一种曲柄滑块式小型大蒜种植机及其种植方法

1.本发明属于农用器械领域，具体涉及一种曲柄滑块式小型大蒜种植机及其种植方法。


背景技术：

2.随着农机行业的迅速发展，农业机械化作业水平也越来越高。而大蒜作为中国主要特色经济作物之一，在我国种植范围十分广泛，但是我国大蒜种植行业的机械化程度较低，且现有的大蒜种植机体积大，只适用于平原地区的大蒜种植，无法进入丘陵梯田等地区，进而无法适应丘陵梯田等地区的大蒜种植，且结构复杂，制造成本高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有技术不足，提出一种曲柄滑块式小型大蒜种植机及其种植方法。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.本发明一种曲柄滑块式小型大蒜种植机，包括机架、凿坑机构、取种种植机构、覆土机构和灌溉机构。
6.所述凿坑机构包括皮带、前轮、主动轴、从动轴、圆盘、连杆、滑槽、滑块、锥形锤和从动带轮。所述水平设置的主动轴与机架前端构成转动副，且主动轴上固定有间距设置的两个前轮，还固定有主动带轮；所述从动轴与机架中部构成转动副，并与主动轴平行设置；从动带轮固定于从动轴的一端，并通过皮带与主动带轮连接；所述圆盘固定于从动轴的另一端，连杆一端与圆盘上偏心位置处一体成型的水平轴铰接，另一端与滑块铰接；所述滑槽固定于机架中部，并位于圆盘正下方，滑块与滑槽构成竖直方向的滑动副，锥形锤竖直固定于滑块上。
7.所述取种种植机构位于凿坑机构的后方，取种种植机构包括储种箱、转动盘、挡盘和导管。所述挡盘水平固定于机架后端；转动盘与挡盘构成转动副，并由驱动电机驱动，且转动盘下表面与挡盘之间留有间隙，转动盘上开设有沿周向等距布置的多个储种孔，挡盘上开设有出种孔；所述储种箱竖直固定于机架后端，并位于转动盘上方，且储种箱上下两端均开设有开口，储种箱下端与转动盘上表面之间留有间隙；所述导管固定于机架中部，且导管的输入口位于出种孔的正下方，导管的输出口靠近锥形锤；挡盘上位于出种孔位置处设有红外对射管。初始状态下，挡盘上的出种孔与转动盘上其中一个储种孔对齐。
8.所述覆土机构位于取种种植机构的后方，覆土机构包括铲子和固定架。所述固定架固定于机架后端，铲子与固定架固定，并相对于水平面倾斜设置。所述机架后端铰接有两个后轮，两个后轮由两个步进电机同步驱动；灌溉机构设于机架上。
9.优选地，所述灌溉机构包括水箱、电磁阀、水管一和水管二，水箱、水管一和水管二均固定于机架上，且水管一的进口与水箱的出口连接，水管一的出口与电磁阀的输入口连接，水管二的进口与电磁阀的输出口连接，水管二的出口位于铲子的后方。
10.优选地，所述主动轴通过轴承座支承在机架上。
11.优选地，所述圆盘通过法兰一与从动轴固定。
12.更优选地，所述圆盘上设有一体成型且与圆盘中心距离不同的多个水平轴。
13.更优选地，所述机架上设有正对圆盘的角位移传感器。
14.优选地，所述锥形锤通过平面管夹和螺钉与滑块固定。
15.优选地，所述驱动电机的壳体通过电机固定板与机架固定，驱动电机的输出轴穿过挡盘上开设的圆孔，与圆孔构成转动副，并通过法兰二与转动盘固定。
16.优选地，所述铲子上设有一体成型的圆杆，圆杆嵌入固定架上开设的开口槽内，螺柱穿过固定架上开设的孔洞与螺母连接，开口槽夹紧圆杆。
17.本发明一种曲柄滑块式小型大蒜种植机的种植方法，其特征在于：具体如下：
