CN109328577B - 形肥施肥机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种结构设计新颖、易于使用、施肥时效率高的形肥施肥机，包括底部安装有行走轮的机架；所述机架上设有：一打洞装置，用于在地面上打洞；一投料装置，用于将形肥投入至洞内；一覆土装置，用于将投入洞内的形肥覆土。

Description

形肥施肥机

技术领域

本发明涉及农业施肥技术领域，尤其涉及一种形肥施肥机。

背景技术

目前，市场的缓释肥为达到缓释或控释的效果，常采用的做法是在肥料外层包裹一层薄膜，通过该层薄膜保护内部的肥料不被释放，但，一旦该薄膜破损后，其薄膜内的肥料会在短时间内释放，其所谓的缓释实为延迟释放，其并非是严格意义上的缓释；为此本发明人发明了一种形肥，该形肥（直径8-20cm,高度5-20cm）整体呈圆柱体状，在使用中，可实现达到缓释的目的，该形肥详细介绍可参见本申请人所申请的发明专利申请号为：2018105164646所示的专利申请。由于该形肥体积大，在施肥时需要在植株的附近打洞或挖坑，而采用人工施肥的方式则费时、费力，且施肥效率低，因此，有必要设计并研发出一种针对该形肥进行施肥的形肥施肥机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种结构设计新颖、易于使用、施肥时效率高的形肥施肥机。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

设计一种形肥施肥机，包括底部安装有行走轮的机架；其特征在于：所述机架上设有：

一打洞装置，用于在地面上打洞；

一投料装置，用于将形肥投入至洞内；

一覆土装置，用于将投入洞内的形肥覆土。

还包括：

取像摄像头，获取待施肥植株的图像；

图像运算单元，与取像摄像头连接，对取像摄像头获取的植株图像进行运算获取植株的投影并确定打洞位置；

控制器，与图像运算单元连接，接收图像运算单元运算的打洞位置并输出；

数据输出单元，与控制器连接，将打洞位置信息发送至打洞装置、投料装置及覆土装置中。

所述打洞装置包括一长度可变的打洞臂、设置于打洞臂前端的打洞机构，所述打洞机构包括安装于打洞臂前端的螺杆直线电机，螺杆直线电机上的动力轴的下端设有螺旋形叶片。

所述投料装置包括一拾取手臂、设置于拾取手臂前端的抓手，通过所述拾取手臂可将抓手移动至形肥上，而后通过所述拾取手臂可将抓有形肥的抓手置于洞口上方。

还包括设置于机架上的储料装置，若干个形肥置于所述储料装置内。

本发明的有益效果在于：

本设计其结构设计新颖、紧凑，实施中可对形肥进行定量施肥，相较于传统施肥方式，本设计在使用中省时、省力，且施肥效率高，可在果园、茶园等植株林内进行施肥，是形肥施肥领域极为重要的一项技术革新，可为植株定量施肥带来重要的贡献。

附图说明

图1为本设计的侧视状态下的主要结构示意图；

图2为本设计俯视状态下的各部件主要结构示意图；

图3为本设计侧视状态下打洞装置及投料装置中的主要结构示意图；

图4为本设计中第一臂和第二臂连接原理示意图；

图5为本设计中的抓手各部件主要结构示意图；

图6为本设计中的覆土装置结构示意图；

图7为本设计中的储料装置俯视状态下的主要结构示意图；

图8为本设计中储料装置侧视状态下的主要结构程示意图；

图9为本设计中挡料板及底部的推板主要结构程示意图；

图10为本施肥机的电气控制原理示意图；

图11为本施肥机所使用的形肥结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例1：一种形肥施肥机，参见图1至图11；

本形肥施肥机它包括底部安装有行走轮的机架100，行走轮可采用带有驱动电机的行走轮（现有技术），这样在行动时可便于行走，本设计中所述机架100上设有：

一打洞装置300，其用于在地面上纵向向下打深度为30-50cm深的洞；

一投料装置400，其用于将形肥800投入至洞内；

一覆土装置，其用于将投入洞内的形肥800覆土；

一储料装置200，若干个形肥位于储料装置内。

在本实施例中，本装置的动力来源可采用带有发电机的柴油发动机并设置于机架的前部，而储料装置设置于机架的后方，本设计中的所述打洞装置300、投料装置400、覆土装置500均设置于机架的下方。

