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专利名称：移动式连根除草机器人

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202010516277.5

专利申请（专利权）人：广西开云优惠体育网页版入口大学
权利人地址：广西壮族自治区柳州市东环路268号

专利发明（设计）人：丛佩超,张欣,黄君靖,冯新杰,刘俊杰,李健,高学山

专利摘要：本发明公开一种移动式连根除草机器人，包括行走机构、动力机构Ⅰ、除草装置、收集装置，动力机构Ⅰ安装于行走机构上，行走机构的后部安装除草装置，除草装置与收集装置连接；动力机构Ⅰ与除草装置连接，提供动力驱动除草装置运转；除草装置包括犁头架、犁头、松土轮架、伸缩杆、松土轮、传动机构；犁头架的后端底部设有多组犁头；松土轮架的前端与犁头架的后端固定连接；伸缩杆的前端安装在安装座Ⅰ上，伸缩杆的后端与松土轮架的上端固定连接；松土轮安装在松土轮架下端。本发明结构简单，操作方便，自动化高，效率高，并且能够将杂草连根除掉，防止再生。

主权利要求：
1.移动式连根除草机器人，包括行走机构、动力机构Ⅰ、除草装置、收集装置，其特征在于：
所述的动力机构Ⅰ安装于行走机构上，动力机构Ⅰ驱动行走机构运转；所述的行走机构的后部安装除草装置，所述的除草装置与收集装置连接；所述的动力机构Ⅰ通过传动机构与除草装置连接，提供动力驱动除草装置运转；
所述的除草装置包括安装板（3）、安装座Ⅰ（4）、安装座Ⅱ（5）、犁头架（6）、犁头（7）、松土轮架（8）、伸缩杆（9）、松土轮（10）、传动机构；所述的安装板（3）竖直设于行走机构的后端，所述的安装座Ⅰ（4）、安装座Ⅱ（5）分别设于安装板（3）背面的上部和下部，所述的犁头架（6）的前端安装在安装座Ⅱ（5）上，所述的犁头架（6）的后端底部设有多组犁头（7）；所述的松土轮架（8）的前端与犁头架（6）的后端固定连接；所述的伸缩杆（9）的前端安装在安装座Ⅰ（4）上，伸缩杆（9）的后端与松土轮架（8）的上端固定连接；所述的松土轮（10）通过转轴Ⅰ沿左右方向安装在松土轮架（8）下端，能够基于转轴Ⅰ相对于松土轮架（8）转动，转轴Ⅰ的左端和/或右端通过传动机构与动力机构Ⅰ连接，松土轮（10）在动力机构Ⅰ驱动下转动。
2.根据权利要求1所述的移动式连根除草机器人，其特征在于：所述的动力机构Ⅰ为发动机。
3.根据权利要求2所述的移动式连根除草机器人，其特征在于：所述的传动机构包括传动轴Ⅰ（11）、传动轴Ⅱ（12）、传动轴Ⅲ（13）、支撑块（14）、斜齿轮组Ⅰ（15）、万向节（16）、斜齿轮组Ⅱ（17）、带轮（18）、传送带Ⅰ（19）；所述的传动轴Ⅰ（11）通过支撑块（14）沿左右方向安装于行走机构的后部，传动轴Ⅰ（11）能够相对于支撑块（14）转动；所述的发动机的输出轴与传动轴Ⅰ（11）平行，所述的传动轴Ⅰ（11）的右端和发动机的输出轴上分别设有带轮（18），两个带轮（18）之间通过传送带Ⅰ（19）连接；所述的传动轴Ⅱ（12）的前端通过斜齿轮组Ⅰ（15）与传动轴Ⅰ（11）的左端连接，传动轴Ⅱ（12）的后端通过万向节（16）与传动轴Ⅲ（13）的前端连接，所述的传动轴Ⅲ（13）的后端通过斜齿轮组Ⅱ（17）与转轴Ⅰ的左端连接。
