一种土壤疏松装置的制作方法

本发明涉及农业机械装备技术领域，尤其是涉及一种土壤疏松装置。

背景技术：

土壤板结是农业领域中常见的一种现象。土壤板结是指土壤表层因缺乏有机质,结构不良,在灌水或降雨等外因作用下结构破坏、土料分散,进而干燥后受内聚力作用使土面变硬的现象。土壤板结条件下，土壤孔隙度减少，通透性差，地温降低，致使土壤中好气性微生物的活动受到抑制，水、气、热状况不能很好的协调，其供肥、保肥、保水能力减弱。土壤板结还延缓了有机质的分解，土壤理化性质逐渐恶化，地力逐渐衰退，土壤肥力随之下降，不能很好地满足农作物生长。

对土壤板结进行治理的方法主要有增施有机肥和对土壤进行深耕疏松。有机肥不仅能农作物生长提供养分，而且具有改善土壤物理性状，增强通透性和保水性的作用，又为微生物的活动提供食物和能量。有机肥可以提高土壤有机质含量和养分，增加土壤团粒结构和孔隙度，调整土壤坚实度，降低容重，协调水、肥、气、热状况，提高蓄水保墒性能。深松整地可以打破犁底层，改善耕层构造，协调土壤中水、肥、气、热4个重要因素之间的关系，并为微生物大量活动创造了条件。打破了犁底层，根系可以扩大分布范围，广泛吸收营养，有利于农作物的生长。

土壤板结对植物的正常生长具有很大的负面影响，在对果树培育过程中，为了保证果树正常生产，需要对果树根部附近的土壤进行定期疏松。

现有的土壤疏松装置可参考授权公开号为cn109247086a的中国发明专利申请文件，其公开了一种园林土壤疏松装置，包括有安装板、第一连接杆、轮子、前挡泥板、轴承座、转轴、铲刀、圆筒、大皮带轮、紧固螺栓、柴油机、减速器等；安装板底部左侧设有第一连接杆，第一连接杆下端转动式设有轮子，第一连接杆右侧中部设有前挡泥板，安装板底部中间前后两方均设有轴承座。

现有的土壤疏松装置主要通过机械结构对地表进行破坏，进而对土壤进行疏松，对土壤疏松的效果不佳。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种土壤疏松装置，在对土壤进行机械疏松时，同时向土壤注入有机肥，并且通过压缩气体在土壤中形成孔隙结构，从而达到良好的对土壤疏松的目的。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种土壤疏松装置，包括行走车，所述行走车上设置有破土钻、液料储罐、压缩气罐以及驱动破土钻在竖直方向上进行移动的竖向驱动件；所述压缩气罐连接有若干个空气压缩机；所述破土钻内部设置有注射腔，所述破土钻的周面上设置有贯穿注射腔周壁的注射孔；所述注射腔连通有注射软管，所述液料储罐和压缩气罐分别与注射软管相连通。

通过采用上述技术方案，通竖向驱动件驱动破土钻深入到地表中，进而利用破土钻对土壤进行机械疏松；在液料储罐中加入液态有机肥，在机破土钻深入到地下时，将液态有机肥注入到土壤中，从而利用有机肥改善土壤的板结状况；通过压缩气罐的设置，先用爆发的压缩空气在土壤内形成大量微通道，再用压缩空气注入到液态有机肥中，使液态或悬浮态的有机肥在压缩空气爆发力作用下一起进入土壤微通道中，从而能进够充分的对土壤进行施肥，进而能够良好的改善土壤的板结状态。

本发明进一步设置为：所述液料储罐中设置有对液料储罐中液料进行搅拌的搅拌组件。

通过采用上述技术方案，放置在液料储罐中的液态有机肥在放置的时间较长时，容易发生沉淀，进而影响对土壤的施肥效果，通过在液料储罐中设置有搅拌组件，进而使用搅拌组件对对液料储罐中的液态有机肥进行搅拌，从而能够有效减小液态有机肥的沉淀，进而对土壤起到更好的施肥效果。

