一種遠程可控式多功能耕管裝置的制作方法

本發明涉及農業機械技術領域，具體的說是一種遠程可控式多功能耕管裝置。

背景技術：

隨著經濟的發展，人們的生活水平普遍提高，綠色無公害果蔬在市場悄然走俏，越來越多的菜農投身到綠色果蔬的種植當中，觀光采摘業也應運而生，其經濟效益和社會效益均非常可觀，因此相關的配套設施市場需求量也非常大。

但是這種農場的配套設施在市面上沒有集成化的生產，設施配套、產品開發、管理技術等方面還相對落后，農場相關的配套服務體系尚未建立健全。在針對農場種植農作物過程中發生病蟲害以及在栽培技術、管理方式等方面的問題沒有任何機構、組織對菜農進行培訓或指導，使得菜農在農場種植農作物的過程中大多靠自身經驗，導致很難達到預期效果。在觀光農場上做到種植采摘，美觀整潔一體，則需花費更多的人力、物力、財力，同時，對于開放式和半開放式農場來講，花卉、果蔬受氣候影響較大，不易管理，維護費用更高。

技術實現要素：

本發明目的是為解決上述技術問題的不足，提供一種遠程可控式多功能耕管裝置，不需要人力即可完成多種農場工作，滿足農場的運營需求。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種遠程可控式多功能耕管裝置，設置在箱體上，包括驅動單元，傳感單元和控制單元，所述箱體下面設有底座導軌，上面安裝有工具箱，工具箱上安裝有種子盤和可更換的工具頭；所述驅動單元包括縱向驅動的z軸機構、豎向驅動的龍門機構和橫向驅動的十字滑塊機構；龍門機構、十字滑塊機構和z軸機構協同運作，帶動工具頭在不同方向上實現定點移動；所述z軸機構包括z軸電機、z軸型材、工具頭和絲杠，絲杠穿過絲杠滑塊固定在十字滑塊上，z軸型材由滑輪組成的左排輪和右排輪裝卡在十字滑塊上，z軸電機和絲杠間柔性連接，z軸機構可以單獨通過z軸電機帶動絲杠實現縱向移動；所述龍門機構由龍門柱、龍門梁、滑輪、龍門輪板和龍門角板組成，通過滑輪組成的上排輪和下排輪裝卡在底座導軌上，可以單獨通過龍門柱電機帶動皮帶驅動；所述十字滑塊機構包括十字滑塊、十字滑塊電機、滑輪、絲杠滑塊、皮帶；十字滑塊機構通過滑輪組成的上排輪和下排輪裝卡在龍門梁上，由十字滑塊電機帶動皮帶實現橫向移動；

所述傳感單元包括橫向檢測傳感器單元、豎向檢測傳感器單元、縱向檢測傳感器單元，所述橫向檢測傳感器單元設置在所述龍門梁上，所述豎向檢測傳感器單元設置在所述底座導軌上，所述縱向檢測傳感器單元設置在z軸型材上；

所述控制單元包括控制板，用于采集所述傳感器單元信號的信號采集模塊，用于識別功能頭的識別模塊，用于接收遠端指令的無線模塊，用于實現三自由度運動的控制模塊和用于執行遠端指令的執行模塊。

進一步地，所述工具頭安裝在z軸型材底端，工具頭的自主更換通過z軸電機帶動絲杠實現；z軸電機固定在z軸型材頂端，絲杠穿過固定在十字滑塊上的絲杠滑塊與z軸電機柔性連接，由z軸電機驅動絲杠帶動整個z軸縱向移動。