4.根据权利要求2所述的移动式连根除草机器人，其特征在于：所述的行走机构包括底座（1）、主动轮（2）、从动轮（20）；所述的发动机安装于底座（1）上；所述的底座（1）前部的左右两侧上分别设有主动轮（2），底座（1）后部的左右两侧上分别设有从动轮（20）；所述的主动轮（2）与发动机的输出轴之间通过齿轮组连接，发动机经过齿轮传动驱动主动轮（2）转动。
5.根据权利要求4所述的移动式连根除草机器人，其特征在于：所述的从动轮（20）包括内轮（21）、外轮（22）、伸缩片（23）、圈齿（36）、齿轮（37）；所述的内轮（21）安装于底座（1）后部的左右两侧上，能够相对于底座（1）旋转；所述的内轮（21）的外圆周的任一点处设置旋转马达，所述的旋转马达上设有齿轮（37），驱动齿轮（37）转动；所述的内轮（21）的内圈上设有对应齿轮（37）的圈齿（36）；所述的齿轮（37）与圈齿（36）啮合；所述的内轮（21）的外表面上沿周向均匀间隔设置若干个轴向的条状凸起（24），所述的条状凸起（24）处分别铰接伸缩片（23）；所述的外轮（22）设于内轮（21）之外，外轮（22）的内圆面与内轮（21）的外圆面之间留有距离，外轮（22）的表面上沿周向均匀间隔设置对应伸缩片（23）数量的轴向的条形槽口（25）；所述的条形槽口（25）的宽度略大于伸缩片（23）的厚度，所述的伸缩片（23）分别从其对应的条形槽口（25）沿斜向伸出，此时各个伸缩片（23）的后侧面与其对应的条形槽口（25）的外圆周的后侧边沿接触，各从而共同托住外轮（22）。
6.根据权利要求1所述的移动式连根除草机器人，其特征在于：所述的收集装置包括收集箱（26）、传送装置，所述的收集箱（26）的底部设有行走轮（27），收集箱（26）前端的两侧分别通过连杆组与松土轮架（8）后端的两侧连接；所述的传送装置安装于连杆组上，位于收集箱（26）和松土轮架（8）之间。
7.根据权利要求6所述的移动式连根除草机器人，其特征在于：所述的连杆组包括连杆Ⅰ（28）和连杆Ⅱ（35），所述的连杆Ⅰ（28）的后端与收集箱（26）前端的外侧固定连接，连杆Ⅰ（28）的前端与连杆Ⅱ（35）的后端活动铰接，所述的连杆Ⅱ（35）的前端与松土轮架（8）的后端固定连接；所述的传送装置固定安装于连杆Ⅰ（28）与连杆Ⅱ（35）的铰接处。
8.根据权利要求7所述的移动式连根除草机器人，其特征在于：所述的传送装置包括安装杆（29）、传送带Ⅱ（30）、皮带轴Ⅰ（31）、皮带轴Ⅱ（32）、动力轮（33）、斜齿轮组Ⅲ（34），所述的安装杆（29）设有两根，两根安装杆（29）的下部侧面分别与连杆Ⅰ（28）的前端、连杆Ⅱ（35）的后端连接，两根安装杆（29）倾斜向后设置，且相互平行；所述的皮带轴Ⅰ（31）沿左右方向设于两根安装杆（29）的下端，并穿出安装杆（29）的外侧，能够相对于安装杆（29）转动；所述的皮带轴Ⅱ（32）沿左右方向设于两根安装杆（29）的上端，能够相对于安装杆（29）转动；所述的传送带Ⅱ（30）设有多组，并排间隔设置于皮带轴Ⅰ（31）、皮带轴Ⅱ（32）之间，能够跟随皮带轴Ⅰ（31）、皮带轴Ⅱ（32）转动；所述的动力轮（33）分别通过斜齿轮组Ⅲ（34）安装在皮带轴Ⅰ（31）的两端，动力轮（33）在行走机构带动下与地面摩擦而转动，从而提供动力驱动皮带轴Ⅰ（31）进而带动传送带Ⅱ（30）转动。 