振动式莲藕收获机具的制作方法

本实用新型属于农业机械自动化技术领域，具体涉及一种振动式莲藕收获机具。

背景技术：

莲藕是一种经济效益好、食用价值高的特色农产品。随着农业产业结构的调整，我国莲藕种植面积不断扩大，已超过6000多万亩。但莲藕也是一种易种难收的农产品，其采挖方法目前主要依靠人工，不仅劳动强度大，作业环境恶劣，而且挖净率低，藕损伤严重，这制约了莲藕产业的发展。

目前国内的莲藕收获机具大多采用高压喷水式收获机，其工作原理是利用水泵将藕田中的水经过滤后增压输送至高压水枪，而后经安装在高压水枪底部的射流喷头形成射流，反复冲洗覆盖在莲藕上面的泥土，直至莲藕自动浮出水面。但现有的挖藕机存在以下问题：1)采用高压水枪反复冲刷，能耗高、作业时间长；2)工人需要水下作业且高压水枪不易控制，劳动强度大、技术要求高；3)水下环境复杂，水循环过滤系统故障频繁。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决高压喷水式收获机的不足，提供一种振动式莲藕收获机具。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种振动式莲藕收获机具，包括液压缸Ⅰ、升降台、漏筛、机架、旋转毛刷、变速箱、液压马达、带轮机构和曲柄双摇杆机构。

所述机架固定在升降台的前端。所述升降台的后侧连有液压缸Ⅰ。所述液压缸Ⅰ推动升降台上下移动。所述变速箱和液压马达安装在机架上。所述液压马达驱动变速箱工作。所述旋转毛刷安装在机架的前端转轴上。

所述机架的一侧安装有带轮机构。所述带轮机构包括主动轮、从动轮Ⅰ和传送带。所述主动轮与变速箱的输出端连接，通过传送带将动力传递至从动轮Ⅰ。所述从动轮Ⅰ安装在旋转毛刷的转轴上。

所述漏筛位于在机架的下方，它与机架通过曲柄双摇杆机构连接。所述漏筛为平面网状结构，它的前端带有锯齿。所述曲柄双摇杆机构包括曲柄、连杆、摇杆Ⅰ和摇杆Ⅱ。所述曲柄与变速箱的输出端连接。所述连杆的一端与曲柄铰接，另一端铰接在漏筛的E点。所述摇杆Ⅰ的一端与机架铰接，另一端铰接在漏筛的E点。所述摇杆Ⅱ与摇杆Ⅰ平行布置，它的一端与机架铰接，另一端与漏筛铰接。

进一步，所述带轮机构还包括另一从动轮Ⅱ。所述从动轮Ⅱ固定于液压缸Ⅱ的输出端。所述液压缸Ⅱ安装在机架上，所述液压缸Ⅱ调节从动轮Ⅱ上下移动。

进一步，该装置安装于农用拖拉机的前端。

进一步，所述漏筛的振幅范围为20～40mm。

值得说明的是，振动式莲藕收获机具的智能控制方法，包括压力传感器、转速传感器、升降高度控制模块、作业速度控制模块、单片机控制器。

所述压力传感器检测旋转毛刷扫刷莲藕表层的压力。所述转速传感器检测液压马达的输出转速和动力装置发动机的转速。

作业时，将检测到的发动机转速信号、液压马达转速信号和旋转毛刷压力信号传递至单片机控制器。若单片机控制器检测到它们的数值超限，则采用模糊控制算法通过升降高度控制模块和作业速度控制模块分别调整旋转毛刷高度和液压马达转速。

本实用新型的工作原理：

通过种植户自有的小型拖拉机等装置提供动力，将本实用新型的机具安装于动力装置前端，利用旋转毛刷清除莲藕表层泥土，再配合漏筛松动莲藕深层泥土，进而使脱尽淤泥的莲藕自动浮出水面。该机具依靠压力传感器实时检测旋转毛刷扫刷莲藕表层的压力变化，以实现毛刷高度自适应调节；同时，依靠转速传感器实时检测漏筛、液压马达与动力装置发动机的转速，并实现转速的自适应调节。

本实用新型的技术效果是毋庸置疑的，本实用新型的振动式莲藕收获机具，能够充分利用种植户已有的拖拉机作为动力源，以高效、节能的方式实现人工藕田莲藕的智能采挖。该机具无需专用动力，作业效率高；挖藕人员不用下水淌泥，可有效改善作业条件，降低劳动强度；同时，可有效减少莲藕损伤，并提高挖净率。广泛适用于人工藕田的莲藕采挖，可实现节本增效。

附图说明

图1为本实用新型的机具结构示意图。

图2为图1另一方向的结构示意图。

图3为曲柄双摇杆结构的机构简图。

图4为本实用新型安装在拖拉机上的示意图。

图5为智能控制系统的总体流程图。

图6为智能控制系统的具体控制流程图。

图中：液压缸Ⅰ1、升降台2、漏筛3、机架4、旋转毛刷5、变速箱6、液压马达7、带轮机构8、主动轮801、从动轮Ⅰ802、传送带803、从动轮Ⅱ804、曲柄双摇杆机构9、曲柄901、连杆902、摇杆Ⅰ903、摇杆Ⅱ904、液压缸Ⅱ10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。

