一种具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置

1.本发明涉及农业机械设备技术领域，具体涉及一种具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置。


背景技术：

2.草皮是改善生态环境常用的绿化植物，主要有块状和卷状两种形式。草皮的铺设取代了以往采用撒草籽方式种植绿草，人工用裁割草皮铺设方式可以快速形成较大面积的绿地，大大的缩短了绿地种植工期。目前铺设草皮大多还是依靠人工进行手动铺设，主要通过人工将草皮压实和灌溉使得草皮根系与土壤充分接触，从而完成草皮的铺设工作，但耗时耗力，劳动量大。
3.中国专利(公开号为cn2050932119u)公开了一种草皮摊铺机，包括草皮仓和转动设置的辊筒，草皮仓设有出草口，且出草口对应位于辊筒的上方，辊筒上设有将出草口处的草皮勾起的钩状结构。
4.在一定程度上解决了铺设草皮繁琐的步骤，但是该草皮摊铺机在使用过程中存在以下不足：(1)草皮仓不能一次性存储大量草皮，需要人工不断放入草皮，自动化程度不高；(2)钩状结构极易破坏草皮完整性；(3)铺设压实后没有灌溉施肥，草皮的成活率不高；(4)该草皮摊铺机只能铺设块状草皮，实用性不强，铺设效率较低，无法满足市场需求。
5.因此亟需提供一种新型多功能草皮铺设机器来解决上述问题。本发明为一种新型多功能草皮铺设机器，主要为了解决现有技术中铺设草皮劳动量大、草皮成活率低、铺设效率低等不足。本发明的技术方案储料空间大，结构紧凑巧妙，对草皮的保护性强，可靠性强，简单高效，实用性强，可提高草皮的成活率，铺设效率高，减少了劳动量。


技术实现要素：

6.为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置，以解决现有技术中草皮铺设效率低、劳动量大、草皮成活率低等缺陷。
7.为此，本发明还提出了一种具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置，包括行走装置、y-z两轴机械臂、传送运输装置、反推滚轮展开装置、草皮储料箱、以及双叉刀夹取机构；双叉刀夹取机构设置在y-z两轴机械臂上，而y-z两轴机械臂设置在草皮储料箱上方，用于抓取草皮储料箱内的草皮并移动至传送运输装置上。
8.其中，双叉刀夹取机构包括框架、驱动传动机构、四根阶梯轴、以及设置在阶梯轴上的若干弧形叉刀，同一根阶梯轴上的若干弧形叉刀同向，且中间两根阶梯轴上的弧形叉刀的圆弧角朝内设置，上述两组弧形叉刀旋转时相向移动，用于抓取卷状草皮或块状草皮；反推滚轮展开装置具有滚筒，滚筒设置在传送运输装置前方，且滚筒的转动方向与传送运输装置上同步带的转动方向相反，使卷状草皮展开呈块状，而传送运输装置和行走装置能将块状草皮输送至场地合适位置。
9.进一步，驱动传动机构包括一对伸缩缸、一对连接板、以及若干连接固定板；伸缩
缸一端与框架铰接，另一端与连接板铰接；每根阶梯轴上均设有一个连接固定板和若干个弧形叉刀；相间设置的两个阶梯轴上的连接固定板与同一连接板铰接，使相间设置的两个阶梯轴同步转动，进而通过弧形叉刀转动抓取块状草皮。
10.进一步，弧形叉刀通过叉刀固定板与阶梯轴固定连接；而阶梯轴通过滚珠花键轴承与框架转动连接。
11.进一步，阶梯轴下侧设有与框架固定连接的底板，而所述底板上设有与所述弧形叉刀位置相对的方形孔。
12.进一步，草皮铺设装置还包括灌溉施肥装置，所述灌溉施肥装置包括气泵水箱和四头浇头喷头。
13.进一步，所述行走装置后端设有压实装置，所述压实装置包括多个滚轮和与所述行走装置连接的支架。
14.进一步，所述行走装置包括底板和导向板，所述底板上设有通孔，所述通孔和所述导向板均与所述传送运输装置输出端位置相对应。
15.进一步，所述行走装置包括平行四边形转向连接杆、主动轮电机、转向舵机、转向轮连接杆、以及转向轮轴；一对所述转向轮轴分别设置在所述转向轮连接杆两端，同时与所述平行四边形转向连接杆铰接，所述平行四边形转向连接杆再与所述转向舵机连接，以实现所述行走装置的转向。
16.进一步，所述传送运输装置为斜坡平台式链式传送机，所述传送运输装置输出端一侧为大角度倾斜输送段；其中，所述传送运输装置包括金属薄板、固定板、同步带、电机、传输链条。
17.进一步，所述y-z两轴机械臂包括电机、一对y轴直线滑轨、支撑柱、横梁架、传动轴、z轴直线滑轨、以及一对水平滑块；所述y轴直线滑轨和所述z轴直线滑轨内均设有同步带，而所述水平滑块与所述y轴直线滑轨上的同步带固定连接；所述z轴直线滑轨与设置在一对水平滑块之间的横梁架连接，而所述双叉刀夹取机构与所述z轴直线滑轨上的竖直滑块通过支架连接。