18.在储种箱内放入蒜种，然后控制器控制各步进电机同步工作，各步进电机驱动各后轮带动机架前进，机架前进过程中各前轮与地面的摩擦力驱动各前轮带动主动轴转动，主动轴通过主动带轮、皮带和从动带轮带动从动轴和圆盘转动，圆盘通过连杆带动滑块和锥形锤沿滑槽上下往复移动。
19.机架前进过程中，圆盘每转动一周，锥形锤在土中凿出一个凹坑，同时控制器控制驱动电机驱动转动盘转动预设角度，转动盘上的下一个储种孔与出种孔对齐，若该储种孔内有蒜种，蒜种落入出种孔，红外对射管检测到有蒜种落下，蒜种通过导管落入该凹坑内，若该储种孔内没有蒜种，红外对射管没有检测到蒜种落下，则控制器控制各步进电机停止工作，并控制驱动电机驱动转动盘重复转动预设角度，直至转动盘上其中一个带有蒜种的储种孔与出种孔对齐，蒜种落入出种孔，红外对射管检测到有蒜种落下，蒜种通过导管落入该凹坑内，然后控制器控制各步进电机继续工作。
20.机架前进的同时带动铲子前进，铲子将种有蒜种的凹坑周围的土壤填入凹坑中，且每完成一次覆土工作时灌溉机构对完成覆土的蒜种进行浇灌。随着机架的前进，不断进行蒜种的种植。
21.其中，机架前进过程中转动盘重复转动预设角度，转动盘上的各储种孔依次经过储种箱，储种箱内的蒜种落入经过的储种孔内。
22.本发明有益效果如下：
23.1、本发明通过驱动锥形锤上下移动实现凿坑功能，并通过驱动电机驱动转动盘，使蒜种落入各储种孔内，实现取种功能，且转动盘转动至一个带有蒜种的储种孔与出种孔对齐时，蒜种经导管落入凿好的凹坑中，进而实现种植功能，本发明通过机架带动铲子前进，使铲子将土壤填入种有蒜种的凹坑内，实现覆土功能，还通过灌溉机构实现浇灌功能；本发明实现了凿坑、取种、种植、覆土和浇灌的一体化大蒜种植，功能多样，体积小，能够适用于丘陵梯田等地区的大蒜种植，且结构简单，制造成本低。
24.2、本发明通过后轮带动机架前进，进而通过前轮、主动轴和带传动机构带动曲柄滑块机构，从而带动锥形锤上下移动，实现了非匀速状态下的等间距种植；且圆盘上设有一体成型且与圆盘中心距离不同的多个水平轴，可以适用于不同凹坑深度的蒜种种植。
附图说明
25.图1为本发明的整体结构示意图；
26.图2为本发明中机架和凿坑机构的结构示意图；
27.图3为本发明中圆盘、连杆、滑块和锥形锤的结构示意图；
28.图4为本发明中机架和取种种植机构的结构示意图；
29.图5为本发明中转动盘、挡盘和驱动电机的结构示意图；
30.图6为本发明中覆土机构的结构示意图；
31.图7为本发明中灌溉机构的结构示意图；
32.图8为本发明中机架和后轮的结构示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明做进一步描述。
34.如图1所示，本发明一种曲柄滑块式小型大蒜种植机，包括机架、凿坑机构、取种种植机构、覆土机构和灌溉机构。
35.如图1、图2和图3所示，凿坑机构包括皮带1.1、前轮1.2、主动轴1.4、从动轴1.5、圆盘1.7、连杆1.9、滑槽1.10、滑块1.11、锥形锤1.12和从动带轮1.16。水平设置的主动轴1.4与机架前端构成转动副，且主动轴1.4上固定有间距设置的两个前轮1.2，还固定有主动带轮；从动轴1.5与机架中部构成转动副，并与主动轴1.4平行设置；从动带轮1.16固定于从动轴1.5的一端，并通过皮带1.1与主动带轮连接；圆盘1.7固定于从动轴1.5的另一端，连杆1.9一端与圆盘1.7上偏心位置处一体成型的水平轴铰接(水平轴到圆盘之间的部分等效为曲柄)，另一端与滑块1.11铰接；滑槽1.10固定于机架中部，并位于圆盘1.7正下方，滑块1.11与滑槽1.10构成竖直方向的滑动副，锥形锤1.12竖直固定于滑块1.11上。