参见图1和图2，本实施例提供一种振动式莲藕收获机具，包括液压缸Ⅰ1、升降台2、漏筛3、机架4、旋转毛刷5、变速箱6、液压马达7、带轮机构8和曲柄双摇杆机构9。

所述机架4固定在升降台2的前端。所述升降台2的后侧连有液压缸Ⅰ1。本实施例中，如图4所示，该机具安装于农用拖拉机的前端，所述液压缸Ⅰ1固定于拖拉机的前端，且液压缸Ⅰ1推动升降台2上下移动，从而也调整的机架4的工作高度，以保证机架4下方的漏筛3入泥深度不变。

所述变速箱6和液压马达7安装在机架4上。所述液压马达7驱动变速箱6工作，从而带动曲柄双摇杆机构9和带轮机构8运动。所述旋转毛刷5安装在机架4的前端转轴上。

所述机架4的一侧安装有带轮机构8。所述带轮机构8包括主动轮801、从动轮Ⅰ802和传送带803。所述主动轮801与变速箱6的输出端连接，通过传送带803将动力传递至从动轮Ⅰ802。所述从动轮Ⅰ802安装在旋转毛刷5的转轴上。所述从动轮Ⅰ802的转动将带动旋转毛刷5以相同的角速度旋转。所述带轮机构8还包括从动轮Ⅱ804。液压缸Ⅰ1推动升降台2上下移动，所述从动轮Ⅱ804固定于液压缸Ⅱ10的输出端；所述液压缸Ⅱ10安装在机架4上，所述液压缸Ⅱ10可调节从动轮804上下移动，以保证带轮机构8正常工作。

所述漏筛3位于在机架4的下方，它与机架4通过曲柄双摇杆机构9连接。所述漏筛3为平面网状结构，它的前端带有锯齿。所述曲柄双摇杆机构9包括曲柄901、连杆902、摇杆Ⅰ903和摇杆Ⅱ904。所述曲柄901与变速箱6的输出端连接。所述连杆902的一端与曲柄901铰接，另一端铰接在漏筛3的E点。所述摇杆Ⅰ903的一端与机架4铰接，另一端铰接在漏筛3的E点。所述摇杆Ⅱ904与摇杆Ⅰ903平行布置，它的一端与机架4铰接，另一端与漏筛3铰接。

参见图3，为曲柄双摇杆机构9的机构简图，其中A、B、C为机架4上的铰点，E、F为漏筛3上的铰点，L3代表曲柄901，L4代表连杆902，L6、L7分别代表两相互平行的摇杆Ⅰ903和摇杆Ⅱ904。本市实施中，选择合金钢作为曲柄双摇杆机构9的材料。具体地，L1＝300mm，L2＝381.4mm，L3＝58.6mm，L4＝564mm，L5＝300mm，L6＝300mm，L7＝390mm。它的运动极限位置角度：a1＝81.86°，a2＝107.62°，摆角为25.77°，振幅为41mm。

另外如图5所示，为智能控制系统总体结构，振动式莲藕收获机具在作业前需要确定旋转毛刷与漏筛的作业位置，智能控制系统主要包括压力传感器、转速传感器、升降高度控制模块、作业速度控制模块、单片机控制器等，依靠压力传感器实时检测旋转毛刷扫刷莲藕表层的压力变化，以实现毛刷高度的自适应调节；同时依靠转速传感器实时检测振动筛液压马达与动力装置发动机的转速，并实现转速的自适应调节。

主要硬件选择为单片机控制器、触摸屏显示器和信号测量模块。

单片机控制器：本实用新型的智能控制系统采用模糊控制，其控制器选择主要取决于控制系统的复杂性、控制精度、控制高度和运行速度的要求，该智能控制模糊逻辑明确清晰，故选用单片机处理器作为控制器即可满足要求。

触摸屏显示器：根据振动式智能挖藕机具工作环境选择可防水防尘、适用于户外的触摸屏显示器，要求兼顾滤光特性、材料强度及韧性，同时有效防止外力冲击，在强光下仍然具备良好的显示效果，同时不影响信号传递，清晰反应作业状态下各参数的具体数据，及工作曲线平稳性。

信号测量模块：控制系统需要采集作业时旋转毛刷压力信号、液压马达转速信号和发动机转速信号。压力信号可选用压力传感器进行测量，通过压力曲线判定旋转毛刷工作高度；转速信号可选用霍尔传感器，测量脉冲输出信号，经处理器转换脉冲信号实现转速测量。

如图6所示为具体的控制流程，控制系统开机后进入初始化状态，检查预定参数设置是否准确，开始进行挖藕作业，工作时数据采样周期为0.1s，分别采集旋转毛刷压力信号、液压马达和发动机转速信号，得到相关参数曲线，根据设定的参数阈值判定压力信号和转速信号是否超限，若压力超过限定值，则调用模糊控制算法调整毛刷高度；若转速超过参数限定值，则调用模糊控制算法调整液压马达的转速。