一种多功能自动植树机的制作方法

1.本实用新型主要涉及荒漠植树领域，具体是一种多功能自动植树机。


背景技术：

2.在我国西北地区，大规模人工植树造林不仅耗时耗力，效率低下，而且需要大量的资金支持。也有采用植树机进行植树作业的，植树机按植苗作业的机械化程度可分简单植树机、半自动植树机、自动植树机。市场上的植树机绝大多数是简单植树机和半自动化植树机，功能单一，如手提式植树挖坑机、轻型悬挂植树机。自动植树机的占比较少，且自动植树机的生产成本较高，对环境的要求也相对较高，并不适用于荒漠化地区的植树作业。
3.在对相关主题的检索中，专利cn217564391u公开了一种多功能沙漠植树机，包括钻孔装置、落苗装置、浇水装置、覆沙装置、履带、底盘，集钻孔、落苗、浇水、覆沙功能于一体，提高了沙漠植树的效率。该装置虽然能够提高植树作业效率，但是体积较小，作业强度有限，而且面对荒漠较为复杂的植物环境，故障率高。


技术实现要素：

4.为解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种多功能自动植树机，它集钻孔、运苗、植苗与灌溉功能为一体，仅需要一人即可远程操控本产品，实现了高度的自动化。
5.本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
6.一种多功能自动植树机，其特征在于：包括钻孔装置、传输装置、扶正装置、机械臂落苗装置、驱动装置、转向装置、超声波装置、自动灌溉装置、摄像头装置、急停安全装置和控制装置，所述钻孔装置、传输装置、扶正装置、机械臂落苗装置、驱动转向装置、超声波装置、自动灌溉装置、摄像头装置、急停安全装置均与控制装置相连接；
7.所述钻孔装置包括第一电机，所述第一电机上设有螺旋杆滑块平移机构，所述螺旋杆滑块平移机构上设有第二电机，所述第二电机上设有钻头；
8.所述传输装置包括料箱，所述料箱内设有滚筒，所述滚筒下方设有传输链条机构，所述传输链条机构上设有挡板；
9.所述扶正装置包括扶正平板，所述扶正平板底部设有连杆机构，所述连杆机构一侧设有螺旋杆机构，所述螺旋杆机构上设有滑块，所述滑块与连杆机构铰接；
10.所述机械臂落苗装置包括升降机构、伸缩机构、转向机构和爪钳机构；
11.所述驱动装置包括履带结构，所述履带结构内设有驱动齿轮，所述驱动齿轮上设有第三电机；
12.所述转向装置包括第四电机，所述第四电机上设有传动机构，所述传动机构上设有蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构上设有转向轮。
13.所述第一电机与螺旋杆滑块平移机构之间设有二级齿轮机构。
14.所述螺旋杆滑块平移机构为双螺旋杆滑块平移机构。
15.所述滚筒外侧设有环形挡圈，所述滚筒上设有环形等间距凹槽。
16.履带结构上设有弹簧减震机构，所述弹簧减震机构在履带上靠近钻孔机构。
17.所述转向装置位于机械臂落苗装置下方。
18.所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机均为步进电机。
19.所述第二电机与钻头之间采用齿轮机构相连接。
20.对比现有技术，本实用新型的有益效果是：
21.本装置可以极大的提高工作效率，从钻孔、浇水到封土整个流程只需要一分钟左右的短时间完成。可以在更短的时间内完成预定的种植目标，大大提高种植树苗的速度。而且自动化程度高，单次运行承载的树苗数量多，有效节省人力，减少开支，提高效率。
附图说明
22.附图1是本实用新型立体图结构示意图；
23.附图2是本实用新型去掉自动灌溉装置后主视图结构示意图；
24.附图3是附图2右视图结构示意图；
25.附图4是附图2俯视图结构示意图；
26.附图5是附图2立体图结构示意图；
27.附图6是本实用新型钻孔装置结构示意图；
28.附图7是本实用新型传输装置结构示意图；
29.附图8是附图7中传输链条机构结构示意图；
30.附图9是本实用新型扶正装置结构示意图；
31.附图10是本实用新型机械臂落苗装置结构示意图；
32.附图11是附图10中爪钳结构示意图；
33.附图12是本实用新型驱动装置结构示意图；
34.附图13是本实用新型转向装置结构示意图。
35.附图中所示标号：1、钻孔装置；2、传输装置；3、扶正装置；4、机械臂落苗装置；5、驱动装置；6、转向装置；7、超声波装置；8、自动灌溉装置；9、摄像头装置；
36.11、第一电机；12、螺旋杆滑块平移机构；13、第二电机；14、钻头；15、二级齿轮机构；