18.本发明提供的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置，具有储料空间大，结构紧凑，结构巧妙，对草皮的保护性强，可靠性强，简单高效，实用性广，提高了草皮成活率，铺设效率高，减少了劳动量。
19.通过设置y-z两轴机械臂，装置简单高效，采用笛卡尔坐标形式，不同于现有技术复杂的机械臂，具有结构简单、定位准确、容易控制的特点。通过设置传送运输装置，且下方斜坡采用40
°
倾斜，增大了草皮与金属薄板之前的摩擦，保证草皮沿金属薄板顺利滑落至地面，提高了草皮的运输效率。
20.传送运输装置和反推滚轮交错运动即可卷状草皮铺开，装置简单高效，实用性强。灌溉施肥装置对草皮起到施肥灌溉作用，增加了土壤的黏性，可提高草皮的成活率。草皮通过传送运输装置送达到地面平铺后，经过压实装置压实，草皮可以更好的与地面有效接触，可提高草皮的成活率。
21.本发明提供的双叉刀夹取机构，可以轻松实现对块状和卷状的草皮的抓取和运送。双叉刀夹取结构紧凑，其底板保护了草皮的完整性；双排弧形叉刀结构稳定可靠，可以牢固抓取及快速释放草皮。
22.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
23.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置的结构示意图；
25.图2为本发明的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置的主视图；
26.图3为本发明的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置中行走装置的结构示意图；
27.图4为本发明的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置中y-z两轴机械臂的结构示意图；
28.图5为本发明的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置中双叉刀夹取机构的爆炸图；
29.图6为本发明的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置中双叉刀夹取机构的工作状态图一；
30.图7为本发明的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置中双叉刀夹取机构的工作状态图二；
31.图8为本发明的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置中传送运输装置的结构示意图；
32.图9为本发明的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置中反推滚轮展开装置的结构示意图。
33.附图标记说明
34.1、行走装置；2、y-z两轴机械臂；3、双叉刀夹取机构；4、传送运输装置；5、反推滚轮展开装置；6、灌溉施肥装置；7、压实装置；8、草皮储料箱；11、平行四边形转向连接杆；12、主动轮电机；13、转向舵机；14、导向板；15、转向轮连接杆；16、转向轮轴；17、底板；21、电机；22、y轴直线滑轨；23、支撑柱；24、横梁架；25、传动轴；26、z轴直线滑轨；27、水平滑块；301、阶梯轴；302、叉刀固定板；303、弧形叉刀；304、气缸活塞杆；305、气缸缸体；306、双头螺柱；307、连接板；308、关节轴承；309、底板；310、滚珠花键轴承；311、连接固定板；41、金属薄板；42、固定板；43、同步带；44、电机；45、传输链条；51、滚筒；52、连接架；53、电机；54、联轴器；55、支撑架。
具体实施方式
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
36.如图1～图9所示，本发明的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置，包括行走装置1、y-z两轴机械臂2、双叉刀夹取机构3、传送运输装置4、反推滚轮展开装置5、灌溉施肥装置6、压实装置7、草皮储料箱8。
