农地轨基自动耕作装置方法及装置的制造方法_2

文档序号:8417990阅读:来源:国知局
动耕作装置,包括安装有两排轮组总成的底盘、作业平台、连接底盘和作业平台的四个负荷均布的作业平台升降机构、设置于作业平台上的一组每组一根以上中间平台梁、处于作业平台两边外侧的两组每组一根以上外挂平台梁、计算机控制装置、通讯模块、监控器、与田轨一起布置的旁站电力线和与旁站电力线电气连接的可移动电气连接界面;轮组总成包括含有一个以上滚轮的轮组、轮组驱动装置和轮组转向控制装置;作业平台升降机构包括一个升降丝杆机构和一个蜗轮蜗杆机构;升降丝杆机构包括一根升降丝杆和一个与升降丝杆配合的丝杆螺母;蜗轮蜗杆机构包括一根电动蜗杆和一个与电动蜗杆啮合的蜗轮;所述四个蜗轮和丝杆螺母一体制作并各自通过一个转动副机构与作业平台连接;电动蜗杆转动带动升降丝杆作相对作业平台的运动并使作业平台上升或者下降;各平台梁上布置有一个以上由不同部件构成的各种机械手。所述轮组总成、电动蜗杆、通讯模块、监控器、可移动电气连接界面和有关的机械手通过接口电路与主控计算机信号连接,使所述轮组总成、作业平台和各机械手的状态根据主控计算机的相关指令变化而变化;所述自动耕作装置通过农地中的田轨向地面传递重力或者在农地中的田轨上移动并通过可移动电气连接界面保持与外界电力网的电气连接。
[0026]还可以采用滚轮自动对中控制子系统和底盘平衡自动控制子系统。
[0027]滚轮自动对中控制子系统包括安装有两排轮组总成的底盘和设置于轮组前后的田轨表面摄像头;轮组总成包括含有一个以上滚轮的轮组、轮组驱动装置和轮组转向控制装置;轮组转向控制装置包括连接底盘和轮组的轮组转动副机构、安装于底盘上的轮组转向电动蜗杆和与轮组连接并与电动蜗杆啮合的轮组转向蜗轮;轮组转向电动蜗杆转动带动轮组转向蜗轮和轮组转动;轮组转向电动蜗杆通过其接口电路与控制计算机信号连接;其状态根据田轨表面摄像头的输出状态改变而改变并保持四个轮组始终处于合适的状态。
[0028]底盘自动平衡控制子系统包括底盘、四组通过轮组升降机构与底盘连接的轮组、设置于底盘上的底盘水平倾角传感器;轮组升降机构包括一个升降丝杆机构和一个蜗轮蜗杆机构;升降丝杆机构包括一根升降丝杆和一个与升降丝杆配合的丝杆螺母;蜗轮蜗杆机构包括一根电动蜗杆和一个与电动蜗杆啮合的蜗轮;所述四个蜗轮和丝杆螺母一体制作并各自通过一个转动副机构与底盘连接;电动蜗杆转动带动升降丝杆作相对底盘的运动并使设置于升降丝杆底部的轮组上升或者下降;
还可以令主控计算机对底盘水平倾角传感器接口电路的扫描周期范围为5至20毫秒。
[0029]本发明根据上述方法实现其目的的技术方案之五:制造一个单轨轨基微型自动耕作装置,其包括作业机械手和与旁站电力线连接的电气连接界面,其底部含有前后两个带轮缘和内置驱动装置的滚轮。
[0030]I主控计算机、与主控计算机信号连接的储存器件、通信模块及其接口电路、卫星定位模块及其接口电路、无线广播接收模块及其接口电路、人机界面及其接口电路和机壳,还包括电力线检测装置及其接口电路、监控器及其接口电路和各种机械手及其接口电路;所述主控计算机包括本地计算机和通过信号接口连接的远程计算机。所述主控计算机的主控电路、储存器件、通信模块接口电路、卫星定位模块接口电路、无线广播接收模块接口电路、人机界面接口电路、电力线检测接口电路、监控器接口电路和各种机械手接口电路通过总线实现信号连接。