進一步地，所述工具頭為除草工具頭、測量土壤濕度工具頭、播種工具頭、澆水工具頭或犁地工具頭。

進一步地，所述工具頭（8）連接有采用繼電器模塊控制的水泵、氣泵或/和攝像頭。

進一步地，所述工具箱內設有與工具頭配合使用的功能頭。

進一步地，所述的十字滑塊安裝在龍門梁上，由安裝在十字滑塊上的步進電機帶動皮帶運動。

進一步地，所述龍門機構安裝在底座導軌上，由安裝在龍門柱上的步進電機帶動皮帶運動。

進一步地，所述z軸電機、龍門柱電機和十字滑塊電機為步進電機。

進一步地，所述控制板設置在龍門梁上，采集所述傳感器單元的信號，控制z軸電機、龍門柱電機和十字滑塊電機，協同運作，控制耕管裝置順利完成遠端指令。

進一步地，所述傳感器均為位置傳感器。

有益效果是：

1、本發明不僅能實現農場里播種、澆水等基本操作，也可完成除草、測量土壤濕度、噴灑營養液、犁地等復雜的田間勞作，其運動框架由底座導軌、龍門機構、十字滑塊機構和z軸機構組成，電機、皮帶和絲杠協同運作確保機構的精確運動及精準定點。其功能實現由不同的工具頭完成，在執行不同工作指令時只需自主更換相應的工作頭，便可以完成不同的工作，滿足農場的運營需求。本發明簡單實用，能有效的提高農場的經濟效益，降低人的勞動強度，并提高農場產量。

2、本發明通過控制系統控制三個機構間的協同運動，使耕管裝置按遠端指令順利地實現功能頭的選取更換并達到空間內的定點移動；在執行指令時，對每一指令所對應的動作進行糾正，各模塊間獨立工作互不干擾，從而實現耕地，播種，澆水，除草等功能。

附圖說明

圖1為本發明遠程可控式多功能耕管裝置的結構主視圖；

圖2為本發明遠程可控式多功能耕管裝置的工具頭結構主視圖；

圖3為本發明遠程可控式多功能耕管裝置的十字滑塊結構主視圖；

圖4為本發明遠程可控式多功能耕管裝置的龍門機構結構主視圖；

圖5為本發明遠程可控式多功能耕管裝置的控制系統圖；

圖中標記是：1、z軸電機，2、z軸型材，3、龍門柱電機，4、龍門柱，5、工具箱，6、底座導軌，7、箱體，8、工具頭，9、種子盤，10、十字滑塊，11、十字滑塊電機，12、龍門梁，13、滑輪，14、絲杠，15、絲杠滑塊，16、皮帶，17、龍門輪板，18、龍門角板。

具體實施方式

如圖所示，一種遠程可控式多功能耕管裝置，設置在箱體7上，包括驅動單元，傳感單元和控制單元；所述箱體7下面設有底座導軌6，上面安裝有工具箱5，工具箱5上安裝有種子盤9和可更換的工具頭8；所述驅動單元包括縱向（z方向）驅動的z軸機構、豎向（y方向）驅動的龍門機構和橫向（x方向）驅動的十字滑塊機構；龍門機構、十字滑塊機構和z軸機構協同運作，帶動工具頭8在不同方向上實現定點移動；所述z軸機構包括z軸電機1、z軸型材2、工具頭8和絲杠14，絲杠14穿過絲杠滑塊15固定在十字滑塊10上，z軸型材2由滑輪13組成的左排輪和右排輪裝卡在十字滑塊10上，z軸電機1和絲杠14間柔性連接，z軸機構可以單獨通過z軸電機1帶動絲杠14實現縱向移動；所述龍門機構由龍門柱4、龍門梁12、滑輪13、龍門輪板17和龍門角板18組成，通過滑輪13組成的上排輪和下排輪裝卡在底座導軌6上，可以單獨通過龍門柱電機3帶動皮帶15驅動；所述十字滑塊機構包括十字滑塊10、十字滑塊電機11、滑輪13、絲杠滑塊15、皮帶16；十字滑塊機構通過滑輪13組成的上排輪和下排輪裝卡在龍門梁12上，由十字滑塊電機11帶動皮帶16實現橫向移動；

進一步地，所述傳感單元包括橫向檢測傳感器單元、豎向檢測傳感器單元、縱向檢測傳感器單元，所述橫向檢測傳感器單元設置在所述龍門梁12上，所述豎向檢測傳感器單元設置在所述底座導軌6上，所述縱向檢測傳感器單元設置在z軸型材2上；