36.如图1、图4和图5所示，取种种植机构位于凿坑机构的后方，取种种植机构包括储种箱2.1、转动盘2.2、挡盘2.3和导管2.8。挡盘2.3水平固定于机架后端；转动盘2.2与挡盘2.3构成转动副，并由驱动电机2.7驱动，且转动盘2.2下表面与挡盘2.3之间留有间隙，转动盘2.2上开设有沿周向等距布置的多个储种孔，挡盘2.3上开设有出种孔；储种箱2.1竖直固定于机架后端，并位于转动盘2.2上方，且储种箱2.1上下两端均开设有开口，储种箱2.1下端与转动盘2.2上表面之间留有间隙；导管2.8固定于机架中部，且导管2.8的输入口位于出种孔的正下方，导管2.8的输出口靠近锥形锤1.12；挡盘2.3上位于出种孔位置处设有红外对射管2.10，红外对射管2.10用于检测是否有蒜种落下。初始状态下，挡盘2.3上的出种孔与转动盘2.2上其中一个储种孔对齐。
37.如图1和图6所示，覆土机构位于取种种植机构的后方，覆土机构包括铲子3.1和固定架3.2。固定架3.2固定于机架后端，铲子3.1与固定架3.2固定，并相对于水平面倾斜设置。如图1和图8所示，机架后端铰接有两个后轮5.2，两个后轮5.2由两个步进电机5.1同步驱动。灌溉机构设于机架上，用于对完成覆土后的蒜种进行浇灌。
38.作为一个优选实施例，如图1和图7所示，灌溉机构包括水箱4.1、水管一4.2、电磁阀4.3和水管二4.4。水箱4.1、水管一4.2和水管二4.4均固定于机架上，且水管一4.2的进口与水箱4.1的出口连接，水管一4.2的出口与电磁阀4.3的输入口连接，水管二4.4的进口与电磁阀4.3的输出口连接，水管二4.4的出口位于铲子3.1的后方。
39.作为一个优选实施例，主动轴1.4通过轴承座1.6支承在机架上。
40.作为一个优选实施例，圆盘1.7通过法兰一1.8与从动轴1.5固定。
41.更优选地，圆盘1.7上设有一体成型且与圆盘1.7中心距离不同的多个水平轴，以适用于不同凹坑深度的蒜种种植。
42.更优选地，机架上设有正对圆盘1.7的角位移传感器1.3，角位移传感器1.3用于检测圆盘1.7转动的角度。
43.作为一个优选实施例，锥形锤1.12通过平面管夹1.13和螺钉与滑块1.11固定。
44.更优选地，滑块1.11上设有保护框，保护框包括隔板一1.14和隔板二1.15，滑块1.11上位于锥形锤1.12两侧均固定有隔板一1.14，隔板二1.15两端与两个隔板一1.14固定，保护框用于保护锥形锤1.12。
45.作为一个优选实施例，驱动电机2.7的壳体通过电机固定板2.5与机架固定，驱动电机2.7的输出轴穿过挡盘2.3上开设的圆孔，与圆孔构成转动副，并通过法兰二2.9与转动盘2.2固定。
46.作为一个优选实施例，导管2.8固定于连接支架2.6上，连接支架2.6通过连接件一2.4与机架固定。
47.作为一个优选实施例，铲子3.1上设有一体成型的圆杆，圆杆嵌入固定架3.2上开设的开口槽内，螺柱穿过固定架3.2上开设的孔洞与螺母连接，开口槽夹紧圆杆。
48.更优选地，固定架3.2与连接板3.3固定，连接板3.3通过连接件二3.4与机架固定。
49.其中，驱动电机2.7、各步进电机5.1和电磁阀4.3均由控制器控制，红外对射管2.10和角位移传感器1.3的信号输出端均与控制器连接。
50.本发明一种曲柄滑块式小型大蒜种植机的种植方法，具体如下：