[0031]本发明根据上述方法实现其目的的技术方案之六:制造一台单轨轨基微型自动耕作装置,其包括作业机械手和与旁站电力线连接的电气连接界面;底部采用前后两个带轮缘和内置驱动装置的滚轮。
[0032]本发明根据上述方法实现其目的的技术方案之七:制造一个轨基自动耕作装置计算机控制子系统,包括主控计算机、与主控计算机信号连接的储存器件、通信模块及其接口电路、卫星定位模块及其接口电路、无线广播接收模块及其接口电路、人机界面及其接口电路和机壳,还包括电力线检测装置及其接口电路、监控器及其接口电路和各种机械手及其接口电路;所述主控计算机包括本地计算机和通过信号接口连接的远程计算机。所述主控计算机的主控电路、储存器件、通信模块接口电路、卫星定位模块接口电路、无线广播接收模块接口电路、人机界面接口电路、电力线检测接口电路、监控器接口电路和各种机械手接口电路通过总线实现信号连接。
[0033]有益效果:1.本发明很好回答了如何保障我国的粮食安全和食品安全这个属于我国全社会核心关注的重大问题之一;全力实施本发明可以在2020年实现农产品产出比2013年增加50%、有机食品的比重提升到全部食品的75%,并使我国在全球率先实现农业现代化;农业人口的收入持续大幅度增长,土地的价值增加导致农村养老问题在2016年得到圆满解决;还因为土地产出增加和通过开荒建设新增大量的耕地面积,到2020年有可能实现每人宅基地67平方米甚至每户一套占地200平米住房的水平并且森林面积占国土三分之一使我国成为世界上最宜居、幸福指数最高的国家之一;目前困扰我国的一线城市高房价问题也将因此得到根本解决;
2.本发明很好回答了如何在中国率先引爆新的工业革命这个属于我国全社会核心关注的重大问题之一,全力实施本发明可以在2020年使我国在机器人设计制造和电子信息领域处于世界领先水平;并因此使得高素质工作岗位大量增加,社会财富大量增加,投资、出口和消费持续强劲增长,⑶P将连续多年重返两位数,并使我国在2020年成为世界第一大经济体;加速中华民族的伟大复兴;
3.为大批网游青少年蜕变为机器人遥控高手并因此浪子回头过上体面的日子提供了一条金光大道;到2020年需要1000万台轨基自动耕作装置,这些装置24小时工作按照一个操作员同时遥控照管5台所述装置计,需要1000万遥控操作员;这使得1000万网游宅男可以不改变其生活习性而实现月收入8000元;全社会开始看重科技工作和经营管理而不再数千大学毕业生抢一个公务员岗位,更多的青少年开始投身于科技工作,社会层面的文明建设将取得长足进步并且势头得以保持; 4.本发明很好回答了谁来种地这个当代最严峻的问题之一;在20亿亩耕地上采用I千万台轨基自动耕作装置可以使我国广袤的国土成为名符其实的粮仓;当农地轨基光伏发电达到4万亿千瓦时/年时,农村人口的发电收入达到人均4500元/年、农产品种植收入增加人均6000元/年;由于解决了粮食安全和农民富裕问题,我国的城镇化得以顺利推进。作为对比,2012年我国农村人口种植的人均收入2000多元。
[0034]实施本发明,以我国14亿人口 18亿亩耕地计,农业每人每年可望增加6000元的产出包括到2020年增加农地5亿亩。
[0035]基于上述平行双田轨等的自动耕作装置因为一开始就可以具有精密的位置参数、采用电能而无需内燃机或者蓄电池提供动力因而轻巧灵活、有关零部件80%具有通用性、可以持续通过改进软件和模块化机械手进行升级而不断提高装置性能实现新的功能,使得自动耕作装置开发难度大大降低、开发的成功率大大提高。