進一步地，所述控制單元包括控制板，用于采集所述傳感器單元信號的信號采集模塊，用于識別功能頭的識別模塊，用于接收遠端指令的無線模塊，用于實現三自由度運動的控制模塊和用于執行遠端指令的執行模塊。

進一步地，所述工具頭8安裝在z軸型材2底端，工具頭8的自主更換通過z軸電機1帶動絲杠14實現；z軸電機1固定在z軸型材2頂端，絲杠14穿過固定在十字滑塊10上的絲杠滑塊16與z軸電機1柔性連接，由z軸電機1驅動絲杠14帶動整個z軸縱向移動。其速度可以根據不同的功能需求通過控制電機的轉速、扭矩大小隨意變動，達到一機多用的效果。

進一步地，所述工具頭8為除草工具頭、測量土壤濕度工具頭、播種工具頭、澆水工具頭或犁地工具頭。能在不同的功能需求下更換不同的工具頭，完成工作過程，但不僅僅為這幾種，根據其他功能設計的工具頭也在權利要求范圍內。

進一步地，所述工具頭（8）連接有采用繼電器模塊控制的水泵、氣泵或/和攝像頭。進一步地，所述工具箱5內設有與工具頭8配合使用的功能頭。

進一步地，所述的十字滑塊安裝在龍門梁12上，由安裝在十字滑塊11上的步進電機帶動皮帶運動。

進一步地，所述龍門機構安裝在底座導軌上，由安裝在龍門柱上的步進電機帶動皮帶運動。其傳動方式不僅僅為皮帶驅動，也可為鏈輪鏈條驅動，齒輪齒條驅動，油缸或氣缸驅動等驅動方式。

進一步地，所述z軸電機1、龍門柱電機3和十字滑塊電機11為步進電機。但其驅動方式不僅僅為電機驅動，也可為鏈輪鏈條驅動，齒輪齒條驅動，油缸或氣缸驅動等驅動方式。

進一步地，所述控制板設置在龍門梁12上，采集所述傳感器單元的信號，控制z軸電機1、龍門柱電機3和十字滑塊電機11，協同運作，控制耕管裝置順利完成遠端指令。

進一步地，所述傳感器均為位置傳感器。

本發明耕管裝置在執行其部分工作內容時所述機構間的配合如下：

播種時，龍門機構帶動十字滑塊機構和z軸機構移動到工具箱5上方，由z軸機構帶動工具頭縱向移動實現工具頭的選取，選取播種頭后移動到種子盤9上方吸附種子，再由三個機構配合移動到所需播種位置，完成播種工作。在此操作中配套的氣泵會在取種和取種后的整個運動過程中吸氣，播種時吹氣，確保播種能夠順利完成。

澆水時，龍門機構帶動十字滑塊機構和z軸機構移動到工具箱5上方，由z軸機構帶動工具頭縱向移動實現工具頭的選取，選取花灑后移動到所需澆水位置正上方，配套的水泵根據澆水量確定打開時長，完成澆水工作。

除草時，所述機器視覺識別先對平面內的作物進行識別標記，由控制系統處理后，所述龍門機構帶動十字滑塊機構和z軸機構移動到工具箱5上方，由z軸機構帶動工具頭縱向移動實現工具頭的選取，選取噴頭后移動到標記物正上方，實現定點定量噴藥。

本發明不僅能實現農場里播種、澆水等基本操作，也可完成除草、測量土壤濕度、噴灑營養液、犁地等復雜的田間勞作，其運動框架由底座導軌、龍門機構、十字滑塊機構和z軸機構組成，電機、皮帶和絲杠協同運作確保機構的精確運動及精準定點。其功能實現由不同的工具頭完成，在執行不同工作指令時只需自主更換相應的工作頭，便可以完成不同的工作。

綜上所述，本發明揭示的遠程可控式多功能耕管裝置，通過控制系統控制耕管裝置，將獨立的各個模塊協同運作起來，確保執行過程的準確度和可靠度；將電機作業平臺和遠端控制平臺有機的結合在一起，實現遠程可控，降低人的勞動強度，提高了工作效率，從而填補市場上該類農機具的空白。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。