉莉花是种植户首先要面对的问题。目前，茉莉花的采摘只是靠人工，由人弯腰在花田中一朵一朵地采摘。茉莉花开放的季节，正是某县一年中天气最热的几个月，花农必须顶着烈日，在花田里连续站上几个小时，青壮年不愿意从事此项工作。并且人力成本不断攀升，使得花茶的总成本受到人力成本的影响不断增加，近年来，由于花茶市场售价过低，人工贵，花农宁愿丟荒花田也不愿意采摘，这必然制约花茶的大规模种植，降低了花茶的市场占有率。

我国目前对于低小灌木的花果其自动化采摘方式多采用单株气吸，这种方式不仅效率低，而且对花果的形状有一定要求。日本有高架栽培草莓等种植方式，然后配备复杂的采收设备如视觉识别***，我国的申请号201110108181.6《高架栽培果实智能采收设备及采收方法》也公开了类似的设备。这些设备结构复杂、投资成本巨大，后续维护不容易，不易推广应用。申请号为201410031524.7 的专利申请是用高速气流吹落成熟的枸杞，这种方法的局限在于气流易被树枝或叶阻挡，效果和震动树干让花、果落下的方式相似，落到硬质表面易使果实或花破损；而且该高速气流吹落果实的方式对树干的形状有要求，也不适合于低于1米以下的低小灌木植物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种收集效率高、成本低、操作方便的大规模种植低小灌木及收集其花果的装置。

解决上述技术问题的技术方案是：一种大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，包括供水***、喷淋***、种植容器、种植台、安装有排水管的水池，所述的供水***通过高压软管与喷淋***的喷头相连；喷淋***的喷头位于种植容器的上方，所述的种植容器可倾斜转动安装在种植台上，该种植容器上还安装有倾斜驱动装置；所述的种植台置于水池上，水池在排水管处安装有花果叶收集过滤网。

本发明的进一步技术方案是：所述的种植容器为长半圆形容器，该长半圆形容器的底部设有至少两组用于使种植容器倾斜转动的托轮，所述的托轮安装在种植台上。

本发明的进一步技术方案是：所述的倾斜驱动装置包括两根两端封闭的平衡管，该两根平衡管分别设置在种植容器的两边缘，平衡管上分别设置有注水孔和出水孔。

本发明的进一步技术方案是：所述的喷淋***包括行车轨道、机械臂、所述的喷头，所述机械臂的顶部与行车轨道滚动配合，机械臂的底部与喷头通过销轴铰接。

本发明的再进一步技术方案是：所述的机械臂为二关节机械臂，该机械臂包括行车轮、行车驱动装置、支撑台、臂体、液压缸、传动齿轮组、传动齿轮驱动装置、液压缸动力装置；其中：

所述的行车驱动装置安装在支撑台的顶部，该行车驱动装置的输出轴与行车轮单边连接，行车轮与行车轨道滚动配合；所述的液压缸动力装置、传动齿轮驱动装置依次连接在支撑台的底部，传动齿轮驱动装置的外壳顶部有输入齿轮和液压缸动力装置底部的输出齿轮内啮合，传动齿轮驱动装置的输出轴与传动齿轮组的输入轴连接，传动齿轮组的输出轴与臂体的上端铰接，臂体的下端通过销轴与喷头连接；所述的液压缸动力装置通过油管与液压缸连接，液压缸的活塞架安装在喷头上，液压缸的液压缸架安装在臂体上。

本发明的再进一步技术方案是：所述的机械臂还包括大滑环道，该大滑环道位于支撑台外，大滑环道上套有大滑环，大滑环道通过连接件固定在支撑台上；所述的大滑环通过弹簧件、连接环与所述的高压软管相连。

本发明的再进一步技术方案是：所述的供水***包括储水罐、水泵、输送水管，所述的水泵输入端与储水罐的输出端相连，水泵的输出端与输送水管相连，输送水管通过所述的高压软管与喷淋***的喷头相连通。