本发明进一步设置为：所述注射孔的轴线方向由靠近破土钻的一端向远离破土钻的一端倾斜向上。

通过采用上述技术方案，注射孔的轴线方向由靠近破土钻的一端向远离破土钻的一端倾斜向上，进而使通过注射孔喷射出的气体混合物具有翻土的效果，进而更好的改善土壤的板结。

本发明进一步设置为：所述行走车采用履带式行走机器人，所述履带式行走机器人设置有自动行走模块，所述自动行走模块包括地图数据库、gps定位模块、路径规划模块以及行走驱动模块，所述地图数据库存储有疏松区域地图，所述疏松区域地图设置有植物位置标记；所述gps定位模块对当前行走车进行地理定位，并且将定位信息发给路径规划模块；所述路径规划模块根据疏松区域地图的植物位置标记以及定位信息生成运动轨迹信息，并且将运动轨迹信息发送给行走驱动模块；所述行走驱动模块根据行走轨迹信息驱动履带式行走机器人按行走轨迹信息进行行走。

通过采用上述技术方案，行走车采用履带式行走机器人，进而能够良好的在林地田间进行行走作业；gps定位模块对履带式行走机器人进行位置定位，进而通过疏松区域地图设置的植物位置标记，规划履带式行走机器人的行走疏松作业的轨迹，从而能够高效的对田间的果树等植株进行疏松，操作方便，节省人力。

本发明进一步设置为：所述自动行走模块还包括图像采集模块，所述图像采集模块对履带式行走机器人行走方向前端的环境图像信息进行采集，并且将采集的环境图像信息发送给路径规划模块，所述路径规划模块根据环境图像信息对障碍物进行判断，并且根据障碍物情况对行走轨迹信息进行修正。

通过采用上述技术方案，履带式行走机器人在田间进行行走遇到障碍物时，会影响履带式行走机器人的正常行走，甚至导致设备故障，通过图像采集模块对履带式行走机器人行走方向前端的环境图像信息进行采集，进而行走轨迹上的障碍物情况对行走轨迹进行修正，从而能够良好的对行走过程中的障碍物进行躲避，使履带式行走机器人能够良好在田间进行行走作业。

本发明进一步设置为：所述自动行走模块还包括红外距离传感器，所述红外距离传感器对履带式行走机器人行走方向前端的障碍物距离进行检测，并且将障碍物距离发送给行走驱动模块，所述行走驱动模块根据障碍物距离对履带式行走机器人的行走速度进行伺服调节。

通过采用上述技术方案，通过红外距离传感器对履带式行走机器人行走方向前端的障碍物距离进行检测，进而在距离障碍物距离较近时，行走驱动模块降低履带式行走机器人的行走速度，进而配合图像采集模块对行走轨迹信息的修正，能够更好对行走过程中的障碍物进行躲避。

本发明进一步设置为：还包括液位传感器以及中央处理模块，所述液位传感器设置在液料储罐中，所述液位传感器对液料储罐中的液料液位进行检测，并且将检测的液位数据发送给中央处理模块，所述中央处理模块对液位传感器发送的液位数据进行识别，生成液位信息。

通过采用上述技术方案，通过在液料储罐中设置液位传感器，通过液位传感器对液料储罐中的液位进行检测，进而通过中央处理器对中央处理模块对液位传感器发送的液位数据进行识别，生成液位信息，从而使工作人员通过显示器等外设，及时了解液料储罐中的液态有机肥的液位信息。

本发明进一步设置为：还包括液料补充站，所述液料补充站包括储液仓体，所述储液仓体连通有出液管，所述出液管上设置有控制出液的电动开关阀。

通过采用上述技术方案，由于行走车需要在林地田间进行机动行走，所以液料储罐中存储的液体有机肥储量有限，通过在林地田间的固定位置处设置液料补充站，进而能够通过液料补充站及时对液料储罐中的液体有机肥进行及时补充，从而保障土壤疏松装置能够持续工作。

本发明进一步设置为：所述疏松区域地图设置有液料补充站的位置标记；所述中央处理模块对液位信息进行判断，当液料储罐中的液料液位低于设置液位时，所述中央处理模块向路径规划模块发送返程信号；所述路径规划模块根据液料补充站的位置标记以及定位信息生成返程路径信息，并且将返程路径信息发送给行走驱动模块，所述行走驱动模块根据返程路径信息驱动履带式行走机器人行走至液料补充站。