说明书 : 移动式连根除草机器人技术领域[0001] 本发明涉及农用机械技术领域，具体为一种移动式连根除草机器人。背景技术[0002] 现今除草作业一般有手工，农药，机器等，手工除草耗费人力；农药除草不环保；而市面上的除草机器效率普遍不高，且不够自动化，多为半自动型除草机，且大多除草机只能实现切除的功能，不能达到除根的目的，只能等杂草再长出来后按期进行切除。发明内容[0003] 本发明提供一种移动式连根除草机器人，结构简单，操作方便，自动化程度高，效率高，并且能够将杂草连根除掉，防止再生。[0004] 本发明的技术方案如下：[0005] 本发明的移动式连根除草机器人，行走机构、动力机构Ⅰ、除草装置、收集装置，所述的动力机构Ⅰ安装于行走机构上，动力机构Ⅰ驱动行走机构运转；所述的行走机构的后部安装除草装置，所述的除草装置与收集装置连接；所述的动力机构Ⅰ通过传动机构与除草装置连接，提供动力驱动除草装置运转；[0006] 所述的除草装置包括安装板、安装座Ⅰ、安装座Ⅱ、犁头架、犁头、松土轮架、伸缩杆、松土轮、传动机构；所述的安装板竖直设于行走机构的后端，所述的安装座Ⅰ、安装座Ⅱ分别设于安装板背面的上部和下部，所述的犁头架的前端安装在安装座Ⅱ上，所述的犁头架的后端底部设有多组犁头；所述的松土轮架的前端与犁头架的后端固定连接；所述的伸缩杆的前端安装在安装座Ⅰ上，伸缩杆的后端与松土轮架的上端固定连接；所述的松土轮通过转轴Ⅰ沿左右方向安装在松土轮架下端，能够基于转轴Ⅰ相对于松土轮架转动，转轴Ⅰ的左端和/或右端通过传动机构与动力机构Ⅰ连接，松土轮在动力机构Ⅰ驱动下转动。[0007] 进一步，所述的动力机构Ⅰ为发动机。[0008] 进一步，所述的传动机构包括传动轴Ⅰ、传动轴Ⅱ、传动轴Ⅲ、支撑块、斜齿轮组Ⅰ、万向节、斜齿轮组Ⅱ、带轮、传送带Ⅰ；所述的传动轴Ⅰ通过支撑块沿左右方向安装于行走机构的后部，传动轴Ⅰ能够相对于支撑块转动；所述的发动机的输出轴与传动轴Ⅰ平行，所述的传动轴Ⅰ的右端和发动机的输出轴上分别设有带轮，两个带轮之间通过传送带Ⅰ连接；所述的传动轴Ⅱ的前端通过斜齿轮组Ⅰ与传动轴Ⅰ的左端连接，传动轴Ⅱ的后端通过万向节与传动轴Ⅲ的前端连接，所述的传动轴Ⅲ的后端通过斜齿轮组Ⅱ与转轴Ⅰ的左端连接。[0009] 进一步，所述的行走机构包括底座、主动轮、从动轮；所述的发动机安装于底座上；所述的底座前部的左右两侧上分别设有主动轮，底座后部的左右两侧上分别设有从动轮；所述的主动轮与发动机的输出轴之间通过齿轮组连接，发动机经过齿轮传动驱动主动轮转动。[0010] 进一步，所述的从动轮包括内轮、外轮、伸缩片、圈齿、齿轮；所述的内轮安装于底座后部的左右两侧上，能够相对于底座旋转；所述的内轮的外圆周的任一点处设置旋转马达，所述的旋转马达上设有齿轮，驱动齿轮转动；所述的内轮的内圈上设有对应齿轮的圈齿；所述的齿轮与圈齿啮合；所述的内轮的外表面上沿周向均匀间隔设置若干个轴向的条状凸起，所述的条状凸起处分别铰接伸缩片；所述的外轮设于内轮之外，外轮的内圆面与内轮的外圆面之间留有距离，外轮的表面上沿周向均匀间隔设置对应伸缩片数量的轴向的条形槽口；所述的条形槽口的宽度略大于伸缩片的厚度，所述的伸缩片分别从其对应的条形槽口沿斜向伸出，此时各个伸缩片的后侧面与其对应的条形槽口的外圆周的后侧边沿接触，各从而共同托住外轮。