本发明的更进一步技术方案是：该装置还包括有PLC控制***，所述水泵、行车驱动装置、传动齿轮驱动装置、液压缸动力装置的输入端分别与PLC控制***的输出端连接。

本发明的更进一步技术方案是：所述的种植台在种植容器的下方安装有与种植容器倾斜后的最低点相接触的接触按钮，该接触按钮的输出端与PLC控制***的输入端连接。

本发明的更进一步技术方案是：该装置置于温室大棚内，所述的温室大棚还设置有用于维持室内温度或供电的太阳能***。

由于采用上述结构，本发明之大规模种植低小灌木及收集其花果的装置与现有技术相比，具有以下有益效果：

1. 可实现种植及收集作用：

由于本发明包括供水***、喷淋***、种植容器、种植台、水池，其中供水***通过高压软管与喷淋***的喷头相连；喷淋***的喷头位于种植容器的上方，种植容器可倾斜转动安装在种植台上，且种植容器上还安装有倾斜驱动装置；所述的种植台置于水池上，水池在排水管处安装有花果叶收集过滤网。因此，供水***输出的水通过喷淋***浇在种植容器内的低小灌木上，在种植时起到灌溉、喷药作用；在收获时，通过倾斜驱动装置驱动种植容器倾斜转动，使种植容器处于倾斜状态，此时，通过从喷淋***的喷头喷出的高压水，可将低小灌木的花果打落到水池中，被打落的花果漂流至排水管的花果叶收集过滤网处，即可对其进行收集及筛分处理。因此，本发明可以实现种植及收集作用。

2. 收集效率高：

本发明针对低小灌木、草本植物需要的土壤较少、自身重量轻的特征，把它们种植在水池上方的种植容器中。再利用花、花蕾、果实、绿叶、黄叶被水打落所需要的压力不一样的特点，花、果在成熟以后极易脱落，收获期到时，往水池里注水，通过从喷淋***的喷头喷出经精确调节的高压水流把需要采收的花、果、叶打落到水池中，被打落的花、果、叶漂流至排水管的花果叶收集过滤网处，即可对其进行收集及筛分处理。因此，本发明的采摘速度快，无需单株逐棵收集，大幅度提高了其收集效率，使得花香不容易散失,为后续的加工赢得更多的时间。

3. 成本低：

由于本装置能模拟人工采摘花果，可节约大量人力，避免了人力采摘的繁琐，降低了人工成本。同时，本发明中改变种植容器的转动方向也没有采用常用的液压、齿轮、蜗轮等倾斜驱动装置，而是模仿潜水艇下沉时加水的原理，利用两根两端封闭的平衡管，平衡管上分别设置有注水孔和出水孔，其中注有水的一边平衡管则下沉，从而使种植容器朝该方向转动，这种方法较其他方法更能节约投资，降低成本，从而赢得更多市场份额。

4.操作和维修方便：

本装置所用的设备简单安全，不需要特别培训，也没有太多的非标件，操作和维修方便。而且由于本发明的喷淋***顶部通过行车轮与行车轨道滚动配合，使整个机械臂可沿行车轨道滚动到需要喷淋的地方；另外，由于传动齿轮驱动装置的输入齿轮与液压缸动力装置的输出齿轮通过齿轮内啮合形式连接，因此，通过油泵带动输出齿轮转动，可带动传动齿轮驱动装置的输入齿轮、外壳、变频电机与电机齿轮绕支撑台的垂直中轴线作水平旋转运动，从而可带动臂体作水平旋转运动；此外，本发明的喷淋***还在支撑台外设有大滑环道，大滑环道上套有大滑环，大滑环道的前方形成自由的半环形轨道；大滑环通过弹簧件、连接环与高压软管相连。通过该大滑环道、大滑环可使高压软管根据实际需要沿着大滑环道前方的自由环形轨道改变方向对植物进行喷淋。因此，本发明的操作比较方便，可自由地按需要喷淋的方向调整喷淋角度。

5. 可保证采摘花果的质量：

由于本发明是通过采用高压水将花果打落至水池中，避免了高速气流将成花果吹落到硬质表面上易使果实或花破损,从而保证了采摘花果的质量。

6. 控制精确，自动化程度高：

本发明还包括有PLC控制***，通过该PLC控制***可精确控制水泵、行车驱动装置、传动齿轮驱动装置、液压缸动力装置的开停时间、转动速度以及各种阀体的开启度，其控制精确，自动化程度高。