37.其中，y-z两轴机械臂2主要包括y轴直线滑轨22和z轴直线滑轨26，安装在草皮储料箱8正上方，草皮储料箱8安装在行走装置1上方，双叉刀夹取机构3安装在y-z两轴机械臂
2的竖直滑块上，传送运输装置4安装在行走装置1上方，反推滚轮展开装置5安装在传送运输装置4的上方，灌溉施肥装置6安装传送运输装置4的末端，压实装置7安装车体的后方。
38.具体地，如图3所示，行走装置1主要由平行四边形转向连接杆11、主动轮电机12、转向舵机13、导向板14、转向轮连接杆15、转向轮轴16、底板17等组成，一对所述转向轮轴16分别设置在所述转向轮连接杆15两端，同时与所述平行四边形转向连接杆11铰接，所述平行四边形转向连接杆11再与所述转向舵机13连接。
39.转向舵机13接收控制信号，输出一定角度，再通过平行四边形转向连接杆11、转向轮连接杆15、转向轮轴16运动，实现两个前轮转向，主动轮电机12安装在底板17的两侧，保持行走装置有一定的前进速度。
40.如图4所示，y-z两轴机械臂2包括电机21、一对y轴直线滑轨22、支撑柱23、横梁架24、传动轴25、z轴直线滑轨26、以及一对水平滑块27。
41.具体地，y轴直线滑轨22内有同步带，水平滑块27安装在同步带上，并与y轴直线滑轨22滑动连接，电机21通过传输轴驱动一对同步带运动，使水平滑块在滑轨上运动，而两个水平滑块27通过横梁架24直接相连，进而在电机的驱动下带动横梁架24移动，实现同步运动。z轴直线滑轨26竖直设置并与横梁架24固定连接，z轴直线滑轨26上的竖直滑块与双叉刀夹取机构3通过型材相连。
42.y轴直线滑轨22实现对草皮抓取的准确定位，z轴直线滑轨26带动双叉刀夹取机构3对草皮、草卷进行抓取，抓取完成后，y轴直线滑轨22、z轴直线滑轨26配合双叉刀夹取机构3将草皮平稳移动到斜坡平台传送运输装置4上。
43.y轴直线滑轨22装置简单高效，采用笛卡尔坐标形式，不同于现有技术复杂的机械臂，具有结构简单、定位准确、容易控制的特点。
44.如图5～7所示，双叉刀夹取机构3包括框架、四根阶梯轴301、若干叉刀固定板302、若干弧形叉刀303、伸缩缸、双头螺柱306、连接板307、关节轴承308、底板309、滚珠花键轴承310、以及连接固定板311，而伸缩缸由气缸活塞杆304与气缸缸体305组成。
45.所述伸缩缸一端与所述框架铰接，另一端与所述连接板307铰接；每根所述阶梯轴301上均设有一个连接固定板311和若干个所述弧形叉刀303；相间设置的两个阶梯轴301上的所述连接固定板311与同一所述连接板307铰接，使相间设置的两个所述阶梯轴301同步转动，进而通过所述弧形叉刀303转动抓取块状草皮。
46.其中，中间两根阶梯轴301上的所述弧形叉刀303的圆弧角朝内设置，两组所述弧形叉刀303旋转时相向移动，用于抓取卷状草皮或块状草皮。而所述弧形叉刀303大致呈峨眉月形状。
47.具体地，气缸缸体305一端用直双头螺柱306与框架连接，以端点为旋转点，实现上下60
°
转动；气缸缸体305另一端的气缸活塞杆304通过关节轴承308连接在连接板307上，连接板307与固定在阶梯轴301上的连接固定板311铰接，弧形叉刀303通过叉刀固定板302与阶梯轴301相连接，而阶梯轴301两端通过滚珠花键轴承310与框架连接。
48.其中，双叉刀夹取机构3中设有两组气缸、四根阶梯轴301，且连接板307两端与相间设置的两个阶梯轴301上的连接固定板311分别铰接。此外，相间设置的两个阶梯轴301上的连接固定板311与同一个连接板307连接，而中间两根阶梯轴301上的弧形叉刀303的圆弧朝内；当伸缩缸工作时，中间两根阶梯轴301上的弧形叉刀朝内旋转，形成内圆弧形状，方便
夹取卷状的草皮。
49.气缸活塞杆304收缩，推动连接板307，带动弧形叉刀303旋转，此时气缸缸体305缓缓向下倾斜，当气缸完全缩紧，弧形叉刀303继续向下旋转，刀尖穿过底板309的方形孔，深入草皮，将草皮抓起。y-z两轴机械臂2与双叉刀夹取机构3相配合，将草皮运送至传送运输装置4上。
50.所述阶梯轴301下侧设有与框架固定连接的底板309，所述底板309上设有与所述弧形叉刀303位置相对的通孔。气缸活塞杆304伸长，带动弧形叉刀303旋转，弧形叉刀303穿过底板309收回，草皮被挡在底板309下方，自然下落至传送带上。
51.双叉刀夹取机构3夹取结构紧凑，可以轻松实现对块状和卷状的草皮的抓取和运送，其底板保护了草皮的完整性；双排弧形叉刀结构稳定可靠，可以牢固抓取及快速释放草皮。