[0011] 进一步，所述的收集装置包括收集箱、传送装置，所述的收集箱的底部设有行走轮，收集箱前端的两侧分别通过连杆组与松土轮架后端的两侧连接；所述的传送装置安装于连杆组上，位于收集箱和松土轮架之间。[0012] 进一步，所述的连杆组包括连杆Ⅰ和连杆Ⅱ，所述的连杆Ⅰ的后端与收集箱前端的外侧固定连接，连杆Ⅰ的前端与连杆Ⅱ的后端活动铰接，所述的连杆Ⅱ的前端与松土轮架的后端固定连接；所述的传送装置固定安装于连杆Ⅰ与连杆Ⅱ的铰接处。[0013] 进一步，所述的传送装置包括安装杆、传送带Ⅱ、皮带轴Ⅰ、皮带轴Ⅱ、动力轮、斜齿轮组Ⅲ，所述的安装杆设有两根，两根安装杆的下部侧面分别与连杆Ⅰ的前端、连杆Ⅱ的后端连接，两根安装杆倾斜向后设置，且相互平行；所述的皮带轴Ⅰ沿左右方向设于两根安装杆的下端，并穿出安装杆的外侧，能够相对于安装杆转动；所述的皮带轴Ⅱ沿左右方向设于两根安装杆的上端，能够相对于安装杆转动；所述的传送带Ⅱ设有多组，并排间隔设置于皮带轴Ⅰ、皮带轴Ⅱ之间，能够跟随皮带轴Ⅰ、皮带轴Ⅱ转动；[0014] 所述的动力轮分别通过斜齿轮组安装在皮带轴Ⅰ的两端，动力轮在行走机构带动下与地面摩擦而转动，从而提供动力驱动皮带轴Ⅰ进而带动传送带Ⅱ转动。[0015] 本发明的工作过程为：[0016] 底座内的发动机将动力分配给主动轮和传动机构；发动机旋转，驱动动力主动轮转动，整个机器前进，带动梨头把草根和泥土一起梨开；同时发动机通过传送带Ⅰ、带轮将动力传至传动轴Ⅰ，传动轴Ⅰ经斜齿轮组Ⅰ将动力传至传动轴Ⅱ，传动轴Ⅱ经万向节将动力传至传动轴Ⅲ，传动轴Ⅲ经斜齿轮组Ⅱ将动力传至松土轮，松土轮转动，将附着在草根上的泥土打散；动力轮经斜齿轮组Ⅲ将动力传至皮带轴Ⅱ，皮带轴Ⅰ带动皮带轴Ⅱ、传送带Ⅱ转动，传送带Ⅱ将处理过的杂草传送至收集箱。[0017] 本发明移动式连根除草机器人能够与现有的移动机器人控制系统配合，制成自动连根除草机器人。[0018] 本发明的有益效果为：[0019] 本发明通过将犁头与松土轮结合，先由犁头将杂草铲出，再由松土轮将附着在草根上的泥土打散，实现斩草除根，弥补了现有技术的不足；本发明还自带收集功能，通过收集装置将处理后的杂草收集，进一步防止杂草再生，使土壤拥有留住营养成分和水分的能力。[0020] 本发明设计了独特的传动机构，由传动轴、斜齿轮组、万向节组成，简单易行，简化了结构，具有较高的稳定性和流畅性，能够将发动机的动力传至松土轮，实现松土作业；本发明还增设了动力轮结构，为收集装置提供动力，动力轮在行走机构带动下与地面摩擦而转动，从而提供动力驱动皮带轴Ⅰ进而带动传送带Ⅱ转动，不仅优化了收集装置的传动结构，使整体结构更加紧凑，而且合理利用了机器本身的运动来提供动力，节约了能耗；本发明还设计了从动轮结构，从动轮的伸缩片能够增强抓地力，使得除草机能够适应不同的地形。伸缩杆作用能够使工作机构下降进行工作，同时调节工作深度，工作完成后提高工作机构方便机器进行移动。