7．可一物多用：

在本装置中，水既可以打落花果，又可以作为改变种植容器旋转方向的动力源，其平时起灌溉、喷药作用，收获季节起到收集、运输的作用，一物多用，并且可循环使用。

8.适用范围广：

本装置适用于只需要少量土壤即可种植、自身重量轻、枝条对果实或花吸附力不强的低小灌木、草本植物，如菊花、辣椒、草莓等，其应用广泛。而且本发明还可以安装在太阳能温室大棚中，可以不受到自然气温的限制，按市场需求调节种植期，种植范围不再局限于某个地方。

9. 易于推广使用：

本装置投资成本低，工人不必在夏日露天工作，改善了工作条件，易于形成大规模工厂化生产。

   下面，结合附图和实施例对本发明之大规模种植低小灌木及收集其花果的装置的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本发明之大规模种植低小灌木及收集其花果的装置的结构示意图；

图2：实施例一所述机械臂的结构示意图，

图3：实施例一所述采用机械臂进行喷淋的状态图之一，

图4：实施例一所述采用机械臂进行喷淋的状态图之二，

图5：实施例一所述采用机械臂进行喷淋的状态图之三，

图6：实施例二所述采用机械臂进行喷淋的状态图之一，

图7：实施例二所述采用机械臂进行喷淋的状态图之二。

在上述附图中，各标号的说明如下：

1-供水***，101-储水罐，102-水泵，103-输送水管，104-高压软管，105-滑杆，

2-喷淋***，201-行车轨道，202-机械臂， 2021-行车轮，

2022-行车驱动装置，20221-电动机，20222-控制箱，20223-保护罩，

2023-支撑台，2024-臂体，2025-液压缸，20251-活塞架，20252-液压缸架，

2026-传动齿轮组，20261-齿轮A，20262-齿轮B，

2027-传动齿轮驱动装置，2028-液压缸动力装置，

2029-大滑环道，20291-大滑环，20292-弹簧件，

203-喷头，204-销轴，

3-种植容器，301-托轮，302-平衡管，4-种植台，

5-水池，501-排水管， 6-接触按钮，7-温室大棚，8-太阳能***。

具体实施方式

实施例一：

一种大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，包括供水***1、喷淋***2、种植容器3、种植台4、安装有排水管501的水池5、PLC控制***，所述的供水***1通过高压软管104与喷淋***2的喷头203相连；喷淋***2的喷头位于种植容器3的上方，所述的种植容器3可倾斜转动安装在种植台4上，该种植容器3上还安装有倾斜驱动装置；所述的种植台4置于水池5上，水池5在排水管501处安装有花果叶收集过滤网。本装置置于温室大棚7内，温室大棚7还设置有用于维持室内温度或供电的太阳能***8。其中：

所述的供水***1包括储水罐101、水泵102、输送水管103，所述的储水罐101是一个圆柱型罐体，所述的水泵102输入端与储水罐101的输出端相连，水泵102的输出端与输送水管103相连，输送水管103上设有至少3个减压阀和至少有4个控制阀，该输送水管103与高压软管104连接，该高压软管104挂在滑杆105上，滑杆105上设置有可以滑动的滑环，滑环下连接有弹性件，弹性件下连有扣环，扣环与高压软管104连接，高压软管104与喷淋***2的喷头203相连通；

所述的喷淋***2包括行车轨道201、机械臂、喷头203，所述的行车轨道201的轨道路线为“U”型；

所述的机械臂为二关节机械臂，该机械臂包括行车轮2021、行车驱动装置2022、支撑台2023、臂体2024、液压缸2025、传动齿轮组2026、传动齿轮驱动装置2027、液压缸动力装置2028；其中：

所述的行车驱动装置2022安装在支撑台2023的顶部，该行车驱动装置2022包括电动机20221、控制箱20222、保护罩20223以及位于保护罩内的传动轮组，所述的控制箱20222与电动机20221 连接，电动机20221的输出轴与传动轮组连接，传动轮组的输出轴与行车轮2021单边连接，行车轮2021与行车轨道201滚动配合，通过行车驱动装置2022可带动整个机械臂沿着行车轨道201滚动；