[0036]本发明的根据自动耕作装置由于从一开始就着眼于现场无人化或者少人化作业,有助于解决我国或者全人类都进入中等收入国家后农业劳动力成本过高或者劳动力严重缺乏的问题。一台自动耕作装置经营200亩农地每年节省10至20位高素质劳动力。使用本发明的自动耕作装置节省肥料每年150元/亩。
[0037]以一台自动耕作装置价格20万元经营200亩农地、总的运营费用包括设施维护、电费和保险5万元/年、0.5位现场农业工程师、0.5位外包远程终端操作员和I位辅助人员人工成本10万元/年总共15万元/年计,自动耕作装置投资合1000元/亩10年折旧不包括利息计100元/年、平行双田轨建设费5000元/亩25年折旧不包括利息计200元/年;每年运营费1000元/亩。采用本发明自动耕作装置后每亩农地总产出4800元。减去折旧和费用1300元/亩,加上种子肥料农药等200元/亩,每亩农地纯收益3300元/亩。不计农地的成本25年期的投资回报率3300/3500=94.29%。
[0038]以目前状况一亩地667平方米需要0.05到0.1个劳动力,上海地区一亩地一年种一季稻一季油菜除去种子肥料机器收割等成本纯收入700多元,相当于一个星期打工的收入,所以抛荒的事到处可见。采用本发明的自动耕作装置可以极大地提高农地的产出,其中期的提高幅度期望值在200%以上。这些提高包括因为所述自动耕作装置的采用使得有关作业在空间和时间方面实现数字化精确分配获得的收益、可以采用各种新的技术和工艺获得的收益包括采用超声波主动探测或者声波被动探测对田间的田鼠实施灭杀减少鼠疫鼠害发生搜捕钉螺进行灭杀的社会效益和收益、可以实现水资源利用的最大节省获得的收益譬如通过将水的利用率大幅度扩大水浇地面积以及通过精密灌溉提高农作物产量和节约用水的收益——譬如将我国小麦目前漫灌每千克消耗I吨水节省到喷灌的每千克消耗0.1吨水或者滴管的0.05吨水、可以增加土地的利用率包括见缝插针多种植一些玉米作为饲料仅仅这一项就能够使得每亩地多产出0.1头牛或者1.8头羊增值1800元/年而且能够可持续进行、采取立体种植包括在稻田养鱼获得的收益、由于采用自动耕作装置快速收获带来的收益譬如在寒冬到来之前因为可以连续24小时收获而不让农作物冰冻于田间直到第二年春天减少损失带来的收益,和在北方及时播种提前成熟减少损失带来的收益。
[0039]我国目前正在大量投入建设设施农业,其中很大一部分与农田有关。本发明的轨基自动耕作装置是基于对今后数十年农业发展的技术路线的认识而设计的,具体的建设只要铺设田轨就行并且可以通过升级来不断提高自动耕作装置的性能。而现有的其它设施农业可能因为不具有前瞻性而会造成巨大浪费。在农地中铺设田轨采用轨基自动耕作装置的投资当年可以收回,还可以在以后的24年间每年获得收益70000元。
[0040]使用本发明在我国进行开荒造农地的远期目标为8至4亿亩,其中浙江福建两省的潜在可开荒农地面积就达8000万亩。
[0041]轨基自动耕作装置采用电力工作,电力可以通过太阳能再生,比采用矿物燃料的内燃机驱动的拖拉机更符合可持续发展的理念。轨基自动耕作装置的待机功耗为I瓦数量级;内燃机的怠速功耗为1000瓦数量级。电动机体积小并且可以在一台轨基自动耕作装置中使用10台电动设备设计自由度大,电动设备的界面相对计算机控制系统而言极为友好,对于插秧辦玉米摘棉花等复杂的作业特别适合因而有前途。本发明可以提供大量远程控制、应用程序开发和机器人设计制造的工
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