通过采用上述技术方案，通过中央处理模块对液料储罐中液位的监测，在液料储罐中液态有机肥的储量不足时，路径规划模块根据液料补充站的位置标记以及定位信息生成返程路径信息，通过行走驱动模块根据返程路径信息驱动履带式行走机器人行走至液料补充站，进而高效方便的对液料储罐中液态有机肥进行补充。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.通竖向驱动件驱动破土钻深入到地表中，进而利用破土钻对土壤进行机械疏松；在液料储罐中加入液态有机肥，在机破土钻深入到地下时，将液态有机肥注入到土壤中，从而利用有机肥改善土壤的板结状况；通过压缩气罐的设置，先用爆发的压缩空气在土壤内形成大量微通道，再用压缩空气注入到液态有机肥中，使液态或悬浮态的有机肥在压缩空气爆发力作用下一起进入土壤微通道中，从而能进够充分的对土壤进行施肥，进而能够良好的改善土壤的板结状态；

2.放置在液料储罐中的液态有机肥在放置的时间较长时，容易发生沉淀，进而影响对土壤的施肥效果，通过在液料储罐中设置有搅拌组件，进而使用搅拌组件对对液料储罐中的液态有机肥进行搅拌，从而能够有效减小液态有机肥的沉淀，进而对土壤起到更好的施肥效果；

3.行走车采用履带式行走机器人，并且通过自动行走模块控制履带式行走机器人在田间按照设置轨迹进行自动行走，通过中央处理模块控制破土钻的运动以及向破土钻注射腔中的通气注液，进而能够有效方便的对林间土壤进行疏松作业。

附图说明

图1为土壤疏松装置的结构示意图；

图2为体现履带式行走机器人的结构示意图；

图3为破土钻的剖视图；

图4为搅拌组件的结构示意图；

图5为土壤疏松装置的功能框图。

图中，1、履带式行走机器人；11、安装板；12、安装架；2、破土钻；21、注射腔；22、注射孔；23、注射软管；3、液料储罐；31、搅拌组件；311、搅拌桨；312、搅拌电机；32、电控液体开关阀；4、压缩气罐；41、空气压缩机；42、电控气体开关阀；5、冲击夯；6、自动行走模块；61、地图数据库；62、gps定位模块；63、路径规划模块；64、行走驱动模块；65、图像采集模块；66、红外距离传感器；7、液位传感器；8、中央处理模块；9、液料补充站；91、储液仓体；92、出液管；93、电动开关阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种土壤疏松装置，参照图1和图2，包括行走车和液料补充站9。行走车采用履带式行走机器人1，从而能够良好的在田间进行行走。履带式行走机器人1上设置有破土钻2、液料储罐3、压缩气罐4以及驱动破土钻2在竖直方向上进行移动的竖向驱动件。履带式行走机器人1行走方向的前端固定有安装板11，安装板11上固定有安装架12，破土钻2竖直设置在安装板11板上，并且竖直贯穿安装板11。竖向驱动件采用作竖直冲击运动的冲击夯5，冲击夯5的机体与安装架12固定连接，冲击夯5的振动输出端与破土钻2的上端固定连接。通过冲击夯5的竖直方向的振动输出，进而使用破土钻2在竖直方向上进行往复运动，进而能够利用破土钻2对土壤进行机械破土疏松。

图1和图2，液料补充站9包括储液仓体91。储液仓体91连通有出液管92，出液管92上设置有控制出液的电动开关阀93。为了方便履带式行走机器人1在田间进行行走，进而液料储罐3存储的液体有机肥料的储量有限。通过在在田间的特定地点设置液料补充站9，通过液料补充站9方便对履带式机器人上的液料储罐3中液态有机肥进行补充。

参照图2和图3，压缩气罐4连接有两个空气压缩机41(但不局限于两个)。采用两个空气压缩机41进行交替压缩工作，进而在对压缩气罐4中气体进行使用过程中，能够使压缩气罐4内气体压强更好的保持在恒定范围内。破土钻2内部设置有注射腔21，破土钻2的周面上设置有贯穿注射腔21周壁的注射孔22。注射腔21连通有注射软管23，液料储罐3和压缩气罐4分别与注射软管23相连通，液料储罐3与注射软管23连通处设置有电控液体开关阀32，压缩气罐4与注射软管23连通处设置有电控气体开关阀42。