所述的液压缸动力装置2028、传动齿轮驱动装置2027依次连接在支撑台2023的底部；液压缸动力装置2028包括壳体、两组位于壳体内且连接在一起的油泵、油箱，壳体底部安装有与其中一组油泵连接的输出齿轮；传动齿轮驱动装置2027包括外壳、位于外壳上部的输入齿轮、位于外壳内的一个变频电机、连接在变频电机输出轴上的一对电机齿轮，电机齿轮的输出轴与传动齿轮组2026的输入轴连接；所述传动齿轮驱动装置2027的输入齿轮与液压缸动力装置2028的输出齿轮通过齿轮内啮合形式连接，通过油泵带动输出齿轮转动，可带动传动齿轮驱动装置2027的输入齿轮、外壳、变频电机与电机齿轮绕支撑台2023的垂直中轴线作水平旋转运动，从而可带动臂体作水平旋转运动；

所述的传动齿轮组2026包括外啮合在一起的齿轮A20261和齿轮B20262，齿轮A20261的输入轴作为传动齿轮组2026的输入轴与电机齿轮的输出轴连接，齿轮B20262的输出轴与臂体2024的上端铰接；通过变频电机带动齿轮A20261转动，从而带动齿轮B20262以及臂体2024转动，使臂体可绕着其上端转动，该关节为机械臂的转动关节；臂体2024的下端通过销轴204与喷头203铰接；且臂体2024上安装有液压缸的液压缸架20252，喷头203上安装有液压缸2025的活塞架20251，液压缸2025通过油管与液压缸动力装置2028的另一组油泵连接；通过液压缸的活塞可带动喷头摆动，该关节为机械臂的摆动关节。因此，本装置通过机械臂的转动关节、摆动关节可完全模拟人工喷淋，从而可充分将成熟的花果打落在水池中。

所述的大滑环道2029位于支撑台2023外，该大滑环道2029上套有大滑环20291，大滑环道2029通过三个连接件固定在支撑台2023上。其中两个连接件位于大滑环道2029的两侧，对称布置，还有一个在大滑环道的后方。大滑环道2029的前方形成自由的半环形轨道；所述的大滑环20291通过弹簧件20292、连接环与所述的高压软管104相连；通过该大滑环道2029、大滑环20291可使高压软管根据实际需要沿着大滑环道2029前方的自由半环形轨道改变方向对种植容器中的植物进行喷淋。

所述的种植容器3为长半圆形容器，该长半圆形容器是用大的硬管从中剖切开，盛上土，植物种植在里面，盛土不应过满，需要留出至少五分之一的空间，当收获时，如土质疏松易落，需要覆以尼龙网固定。该长半圆形容器的底部设有至少两组用于使种植容器可倾斜转动一定范围的托轮301，所述的托轮301安装在种植台4上。

所述的倾斜驱动装置包括两根两端封闭的平衡管302，该两根平衡管302分别平行对称设置在种植容器3的两边缘，平衡管302上分别设置有注水孔和出水孔。平时所述的平衡管可以是空的也可以适量加水使倾斜生长的植株保持竖直向上状态；收获季节，在其中一边的平衡管中注水，使种植容器3因重量增加倾斜向注入水的平衡管的一方，需要倾斜的角度由注入水的多少而定。上述的水池5平时是空的，收获季节灌入一定的水，被打落的花或果或黄叶落到水面上，随水漂流，在水池的排水管处被收集。

上述水泵102、行车驱动装置2022的电动机20221和控制箱20222、传动齿轮驱动装置2027的变频电机、液压缸动力装置2028的油泵以及各阀的输入端分别与PLC控制***的输出端连接；通过PLC控制***可精确控制水泵、电动机、变频电机、油泵的开停时间、转动速度以及各种阀体的开启度。通过PLC的控制，可在往平衡管内注水使种植容器倾斜的同时，驱动变频电机带动齿轮A20261、齿轮B20262转动，从而使臂体2024绕着其上端向下转动，当臂体向下转动到植物附近上方时，驱动液压缸的活塞伸缩带动喷头摆动，从而可模拟人工喷淋，将成熟的花果打落在水池中（参见图1至图5）。

实施例二：

一种大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，该装置的基本结构同实施例一，所不同之处在于：所述的种植台4在种植容器3的下方安装有与种植容器倾斜后的最低点相接触的接触按钮6，该接触按钮6的输出端与PLC控制***的输入端连接。

本实施例二通过PLC控制***的控制，先往平衡管内注水使种植容器倾斜稳定后，由于种植容器的倾斜端触及接触按钮6，使PLC控制***发出控制指令，驱动变频电机带动齿轮A20261、齿轮B20262转动，从而使臂体2024绕着其上端向下转动，当臂体向下转动到植物附近上方时，驱动液压缸的活塞伸缩带动喷头摆动，从而可模拟人工喷淋，将成熟的花果打落在水池中（参见图6、图7）。