具体来说，参见图1至图4，所述打洞装置300包括一长度可变的打洞臂、设置于打洞臂前端的打洞机构；具体的，所述长度可变的打洞臂包括第一臂311、第二臂313和第三臂315，所述第一臂311的尾端转动安装在机架100上的旋转轴上，旋转轴上套有驱动齿轮304(驱动齿轮可在旋转轴上转动)，驱动齿轮304与第一臂311的尾端固定连接，位于驱动齿轮304侧部的机架上安装有打洞旋转电机306，所述打洞旋转电机的动力输出轴上安装有主动齿轮305，所述主动齿轮与驱动齿轮啮合转动，如此通过打洞旋转电机带动主动齿轮305转动可进而实现驱动驱动齿轮304及与之固定连接的第一臂以旋转轴转动。

第二臂313的尾端固定有第一轴杆，第一臂311的前端转动套在所述第一轴杆上，所述第一臂311的前端上固定有第一旋转电机312，所述第一旋转电机312的动力输出轴与所述第一轴杆连接，如此通过第一旋转电机312可带动第一轴杆及与该第一轴杆固定连接的第二臂相对第一臂的前端并绕第一轴杆转动。同理，所述第三臂315的尾端固定有第二轴杆320，第二臂313的前端转动套在所述第二轴杆320上，所述第二臂313的前端上固定有第二旋转电机314，所述第二旋转电机314的动力输出轴与所述第二轴杆连接；如此通过第二旋转电机314可带动第二轴杆及与该第二轴杆固定连接的第三臂相对第二臂的前端并绕第二轴杆转动。

所述第三臂315的前端固定安装有旋转电机303，旋转电机303的动力轴水平设置，所述打洞机构通过安装板316安装于旋转电机的动力输出轴上并可随旋转电机的动力输出轴旋转，所述打洞机构包括安装于安装板316上的螺杆直线电机317，螺杆直线电机317上的动力轴的下端设有螺旋形叶片319。

本设计中的上述打洞装置安装于机架的下方，在未工作时，打洞旋转电机将第一臂旋转至机架的下方，旋转电机303将螺杆直线电机317旋转90度并将螺杆直线电机317上的动力输出轴呈水平设置，而后，第二臂和第三臂通过对应的第一旋转电机和第二旋转电机分别旋转至机架下方，实现对打洞装置的收起，而在需要打洞时，第一臂311、第二臂313和第三臂315分别通过旋转电机303、第一旋转电机、第二旋转电机从机架下方旋转出来，而后，旋转电机303将螺杆直线电机317旋转90度并将螺杆直线电机317上的动力输出轴呈纵向设置，而后即可通过螺杆直线电机317驱动螺旋形叶片旋转并下降实现打洞的目的。

参见图1、图7至图9，所述储料装置200安装于机架上方的尾部，具体来说，所述储料装置包括箱体203、设置于箱体203内的柔性传输带205，柔性传输带205呈蛇形或回折形设置，同时，柔性传输带205的出料端和进料端分别位于箱体的前后两侧。

进一步的，本设计在与柔性传输带出料端处的箱体203侧壁上设有开口220，该开口由箱体的底部一直贯穿箱体的顶部，同时，柔性传输带205的出料端通过开口的下方延伸至箱体的外部，同时，在箱体的外部设有一挡料板206，挡料板截面呈U形并扣在开口上，同时，挡料板内部区域通过开口与箱体内部贯通，而挡料板206的底部与柔性传输带205出料端之间形成间隙，此间隙大于形肥的高度并小于2倍形肥的高度。

如图8、图9所示，本设计在所述挡料板206底部的左侧设置一弧形的推板210，此推板210与固定在机架上的推料电缸212伸缩杆连接，推板210与处于最下层的形肥相向设置，同时，在推板210的顶部设有向推料电缸212方向延伸并呈水平设置的顶板211，此顶板211为光滑的不锈钢板，同时，在所述挡料板206底部的右侧设置一接料板201，接料板201与柔性输送带出料端所处的高度相同，同时，远离柔性输送带方向上的接料板201端部设有凸起的挡板。

本设计的储料装置在使用中，形肥位于柔性传输带205上，在对形肥摆放时，以5个为一组，5个形肥由上至下叠放，每一组形肥并列摆放在柔性传输带205上，在下料时，柔性传输带205向前移动设定距离（与形肥直径相同）；柔性传输带205转动时，处于柔性传输带205最前端的一组五个形肥通过开口进入挡料板内，此时，柔性传输带205停止，此时状态如图8、图9所示，此时推板位于最下方形肥的侧部，而后，推料电缸212将推板向形肥方向移动，而后推板将形肥推至接料板上，此时，位于第二层的形肥位于顶板上，而后，推料电缸212将推板复位至初始位置，此时，推板及顶板向后移动，处于第二层的形肥与顶板分离，而后上方的四个形肥向下落至柔性输送带上，而后，位于接料板上的形肥可被投料装置拿取，此后，推料电缸212重复上述动作可将下一个形肥推至接料板上，而当第一组的五个形肥被全部从挡料板内推出后，其柔性传输带205继续向前移动并将第二组的5个形肥推至挡料板内，而后推料电缸212重复上述动作即可逐一的将形肥从箱体内推出。