51.在储种箱2.1内放入蒜种，然后控制器控制各步进电机5.1同步工作，各步进电机5.1驱动各后轮5.2带动机架前进，机架前进过程中各前轮1.2与地面的摩擦力驱动各前轮1.2带动主动轴1.4转动，主动轴1.4通过主动带轮、皮带1.1和从动带轮1.16带动从动轴1.5和圆盘1.7转动，圆盘1.7通过连杆1.9带动滑块1.11和锥形锤1.12沿滑槽1.10上下往复移动。
52.机架前进过程中，圆盘1.7每转动一周，锥形锤1.12在土中凿出一个凹坑，同时控制器控制驱动电机2.7驱动转动盘2.2转动预设角度，转动盘2.2上的下一个储种孔与出种孔对齐，若该储种孔内有蒜种，蒜种落入出种孔，红外对射管2.10检测到有蒜种落下，蒜种通过导管落入该凹坑内，若该储种孔内没有蒜种(储种箱2.1内的蒜种没有成功落入储种孔内)，红外对射管2.10没有检测到蒜种落下，则控制器控制各步进电机5.1停止工作，并控制驱动电机2.7驱动转动盘2.2重复转动预设角度，直至转动盘2.2上其中一个带有蒜种的储种孔与出种孔对齐，蒜种落入出种孔，红外对射管2.10检测到有蒜种落下，蒜种通过导管落入该凹坑内，然后控制器控制各步进电机5.1继续工作。
53.机架前进的同时带动铲子3.1前进，铲子3.1将种有蒜种的凹坑周围的土壤填入凹坑中，实现覆土功能，且每完成一次覆土工作时灌溉机构对完成覆土的蒜种进行浇灌。随着机架的前进，不断进行蒜种的种植，完成蒜种种植后，控制器控制各步进电机5.1停止工作。
54.其中，机架前进过程中转动盘2.2重复转动预设角度，转动盘2.2上的各储种孔依次经过储种箱2.1，储种箱2.1内的蒜种落入经过的储种孔内。

技术特征：
1.一种曲柄滑块式小型大蒜种植机，包括机架、凿坑机构、取种种植机构、覆土机构和灌溉机构，其特征在于：所述凿坑机构包括皮带、前轮、主动轴、从动轴、圆盘、连杆、滑槽、滑块、锥形锤和从动带轮；所述水平设置的主动轴与机架前端构成转动副，且主动轴上固定有间距设置的两个前轮，还固定有主动带轮；所述从动轴与机架中部构成转动副，并与主动轴平行设置；从动带轮固定于从动轴的一端，并通过皮带与主动带轮连接；所述圆盘固定于从动轴的另一端，连杆一端与圆盘上偏心位置处一体成型的水平轴铰接，另一端与滑块铰接；所述滑槽固定于机架中部，并位于圆盘正下方，滑块与滑槽构成竖直方向的滑动副，锥形锤竖直固定于滑块上；所述取种种植机构位于凿坑机构的后方，取种种植机构包括储种箱、转动盘、挡盘和导管；所述挡盘水平固定于机架后端；转动盘与挡盘构成转动副，并由驱动电机驱动，且转动盘下表面与挡盘之间留有间隙，转动盘上开设有沿周向等距布置的多个储种孔，挡盘上开设有出种孔；所述储种箱竖直固定于机架后端，并位于转动盘上方，且储种箱上下两端均开设有开口，储种箱下端与转动盘上表面之间留有间隙；所述导管固定于机架中部，且导管的输入口位于出种孔的正下方，导管的输出口靠近锥形锤；挡盘上位于出种孔位置处设有红外对射管；初始状态下，挡盘上的出种孔与转动盘上其中一个储种孔对齐；所述覆土机构位于取种种植机构的后方，覆土机构包括铲子和固定架；所述固定架固定于机架后端，铲子与固定架固定，并相对于水平面倾斜设置；所述机架后端铰接有两个后轮，两个后轮由两个步进电机同步驱动；灌溉机构设于机架上。2.根据权利要求1所述的一种曲柄滑块式小型大蒜种植机，其特征在于：所述灌溉机构包括水箱、电磁阀、水管一和水管二，水箱、水管一和水管二均固定于机架上，且水管一的进口与水箱的出口连接，水管一的出口与电磁阀的输入口连接，水管二的进口与电磁阀的输出口连接，水管二的出口位于铲子的后方。