Claims (10)

1.一种大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，其特征在于：包括供水***（1）、喷淋***（2）、种植容器（3）、种植台（4）、安装有排水管（501）的水池（5），所述的供水***（1）通过高压软管（104）与喷淋***（2）的喷头相连；喷淋***（2）的喷头位于种植容器（3）的上方，所述的种植容器（3）可倾斜转动安装在种植台（4）上，该种植容器（3）上还安装有倾斜驱动装置；所述的种植台（4）置于水池（5）上，水池（5）在排水管（501）处安装有花果叶收集过滤网。

2.根据权利要求1所述的大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，其特征在于：所述的种植容器（3）为长半圆形容器，该长半圆形容器的底部设有至少两组用于使种植容器（3）倾斜转动的托轮（301），所述的托轮（301）安装在种植台（4）上。

3.根据权利要求1所述的大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，其特征在于：所述的倾斜驱动装置包括两根两端封闭的平衡管（302），该两根平衡管（302）分别设置在种植容器（3）的两边缘，平衡管（302）上分别设置有注水孔和出水孔。

4.根据权利要求1所述的大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，其特征在于：所述的喷淋***（2）包括行车轨道（201）、机械臂（202）、所述的喷头（203），所述机械臂（202）的顶部与行车轨道（201）滚动配合，机械臂（202）的底部与喷头（203）通过销轴（204）铰接。

5.根据权利要求4所述的大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，其特征在于：所述的机械臂（202）为二关节机械臂，该机械臂包括行车轮（2021）、行车驱动装置（2022）、支撑台（2023）、臂体（2024）、液压缸（2025）、传动齿轮组（2026）、传动齿轮驱动装置（2027）、液压缸动力装置（2028）；其中：

所述的行车驱动装置（2022）安装在支撑台（2023）的顶部，该行车驱动装置（2022）的输出轴与行车轮（2021）单边连接，行车轮（2021）与行车轨道（201）滚动配合；所述的液压缸动力装置（2028）、传动齿轮驱动装置（2027）依次连接在支撑台（2023）的底部，传动齿轮驱动装置（2027）的外壳顶部有输入齿轮和液压缸动力装置（2028）底部的输出齿轮内啮合，传动齿轮驱动装置（2027）的输出轴与传动齿轮组（2026）的输入轴连接，传动齿轮组（2026）的输出轴与臂体（2024）的上端铰接，臂体（2024）的下端通过销轴（204）与喷头（203）连接；所述的液压缸动力装置（2028）通过油管与液压缸（2025）连接，液压缸（2025）的活塞架（20251）安装在喷头（203）上，液压缸的液压缸架（20252）安装在臂体（2024）上。

6.根据权利要求5所述的大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，其特征在于：所述的机械臂（202）还包括大滑环道（2029），该大滑环道（2029）位于支撑台（2023）外，大滑环道（2029）上套有大滑环（20291），大滑环道（2029）通过连接件固定在支撑台（2023）上；所述的大滑环（20291）通过弹簧件（20292）、连接环与所述的高压软管（104）相连。

7.根据权利要求5所述的大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，其特征在于：所述的供水***（1）包括储水罐（101）、水泵（102）、输送水管（103），所述的水泵（102）输入端与储水罐（101）的输出端相连，水泵（102）的输出端与输送水管（103）相连，输送水管（103）通过所述的高压软管（104）与喷淋***（2）的喷头（203）相连通。

8.权利要求7所述的大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，其特征在于：该装置还包括有PLC控制***，所述水泵（102）、行车驱动装置（2022）、传动齿轮驱动装置（2027）、液压缸动力装置（2028）的输入端分别与PLC控制***的输出端连接。

9.权利要求8所述的大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，其特征在于：所述的种植台（4）在种植容器（3）的下方安装有与种植容器倾斜后的最低点相接触的接触按钮（6），该接触按钮（6）的输出端与PLC控制***的输入端连接。

10.权利要求1至9任一权利要求所述的大规模种植低小灌木及收集其花果的装置，其特征在于：该装置置于温室大棚（7）内，所述的温室大棚（7）还设置有用于维持室内温度或供电的太阳能***（8）。