[0021] 本发明的移动式连根除草机器人，结构简单，操作方便，自动化程度高，效率高，并且能够将杂草连根除掉，防止再生，适于农业、林业除草应用。附图说明[0022] 图1为本发明的整体结构示意图；[0023] 图2为本发明动力机构Ⅱ的结构示意图；[0024] 图3为本发明从动轮的结构示意图；[0025] 图中各序号和名称如下：[0026] 1?底座；2?主动轮；3?安装板；4?安装座Ⅰ；5?安装座Ⅱ；6?犁头架；7?犁头；8?松土轮架；9?伸缩杆；10?松土轮；11?传动轴Ⅰ；12?传动轴Ⅱ；13?传动轴Ⅲ；14?支撑块；15?斜齿轮组Ⅰ；16?万向节；17?斜齿轮组Ⅱ；18?带轮；19?传送带Ⅰ；20?从动轮；21?内轮；22?外轮；23?伸缩片；24?条状凸起；25?条形槽口；26?收集箱；27?行走轮；28?连杆Ⅰ；29?安装杆；30?传送带Ⅱ；31?皮带轴Ⅰ；32?皮带轴Ⅱ；33?动力轮；34?斜齿轮组Ⅲ；35?连杆Ⅱ；36?齿圈；37?齿轮。具体实施方式[0027] 下面结合附图通过具体实施例对本发明进行详细说明。[0028] 如图1所示，本发明的移动式连根除草机器人，行走机构、动力机构Ⅰ、除草装置、收集装置，所述的动力机构Ⅰ安装于行走机构上，动力机构Ⅰ驱动行走机构运转；所述的行走机构的后部安装除草装置，所述的除草装置与收集装置连接；所述的动力机构Ⅰ通过传动机构与除草装置连接，提供动力驱动除草装置运转；[0029] 所述的除草装置包括安装板3、安装座Ⅰ4、安装座Ⅱ5、犁头架6、犁头7、松土轮架8、伸缩杆9、松土轮10、传动机构；所述的安装板3竖直设于行走机构的后端，所述的安装座Ⅰ4、安装座Ⅱ5分别设于安装板3背面的上部和下部，所述的犁头架6的前端安装在安装座Ⅱ5上，所述的犁头架6的后端底部设有多组犁头7；所述的松土轮架8的前端与犁头架6的后端固定连接；所述的伸缩杆9的前端安装在安装座Ⅰ4上，伸缩杆9的后端与松土轮架8的上端固定连接；所述的松土轮10通过转轴Ⅰ沿左右方向安装在松土轮架8下端，能够基于转轴Ⅰ相对于松土轮架8转动，转轴Ⅰ的左端和/或右端通过传动机构与动力机构Ⅰ连接，松土轮10在动力机构Ⅰ驱动下转动。[0030] 所述的动力机构Ⅰ为发动机。[0031] 所述的传动机构包括传动轴Ⅰ11、传动轴Ⅱ12、传动轴Ⅲ13、支撑块14、斜齿轮组Ⅰ15、万向节16、斜齿轮组Ⅱ17、带轮18、传送带Ⅰ19；所述的传动轴Ⅰ11通过支撑块14沿左右方向安装于行走机构的后部，传动轴Ⅰ11能够相对于支撑块14转动；所述的发动机的输出轴与传动轴Ⅰ11平行，所述的传动轴Ⅰ11的右端和发动机的输出轴上分别设有带轮18，两个带轮18之间通过传送带Ⅰ19连接；所述的传动轴Ⅱ12的前端通过斜齿轮组Ⅰ15与传动轴Ⅰ11的左端连接，传动轴Ⅱ12的后端通过万向节16与传动轴Ⅲ13的前端连接，所述的传动轴Ⅲ13的后端通过斜齿轮组Ⅱ17与转轴Ⅰ的左端连接。[0032] 所述的行走机构包括底座1、主动轮2、从动轮20；所述的发动机安装于底座1上；所述的底座1前部的左右两侧上分别设有主动轮2，底座1后部的左右两侧上分别设有从动轮20；所述的主动轮2与发动机的输出轴之间通过齿轮组连接，发动机经过齿轮传动驱动主动轮2转动。