3.根据权利要求1所述的一种曲柄滑块式小型大蒜种植机，其特征在于：所述主动轴通过轴承座支承在机架上。4.根据权利要求1所述的一种曲柄滑块式小型大蒜种植机，其特征在于：所述圆盘通过法兰一与从动轴固定。5.根据权利要求4所述的一种曲柄滑块式小型大蒜种植机，其特征在于：所述圆盘上设有一体成型且与圆盘中心距离不同的多个水平轴。6.根据权利要求4所述的一种曲柄滑块式小型大蒜种植机，其特征在于：所述机架上设有正对圆盘的角位移传感器。7.根据权利要求1所述的一种曲柄滑块式小型大蒜种植机，其特征在于：所述锥形锤通过平面管夹和螺钉与滑块固定。8.根据权利要求1所述的一种曲柄滑块式小型大蒜种植机，其特征在于：所述驱动电机的壳体通过电机固定板与机架固定，驱动电机的输出轴穿过挡盘上开设的圆孔，与圆孔构成转动副，并通过法兰二与转动盘固定。9.根据权利要求1所述的一种曲柄滑块式小型大蒜种植机，其特征在于：所述铲子上设有一体成型的圆杆，圆杆嵌入固定架上开设的开口槽内，螺柱穿过固定架上开设的孔洞与螺母连接，开口槽夹紧圆杆。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的一种曲柄滑块式小型大蒜种植机的种植方法，其特征在于：具体如下：在储种箱内放入蒜种，然后控制器控制各步进电机同步工作，各步进电机驱动各后轮带动机架前进，机架前进过程中各前轮与地面的摩擦力驱动各前轮带动主动轴转动，主动轴通过主动带轮、皮带和从动带轮带动从动轴和圆盘转动，圆盘通过连杆带动滑块和锥形锤沿滑槽上下往复移动；机架前进过程中，圆盘每转动一周，锥形锤在土中凿出一个凹坑，同时控制器控制驱动电机驱动转动盘转动预设角度，转动盘上的下一个储种孔与出种孔对齐，若该储种孔内有蒜种，蒜种落入出种孔，红外对射管检测到有蒜种落下，蒜种通过导管落入该凹坑内，若该储种孔内没有蒜种，红外对射管没有检测到蒜种落下，则控制器控制各步进电机停止工作，并控制驱动电机驱动转动盘重复转动预设角度，直至转动盘上其中一个带有蒜种的储种孔与出种孔对齐，蒜种落入出种孔，红外对射管检测到有蒜种落下，蒜种通过导管落入该凹坑内，然后控制器控制各步进电机继续工作；机架前进的同时带动铲子前进，铲子将种有蒜种的凹坑周围的土壤填入凹坑中，且每完成一次覆土工作时灌溉机构对完成覆土的蒜种进行浇灌；随着机架的前进，不断进行蒜种的种植；其中，机架前进过程中转动盘重复转动预设角度，转动盘上的各储种孔依次经过储种箱，储种箱内的蒜种落入经过的储种孔内。

技术总结
本发明公开了一种曲柄滑块式小型大蒜种植机及其种植方法。本发明中凿坑机构中主动轴和从动轴均与机架构成转动副，主动带轮和从动带轮与主动轴和从动轴分别固定，并通过皮带连接，曲柄固定于从动轴上，连杆两端与曲柄和滑块分别铰接，滑块与滑槽构成滑动副，锥形锤固定于滑块上；取种种植机构中挡盘固定于机架上，转动盘与挡盘构成转动副，储种箱固定于机架上，并位于转动盘上方，导管固定于机架上，且导管的输入口位于挡盘上开设的出种孔正下方；覆土机构中铲子与机架固定；灌溉机构设于机架上。本发明实现了凿坑、取种、种植、覆土和浇灌的一体化大蒜种植，功能多样，体积小，能够适用于丘陵梯田等地区的大蒜种植，且结构简单，制造成本低。造成本低。造成本低。


技术研发人员：戴绍港 张驰 金城宇 王逸臣 徐菡 胡宇轩 黄博恒 张巨勇
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/9/9