52.如图8所示，传送运输装置4采用斜坡平台式链式传送，输出端一侧为大角度倾斜输送段，所述传送运输装置4包括金属薄板41、固定板42、同步带43、电机44、传输链条45等，传输链条45上方采用螺栓螺母连接金属薄板41，成片的拼接金属薄板41作为草皮平铺的载体。两块金属薄板41之间留有1mm细缝，去除了草皮上多余的土，增加草皮与金属薄板41之间的摩擦，使得草皮多余的土不会粘黏在金属薄板上。
53.传输链条45传送上方平台倾斜5
°
，配合反推滚轮展开装置5将卷状草皮平铺展开，下方斜坡采用40
°
倾斜，增大了草皮与金属薄板之前的摩擦，保证草皮沿金属薄板41顺利滑落至地面，提高了草皮的运输效率。
54.底板17上设有通孔和导向板14两者均与传送运输装置4输出端位置相对应，使从传送运输装置4上输送过来的草皮能平稳滑落到地面。
55.如图9所示，反推滚轮展开装置5包括滚筒51、连接架52、电机53、联轴器54、支撑架55等，所述电机53安装在所述连接架52上，并通过联轴器与所述滚筒51传动连接，所述支撑架55与所述行走装置1连接。
56.由电机53带动滚筒51，滚筒51的旋转方向与传送运输装置4传送方向相反，给卷状草皮一个相反方向的作用力，便于草卷顺利铺开。反推滚轮展开装置5通过铝型材框架安装在传送运输装置4平坡与斜坡的交汇处，既可以帮助草卷铺开，又可以对草皮草卷进行压实，便于铺设，装置简单高效，实用性强。
57.如图1、图2所示，灌溉施肥装置主要由气泵水箱和四头浇头喷头构成，四头浇水喷头作为灌溉施肥装置6的主要执行元件，肥料混合在水箱中，通过充电水泵加压经水管到喷头处进行灌溉施肥，四头浇水喷头实现草皮全覆盖式灌溉，增加了土壤的黏性，增加草皮的成活率。
58.如图1、图2所示，压实装置7设置在行走装置1后端下侧，压实装置7进行了加宽处理，即通过支架将多个滚轮串联在一起，可以充当压实滚轮，对刚铺设好的草皮进行压实，使草皮和土壤充分接触，增加草皮的成活率。
59.在另一实施例中，在上述双叉刀夹取机构中的所述阶梯轴301还可以设置成六根或者八根，每根所述阶梯轴301上均设有一个所述连接固定板311，并且相间设置的两个阶梯轴301上的所述连接固定板311与同一所述连接板307铰接，进而增加了弧形叉刀303的数量，不仅可以抓取草皮，还可以抓取其他类型的物品，并且由于弧形叉刀303增加，使抓取过
程更加平稳。所述伸缩缸为气缸、电缸、油缸中的一种。
60.下面结合附图简述本发明的具有双叉刀夹取机构的草皮铺设装置的工作原理和工作过程。
61.块状草皮：草皮储料箱8中存储大量块状草皮，双叉刀夹取机构3通过y-z两轴机械臂2的y轴直线滑轨22、z轴直线滑轨26的运动与草皮接触，气缸活塞杆304伸出，推动连接板307，带动弧形叉刀303旋转，此时气缸缸体305缓缓向下倾斜。
62.当气缸完全伸出，弧形叉刀303继续向下旋转，刀尖穿过底板309的方形孔，深入草皮，将草皮抓起，再通过y-z两轴机械臂2的y轴直线滑轨22、z轴直线滑轨26的运动到传送运输装置4的上方，气缸活塞杆304收回，带动弧形叉刀303旋转，弧形叉刀303穿过底板309收回，草皮被挡在底板309下方，草皮自然下落至传送运输装置4上。
63.电机带动传输链条45，使传输链条45上的金属薄板41沿传输链条运动方向运动带动块状草皮运动到地面，水箱中添加肥料，经过气泵给水箱增压压水，通过四头浇水喷头灌溉施肥装置6进行灌溉施肥，再通过压实装置7进行压实，最终完成草皮的铺设。
64.卷状草皮：草皮储料箱中存储大量卷状草皮，双叉刀夹取机构3通过y-z两轴机械臂2的y轴直线滑轨22、z轴直线滑轨26的运动与草皮接触，气缸活塞杆304收缩，推动连接板307，带动弧形叉刀303旋转，此时气缸缸体305缓缓向下倾斜。
65.当气缸完全缩紧，弧形叉刀303继续向下旋转，刀尖穿过底板309的方形孔，深入草皮，将草皮抓起，再通过y-z两轴机械臂2的y轴直线滑轨22、z轴直线滑轨26运动到传送运输装置4上方进行卸料，电机带动传输链条45，使传输链条45上的金属薄板41沿传输链条运动方向运动，从而带动卷状草皮运动。
66.当卷状草皮运动到与反推滚轮展开装置5相接触时，反转滚筒51给卷状草皮相反的力，从而使卷状草皮铺开形成方块草皮，接着运动到地面后，水箱中添加肥料，经过气泵给水箱增压压水，通过四头浇水喷头灌溉施肥装置6进行灌溉施肥，再通过压实装置7进行压实，最终完成草皮的铺设。
67.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。