[0033] 所述的从动轮20包括内轮21、外轮22、伸缩片23、圈齿36、齿轮37；所述的内轮21安装于底座1后部的左右两侧上，能够相对于底座1旋转；所述的内轮21的外圆周的任一点处设置旋转马达，所述的旋转马达上设有齿轮37，驱动齿轮37转动；所述的内轮21的内圈上设有对应齿轮37的圈齿36；所述的齿轮37与圈齿36啮合；所述的内轮21的外表面上沿周向均匀间隔设置若干个轴向的条状凸起24，所述的条状凸起24处分别铰接伸缩片23；所述的外轮22设于内轮21之外，外轮22的内圆面与内轮21的外圆面之间留有距离，外轮22的表面上沿周向均匀间隔设置对应伸缩片23数量的轴向的条形槽口25；所述的条形槽口25的宽度略大于伸缩片23的厚度，所述的伸缩片23分别从其对应的条形槽口25沿斜向伸出，此时各个伸缩片23的后侧面与其对应的条形槽口25的外圆周的后侧边沿接触，各从而共同托住外轮22。[0034] 所述的收集装置包括收集箱26、传送装置，所述的收集箱26的底部设有行走轮27，收集箱26前端的两侧分别通过连杆组与松土轮架8后端的两侧连接；所述的传送装置安装于连杆组上，位于收集箱26和松土轮架8之间。[0035] 所述的连杆组包括连杆Ⅰ28和连杆Ⅱ35，所述的连杆Ⅰ28的后端与收集箱26前端的外侧固定连接，连杆Ⅰ28的前端与连杆Ⅱ35的后端活动铰接，所述的连杆Ⅱ35的前端与松土轮架8的后端固定连接；所述的传送装置固定安装于连杆Ⅰ28与连杆Ⅱ35的铰接处。[0036] 所述的传送装置包括安装杆29、传送带Ⅱ30、皮带轴Ⅰ31、皮带轴Ⅱ32、动力轮33、斜齿轮组Ⅲ34，所述的安装杆29设有两根，两根安装杆29的下部侧面分别与连杆Ⅰ28的前端、连杆Ⅱ35的后端连接，两根安装杆29倾斜向后设置，且相互平行；所述的皮带轴Ⅰ31沿左右方向设于两根安装杆29的下端，并穿出安装杆29的外侧，能够相对于安装杆29转动；所述的皮带轴Ⅱ32沿左右方向设于两根安装杆29的上端，能够相对于安装杆29转动；所述的传送带Ⅱ30设有多组，并排间隔设置于皮带轴Ⅰ31、皮带轴Ⅱ32之间，能够跟随皮带轴Ⅰ31、皮带轴Ⅱ32转动；[0037] 所述的动力轮33分别通过斜齿轮组Ⅲ34安装在皮带轴Ⅰ31的两端，动力轮33在行走机构带动下与地面摩擦而转动，从而提供动力驱动皮带轴Ⅰ31进而带动传送带Ⅱ30转动。[0038] 本发明的工作过程为：[0039] 底座1内的发动机将动力分配给主动轮2和传动机构；发动机旋转，驱动动力主动轮2转动，整个机器前进，带动梨头7把草根和泥土一起梨开；同时发动机通过传送带Ⅰ19、带轮18将动力传至传动轴Ⅰ11，传动轴Ⅰ11经斜齿轮组Ⅰ15将动力传至传动轴Ⅱ12，传动轴Ⅱ12经万向节16将动力传至传动轴Ⅲ13，传动轴Ⅲ13经斜齿轮组Ⅱ17将动力传至松土轮10，松土轮10转动，将附着在草根上的泥土打散；动力轮33经斜齿轮组Ⅲ34将动力传至皮带轴Ⅰ31，皮带轴Ⅰ31带动皮带轴Ⅱ32、传送带Ⅱ30转动，传送带Ⅱ30将处理过的杂草传送至收集箱26。

专利地区：广西

专利申请日期：2020-06-09

专利公开日期：2024-11-19

专利公告号：CN111616133B