如图2、图3、图5所示，所述投料装置包括一拾取手臂、设置于拾取手臂前端的抓手，通过所述拾取手臂可将抓手移动至形肥上，而后通过所述拾取手臂可将抓有形肥的抓手置于洞口上方;具体来说，所述拾取手臂包括第一拾取臂411、第二拾取臂412、第三拾取臂413和第四拾取臂414，所述第一拾取臂411的尾端转动安装在机架100上的轴415上，轴415上套有从动齿轮403，从动齿轮403可在轴415上转动，从动齿轮403与第一拾取臂411的尾端固定连接，位于从动齿轮403侧部的机架上安装有拾取旋转电机416，所述拾取旋转电机的动力输出轴上安装有主齿轮404，所述主齿轮404与从动齿轮403啮合转动，如此通过拾取旋转电机带动主齿轮404转动可进而实现驱动从动齿轮403及与之固定连接的第一拾取臂以轴在水平方向转动。

同理于第一臂和第二臂的连接原理，第一拾取臂411的前端和第二拾取臂412的尾端、第二拾取臂412的前端和第三拾取臂413的尾端、第三拾取臂413的前端和第四拾取臂414的尾端分别通过一个动力电机417转动连接，在连接时，动力电机安装于第一拾取臂411、第二拾取臂412、第三拾取臂的侧部，通过对应的动力电机带动第二拾取臂412绕第一拾取臂411的前端在上下方向上转动，带动第三拾取臂绕第二拾取臂的前端在上下方向上转动，带动第四拾取臂绕第三拾取臂的前端在上下方向上转动。

上述所述抓手设置于第四拾取臂414的前端，如图5所示，所述抓手包括两个弧形的抓板402、固定在第四拾取臂414前端的固定架，两个抓板402对称设置，两个抓板402的外壁上分别固定有连杆421，两个连杆的中部分别通过销轴铰接于固定架的前端，位于固定架内固定有电缸428，电缸的伸缩杆427上固定有横向设置的驱动板424，驱动板424的左右两端分别开设有呈椭圆形的滑槽426，两个连杆的尾端分别固定有滑轴425，两个滑轴425分别滑动位于两个滑槽426内。

通过上述设计，当电缸的伸缩杆伸出时，驱动板424对两个连杆下端的滑轴施加推力，滑轴在滑槽内向驱动板的中部方向移动，此时，两个连板分别以铰接轴为中心转动，此时，两个抓板反方向移动，实现张开的动作，反之，当电缸的伸缩杆收回时，两个抓板相向移动，实现抓合的动作。

如图6所示，所述覆土装置包括安装在机架下方的两个伸缩电缸501，两个伸缩电缸501的伸缩杆伸出方向分别向机架的左右两侧，位于两个伸缩电缸501伸缩杆的端部上固定有刮板旋转电机505，刮板旋转电机505的动力轴上固定有刮土板502，本设计的刮土板502在未使用时，其刮板旋转电机505将刮土板502旋转90度并将刮土板502呈水平设置，而伸缩电缸501的伸缩杆收回，实现将刮土板502藏于机架下方，使用时，刮土板502被伸缩电缸501的伸缩杆从机架内推出，其刮板旋转电机505将刮土板502旋转90度并将刮土板502呈纵向设置，通过机架的前移实现刮土板刮土的操作。

进一步的，对于本形肥施肥机而言，本形肥施肥机上它还设有：

取像摄像头900，该取像摄像头900安装于机架的顶部，用于获取待施肥植株的三维图像；

图像运算单元（图像运算处理芯片，现有技术），与取像摄像头连接，对取像摄像头获取的植株三维图像进行运算并获取植株的投影（此技术为三维成像技术，该三维成像技术中的运算方法及模块为现有成熟技术，本实施例不再赘述）并确定打洞位置，打洞位置为距离投影边界的80cm处；

