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专利号: 2022108564666
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种全自动草方格沙障铺种装置,包括为插入沙地的草帘进行覆土并压实的覆土机构(3),其特征在于,所述覆土机构(3)沿铺种装置的行进方向的中轴线对称布置有覆土组件(33)和连杆组件(32),所述覆土组件(33)通过所述连杆组件(32)与动力设备(31)的输出端(311)连接以获得覆土和压土动力;

所述连杆组件(32)包括第二驱动杆(322)和分别与第一底面(332)和第二底面(333)连接的第一驱动杆(321)和中间杆(323);

所述覆土机构(3)还包括格板(34),所述第二驱动杆(322)一端连接所述中间杆(323),所述第二驱动杆(322)的另一端与所述第一驱动杆(321)共同连接至所述动力设备(31)的所述输出端(311),所述中间杆(323)的另一端按照可以发生转动的方式连接至所述格板(34);

在所述动力设备(31)的所述输出端(311)进行上下运动的情况下,所述动力设备(31)的所述输出端(311)可带动所述第一驱动杆(321)和所述第二驱动杆(322)相对所述动力设备(31)的所述输出端(311)旋转;

在所述动力设备(31)的所述输出端(311)向下运动的第一阶段,所述连杆组件(32)带动所述覆土组件(33)向中轴线靠拢完成覆土操作;

在所述动力设备(31)的所述输出端(311)向下运动的第二阶段,所述连杆组件(32)带动所述覆土组件(33)向下挤压沙土以完成压实操作;

在所述动力设备(31)的所述输出端(311)向上运动时,连杆组件(32)带动覆土组件(33)复位;

所述铺种装置还包括设置于所述铺种装置靠近前进方向的一侧的开槽机构(4)、控制驱动辊轮(121)并利用其提供的摩擦力将草帘铺设至目标区域的铺草机构(1)以及包括曲柄滑块组件(22)并利用其转化旋转运动和往复直线运动将草帘插入沙地的插草机构(2)。

2.根据权利要求1所述的全自动草方格沙障铺种装置,其特征在于,所

述覆土组件(33)包括至少一对覆土脚掌(331),

所述覆土脚掌(331)按照能够挤压沙土的方式配置有第一底面(332)和第二底面(333),其中,靠近中轴线布置的所述第一底面(332)朝向中轴线向上倾斜,远离中轴线布置的所述第二底面(333)倾斜程度小于所述第一底面(332)的倾斜程度。

3.根据权利要求2所述的全自动草方格沙障铺种装置,其特征在于,

在所述动力设备(31)的所述输出端(311)向下运动的第一阶段,所述第一驱动杆(321)推动所述第一底面(332)向中轴线靠拢,使得所述第一底面(332)可以依靠倾斜的底面推动沙土向中轴线靠拢以完成覆土操作;

在所述动力设备(31)的所述输出端(311)向下运动的第二阶段,所述第二驱动杆(322)通过推动所述中间杆(323)向中轴线靠拢的方式缩小所述中间杆(323)与竖直方向的夹角,使得与所述中间杆(323)连接的所述第二底面(333)向下挤压沙土以完成压实的操作。

4.根据权利要求1所述的全自动草方格沙障铺种装置,其特征在于,所述开槽机构(4)按照能够控制开槽深度的方式设置有电动伸缩杆(41)和连接于所述电动伸缩杆(41)前端的开槽块(42)。

5.根据权利要求1所述的全自动草方格沙障铺种装置,其特征在于,所述铺种装置还包括用于输送草帘的铺草机构(1),所述铺草机构(1)包括辊轮组件(12),所述辊轮组件(12)包括具有两个并列设置的辊轮的驱动辊轮(121),所述驱动辊轮(121)按照并行设置的两个辊轮将所述草帘压紧并围绕各自轴线反向旋转的方式为所述草帘提供摩擦力,使得所述草帘基于摩擦力被所述辊轮组件(12)铺设至目标区域,其中,所述驱动辊轮(121)通过分别与并行设置的两个所述辊轮连接的两个互相啮合的驱动齿轮(13)中的至少一个与第一减速电机(11)连接的方式获取转动力矩。

6.根据权利要求1所述的全自动草方格沙障铺种装置,其特征在于,

所述铺种装置还包括用于将输送到目标区域的草帘插入沙地的插草机构(2),所述插草机构(2)包括曲柄滑块组件(22),所述曲柄滑块组件(22)的曲柄(221)与第二减速电机(21)连接,使得所述曲柄(221)可以跟随所述第二减速电机(21)转动,所述曲柄滑块组件(22)的扭矩M1按照如下公式计算:

其中,P为滑块受到的竖直推力,R为曲柄半径,α为曲柄与滑块运动直线的夹角,β为连杆与滑块运动直线的夹角,λ为曲柄与连杆之比。

7.根据权利要求1所述的全自动草方格沙障铺种装置,其特征在于,所述铺种装置还包括用于实现铺种装置全自动控制的电控机构(6)、用于检测数据的检测模块(61)和用于传达控制指令的交互模块(64),所述电控机构(6)基于对所述检测模块(61)检测到的铺种装置的位置参数、姿态参数、行走参数和环境参数中的一种或多种进行分析并输出控制指令的方式实现自动作业和自动调整;

控制模块(62)基于所述检测模块(61)所获取的位置参数与所述交互模块(64)发出的指令制定机械的行走计划,所述控制模块(62)基于电机参数和所述行走计划制定作业计划,以控制铺草机构(1)、插草机构(2)和覆土机构(3)的运动参数,使得作业计划与行走计划相适应,实现间断行走和间断作业的协作配合。

8.一种全自动草方格沙障铺种方法,其特征在于,利用权利要求1至7任一项所述全自动草方格沙障铺种装置实施的方法,所述方法包括如下步骤:基于包括铺草机构(1)、插草机构(2)和覆土机构(3)的铺种装置的位置参数和接收到的指令制定所述铺种装置的行走计划,所述行走计划包括行走路径、铺设长度、铺设速度、开槽尺寸;

基于电机参数和行走计划制定作业计划以控制包括驱动辊轮(121)并利用其提供的摩擦力将草帘铺设至目标区域的铺草机构(1)、包括曲柄滑块组件(22)并利用其转化旋转运动和往复直线运动将草帘插入沙地的插草机构(2)和包括覆土组件(33)并利用其直接与沙土作用以用于覆土并压实沙土的覆土机构(3)的运动参数,使得所述作业计划与所述行走计划相适应,实现间断行走和间断作业的协作配合;

基于所获取的环境参数判断所述铺种装置前进方向的障碍物,对障碍的位置参数和路径变化参数进行标记;

对质量检测数据进行修正,并将修正后的数据与当前所述作业计划下的标准作业质量范围进行比较,当修正后的数据第一次超出所述标准作业质量范围时,发送第一层级预警,提醒操作人关注机械是否异常;

当修正后的数据连续三次超出所述标准作业质量范围时,发送第二层级预警,并停止机械的运作;

标记发生质量问题的位置参数并通过通信模块(63)将所述位置参数发送至交互模块(64)。

9.如权利要求8所述的全自动草方格沙障铺种方法,其特征在于,所述修正为将所述质量检测数据与姿态控制传感器(613)检测到的所述铺种装置的姿态数据进行比对。