注射孔22的轴线方向由靠近破土钻2的一端向远离破土钻2的一端倾斜向上。通过将注射孔22设置为斜孔，进而使通过注射孔22喷射出的气体混合物具有翻土的效果，进而更好的改善土壤的板结。

在使用土壤疏松装置土壤进行疏松时，在液料储罐3中加入液态有机肥，在破土钻2对土壤进行破土时，向土壤内部注入液态有机肥，进而通过液态有机肥改善土壤板结的情况。在对土壤进行疏松时，先单独打开电控气体开关阀42，先用爆发的压缩空气在土壤内形成大量微通道。进而同时打开电控液体开关阀32和电控气体开关阀42，在液态有机肥中注入压缩空气，使液态或悬浮态的有机肥在压缩空气爆发力作用下一起进入土壤微通道中，从而能进够充分的对土壤进行施肥，进而能够良好的改善土壤的板结状态。

参照图2和图4，液料储罐3中设置有对液料储罐3中液料进行搅拌的搅拌组件31。搅拌组件31包括搅拌桨311以及搅拌电机312。搅拌桨311设置在液料储罐3内部，并且绕竖直轴线与液料储罐3转动连接，搅拌电机312的机体与液料储罐3固定连接，搅拌电机312的输出轴与搅拌桨311固定连接。液料储罐3中的液态有机肥在放置时间较长时，容易发生沉淀现象，进而影响对土壤的施肥效果。通过搅拌组件31的设置，进而对液料储罐3中的液态有机肥进行定期搅拌，从而能够减小液料储罐3中液态有机肥的沉淀，从而更好的对土壤进行施肥。

参照图2和图5，履带式行走机器人1设置有自动行走模块6。自动行走模块6包括地图数据库61、gps定位模块62、路径规划模块63、图像采集模块65、红外距离传感器66以及行走驱动模块64。地图数据库61存储有疏松区域地图，疏松区域地图设置有植物位置标记；gps定位模块62对当前行走车进行地理定位，并且将定位信息发给路径规划模块63；路径规划模块63根据疏松区域地图的植物位置标记以及定位信息生成运动轨迹信息，并且将运动轨迹信息发送给行走驱动模块64；行走驱动模块64根据行走轨迹信息驱动履带式行走机器人1行走轨迹信息进行行走。

参照图2和图5，图像采集模块65采用摄像头，摄像头对履带式行走机器人1行走方向前端的环境图像信息进行采集，并且将采集的环境图像信息发送给路径规划模块63。路径规划模块63根据环境图像信息对障碍物进行判断，并且根据障碍物情况对行走轨迹信息进行修正。红外距离传感器66朝向履带式行走机器人1行走方向前方，通过红外距离传感器66对履带式行走机器人1距离障碍物的距离进行检测，并且将障碍物距离发送给行走驱动模块64。行走驱动模块64根据障碍物距离对履带式行走机器人1的行走速度进行伺服调节。通过摄像头的环境图像采集以及红外距离传感器66的障碍物距离检测，进而使履带式行走机器人1在行走过程中，能够良好对行走轨迹上的各种障碍物进行规避。

参照图2和图5，土壤疏松装置还包括中央处理模块8，中央处理模块8采用具有编程功能的mcu。履带式行走机器人1在行走过程中，当履带式行走机器行走至田间的植株附近时，中央处理模块8控制冲击夯5按照设置频率向下做振动运动，并且同时控制电控液体开关阀32和电控气体开关阀42的开启，从而自动高效的利用高压气体和液态有机肥对土壤进行疏松。

参照图5，液料储罐3中设置有液位传感器7。液位传感器7对液料储罐3中的液料液位进行检测，并且将检测的液位数据发送给中央处理模块8，中央处理模块8对液位传感器7发送的液位数据进行识别，生成液位信息。疏松区域地图设置有液料补充站9的位置标记。中央处理模块8对液位信息进行判断，当液料储罐3中的液料液位低于设置液位时，中央处理模块8向路径规划模块63发送返程信号；路径规划模块63根据液料补充站9的位置标记以及定位信息生成返程路径信息，并且将返程路径信息发送给行走驱动模块64，行走驱动模块64根据返程路径信息驱动履带式行走机器人1行走至液料补充站9。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。