控制器（主控芯片），与图像运算单元连接，接收图像运算单元计算出的打洞位置并输出，同时，该控制器作为整个施肥机的主控中心；

数据输出单元（数据输出接口），与控制器连接，将控制信息发送至打洞装置、投料装置及覆土装置中的电气原件内并将控制信息发送至各个执行部件内。

具体来说，本设计中的打洞旋转电机306、第一旋转电机312、第二旋转电机314、旋转电机303、螺杆直线电机317、拾取旋转电机416、动力电机417、驱动柔性输送带的电机、刮板旋转电机505、推料电缸、电缸428、伸缩电缸501均与数据输出单元连接；而本设计中所涉及的打洞旋转电机306、第一旋转电机312、第二旋转电机314、旋转电机303、螺杆直线电机317、拾取旋转电机416、动力电机417、驱动柔性输送带的电机、刮板旋转电机505均为步进电机。

要说明的是，对于上述各个电缸及电机与数据输出单元之间的具体连接方式、及控制器与取像摄像头、图像运算单元、数据输出单元等电气部件的具有连接方式均为常规连接方式，本实施例不再对其进行过多的赘述。

本形肥施肥机中的动力来源可采用具有发电机的柴油机为其提供动力。

对于本设计的形肥施肥机而言，本形肥施肥机的施肥过程或控制器控制各个电气部件的运行方式及步骤如下：

（1）形肥摆放，将形肥摆放箱体内的柔性输送带上。

（2）植株取像，将形肥施肥机移动至待施肥的植株附近，取像摄像头摄取施肥的植株三维图像并将此三维图像信息发送至图像运算单元中；

（3）打洞位置确定，图像运算单元分析植株三维图像、分析出投影图像（现有技术）并确定打洞位置，将打洞位置发送至控制器；

（4）数据发送，控制器接收打洞位置信息，并将打洞位置信息发送至打洞装置、投料装置及覆土装置中的各个电气部件内。

（5）打洞，控制器分别控制打洞旋转电机306、第一旋转电机312、第二旋转电机314的旋转角度将打洞臂从机架内伸出至指定位置，而后，旋转电机303将螺杆直线电机317旋转90度并将螺杆直线电机317上的动力输出轴呈纵向设置，此后螺杆直线电机317驱动螺旋形叶片旋转并下降实现打洞；打洞后，螺杆直线电机317驱动螺旋形叶片上升至地面上方，而后，打洞旋转电机306、第一旋转电机312、第二旋转电机314旋转预设位置将螺杆直线电机317移动至机架侧部并与洞口分离。

（6）下料，柔性传输带205向前移动设定距离；此时处于柔性传输带205最前端的一组五个形肥通过开口进入挡料板内，此时，柔性传输带205停止，而后，推料电缸212将推板向形肥方向移动，而后推板将形肥推至接料板上，而后，推料电缸212将推板复位至初始位置，此时，推板及顶板向后移动，处于第二层的形肥与顶板分离，而后上方的四个形肥向下落至柔性输送带上。

（7）投料，控制器分别控制拾取旋转电机、拾取手臂上的各个动力电机417将拾取手臂前端的抓手（两个抓板）移动至接料板处的形肥800处，而后，电缸的伸缩杆收回，驱动板424对两个连杆下端的滑轴施加拉力，滑轴在滑槽内反方向移动，此时，两个连板分别以铰接轴为中心转动，此时，两个抓板相向移动，而后两个抓板可将形肥抓起；此后，控制器再次分别控制拾取旋转电机、拾取手臂上的各个动力电机417将拾取手臂前端的抓手移动至洞口上方，而后电缸的伸缩杆伸出，两个抓板松开，形肥掉入洞内；之后，控制器再次分别控制拾取旋转电机、拾取手臂上的各个动力电机417将拾取手臂前端的抓手移动接料板处等待抓取下一个形肥。

（8）覆土，刮土板502被伸缩电缸501的伸缩杆从机架内推出，其刮板旋转电机505将刮土板502旋转90度并将刮土板502呈纵向设置，而后机架过移动轮向前移动，机架移动时刮土板将洞口内的土刮入洞内，实现覆土的操作。

至此，通过上述动作可完成整个的施肥操作。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种形肥施肥机，包括底部安装有行走轮的机架；其特征在于：所述机架上设有：

一打洞装置，用于在地面上打洞；

一投料装置，用于将形肥投入至洞内；

一覆土装置，用于将投入洞内的形肥覆土；还包括：

取像摄像头，获取待施肥植株的图像；

图像运算单元，与取像摄像头连接，对取像摄像头获取的植株图像进行运算获取植株的投影并确定打洞位置；

控制器，与图像运算单元连接，接收图像运算单元运算的打洞位置并输出；

数据输出单元，与控制器连接，将打洞位置信息发送至打洞装置、投料装置及覆土装置中；

还包括设置于机架上的储料装置，若干个形肥置于所述储料装置内,

所述打洞装置包括一长度可变的打洞臂、设置于打洞臂前端的打洞机构，

所述长度可变的打洞臂包括第一臂、第二臂和第三臂，所述第一臂的尾端转动安装在机架上的旋转轴上，旋转轴上套有驱动齿轮，驱动齿轮可在旋转轴上转动，驱动齿轮与第一臂的尾端固定连接，位于驱动齿轮侧部的机架上安装有打洞旋转电机，所述打洞旋转电机的动力输出轴上安装有主动齿轮，所述主动齿轮与驱动齿轮啮合转动；

第二臂的尾端固定有第一轴杆，第一臂的前端转动套在所述第一轴杆上，所述第一臂的前端上固定有第一旋转电机，所述第一旋转电机的动力输出轴与所述第一轴杆连接；

所述第三臂的尾端固定有第二轴杆，第二臂的前端转动套在所述第二轴杆上，所述第二臂的前端上固定有第二旋转电机，所述第二旋转电机的动力输出轴与所述第二轴杆连接；

所述第三臂的前端固定安装有旋转电机，旋转电机的动力轴水平设置，所述打洞机构通过安装板安装于旋转电机的动力输出轴上并可随旋转电机的动力输出轴旋转；

所述打洞机构包括安装于打洞臂前端的螺杆直线电机，螺杆直线电机上的动力轴的下端设有螺旋形叶片；

所述储料装置安装于机架上方的尾部，具体来说，所述储料装置包括箱体、设置于箱体内的柔性传输带，柔性传输带呈蛇形或回折形设置，同时，柔性传输带的出料端和进料端分别位于箱体的前后两侧；

柔性传输带出料端处的箱体侧壁上设有开口，该开口由箱体的底部一直贯穿箱体的顶部，同时，柔性传输带的出料端通过开口的下方延伸至箱体的外部，同时，在箱体的外部设有一挡料板，挡料板截面呈U形并扣在开口上，同时，挡料板内部区域通过开口与箱体内部贯通，而挡料板的底部与柔性传输带出料端之间形成间隙，此间隙大于形肥的高度并小于2倍形肥的高度；所述挡料板底部的左侧设置一弧形的推板，此推板与固定在机架上的推料电缸伸缩杆连接，推板与处于最下层的形肥相向设置，同时，在推板的顶部设有向推料电缸方向延伸并呈水平设置的顶板；在所述挡料板底部的右侧设置一接料板，接料板与柔性输送带出料端所处的高度相同，同时，远离柔性输送带方向上的接料板端部设有凸起的挡板；

所述投料装置包括一拾取手臂、设置于拾取手臂前端的抓手，通过所述拾取手臂可将抓手移动至形肥上，而后通过所述拾取手臂可将抓有形肥的抓手置于洞口上方；所述拾取手臂包括第一拾取臂、第二拾取臂、第三拾取臂和第四拾取臂，所述第一拾取臂的尾端转动安装在机架上的轴上，轴上套有从动齿轮，从动齿轮可在轴上转动，从动齿轮与第一拾取臂的尾端固定连接，位于从动齿轮侧部的机架上安装有拾取旋转电机，所述拾取旋转电机的动力输出轴上安装有主齿轮，所述主齿轮与从动齿轮啮合转动；

第一拾取臂的前端和第二拾取臂的尾端、第二拾取臂的前端和第三拾取臂的尾端、第三拾取臂的前端和第四拾取臂的尾端分别通过一个动力电机转动连接；

所述抓手设置于第四拾取臂的前端，所述抓手包括两个弧形的抓板、固定在第四拾取臂前端的固定架，两个抓板对称设置，两个抓板的外壁上分别固定有连杆，两个连杆的中部分别通过销轴铰接于固定架的前端，位于固定架内固定有电缸，电缸的伸缩杆上固定有横向设置的驱动板，驱动板的左右两端分别开设有呈椭圆形的滑槽，两个连杆的尾端分别固定有滑轴，两个滑轴分别滑动位于两个滑槽内；

所述覆土装置包括安装在机架下方的两个伸缩电缸，两个伸缩电缸的伸缩杆伸出方向分别向机架的左右两侧，位于两个伸缩电缸伸缩杆的端部上固定有刮板旋转电机，刮板旋转电机的动力轴上固定有刮土板，刮土板在未使用时，其刮板旋转电机将刮土板旋转90度并将刮土板呈水平设置，而伸缩电缸的伸缩杆收回，实现将刮土板藏于机架下方。

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