37.21、料箱；22、滚筒；23、链条传输机构；24、挡板；25、环形挡圈；26、环形等间距凹槽；
38.31、扶正平板；32、连杆机构；33、螺旋杆机构；34、滑块；
39.41、升降机构；42、伸缩机构；43、转向机构；44、爪钳机构；
40.51、履带结构；52、驱动齿轮；53、第三电机；54、弹簧减震机构；
41.61、第四电机；62、传动机构；63、蜗轮蜗杆机构；64、转向轮。
具体实施方式
42.结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。
43.本实用新型中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，电路连接所采用的元件均为现有技术中的常规型号。
44.同时，为了清楚地表达各构件之间的连接关系和工作原理，突出重点，说明书附图采用简图的方式进行了整理绘制，一个简图可对应多种材质和外部实际结构造型。
45.一种多功能自动植树机，包括钻孔装置1、传输装置2、扶正装置3、机械臂落苗装置4、驱动装置5、转向装置6、超声波装置7、自动灌溉装置8、摄像头装置9、急停安全装置和控制装置，所述钻孔装置1、传输装置2、扶正装置3、机械臂落苗装置4、驱动转向装置6、超声波装置7、自动灌溉装置8、摄像头装置9、急停安全装置均与控制装置相连接；
46.所述钻孔装置1包括第一电机11，所述第一电机11上设有螺旋杆滑块平移机构12，所述螺旋杆滑块平移机构12上设有第二电机13，所述第二电机13上设有钻头14；钻孔装置的基本结构如图6所示，该装置主要由两个步进电机、二级齿轮机构和双螺旋杆滑块平移机构组成；优选地，第一步进电机通过二级齿轮机构将动力传递到双螺旋杆滑块平移机构，从而实现钻头的升降运动，该过程的总传动比为6：1，高传动比可以降低转速增大扭矩，钻头与第一步进电机的齿轮相啮合，由第一步进电机单独控制，为保证钻头有足够的动力打孔，采用1：1的传动比。并且钻头可以随时更换，以满足各种地质或不同种类树苗的需求。
47.所述传输装置2包括料箱21，所述料箱21内设有滚筒22，所述滚筒22下方设有传输链条机构，所述传输链条机构上设有挡板24；荒漠中环境十分恶劣，植被在沙漠中的成活率较低，保证树苗成活率的关键在于准确将树苗放入树洞，本设计采用如图7和8所示的履带传输装置。该装置主要由传输链条机构和滚筒机构两大部分组成。在树苗箱体前端装有经特殊加工含有等间距凹槽的滚筒，滚筒两端各装装有一个开口的环形挡圈，传送带由分布有等间距挡板的三列链条组成。树苗从料箱板滑落至滚筒的凹槽上，经环形挡圈分离后随滚筒转动掉落至传送带上，经传送带将树苗从箱体中送出，从而保证在每个植树周期中只运输一根树苗。
48.所述扶正装置3包括扶正平板31，所述扶正平板31底部设有连杆机构32，所述连杆机构32一侧设有螺旋杆机构33，所述螺旋杆机构33上设有滑块34，所述滑块34与连杆机构32铰接；
49.所述机械臂落苗装置4包括升降机构41、伸缩机构42、转向机构43和爪钳机构44；为使水平放置的树苗转变为竖直状态，便于机械臂抓取。本设计采用如图9所示的连杆滑块机构扶正装置，主要由多连杆机构和螺旋滑块平移机构配合，实现树苗的扶正运动。通过步进电机带动螺旋杆旋转，使滑块在螺旋杆上左右滑动，从而支撑起扶正平板，使树苗从水平放置转变为竖直状态，方便后续机械臂的抓取。
50.所述驱动装置5包括履带结构51，所述履带结构51内设有驱动齿轮52，所述驱动齿轮52上设有第三电机53；驱动装置基本结构如图12所示，优选地，该装置主要由四个第三电机和四对齿轮组成，每个驱动轮分别由单个电机提供动力，保证整个装置具有强劲而持久的驱动力。履带采用倒梯形，增大与地面摩擦力的同时也保证了车体可应对多种复杂的路况；为提高行驶过程中的平稳性，在前驱动轮部位增添了弹簧减震装置，避免车辆的大幅晃动。优选地，履带材料采用合金钢。
51.所述转向装置6包括第四电机61，所述第四电机61上设有传动机构62，所述传动机
构62上设有蜗轮蜗杆机构63，所述蜗轮蜗杆机构63上设有转向轮64。转向装置基本结构如图13所示，该装置主要由第四电机、一级齿轮机构、传动轴、蜗轮蜗杆和转向轮组成，通过传动与转向分离的方法，可以很好的避免履带在转向过程中发生断裂或脱链等情况，并解决履带转弯半径过大、应对复杂路况时对差速器要求高的问题，还可防止履带转弯过程中对路面产生不同程度的损伤。
52.为保证装置运行的安全性，在车体的前后方分别安装了超声波距离探测器，通过超声波测距来判别车体的前方与倒车后方是否有障碍物。当障碍物距车体50cm时将会触发警示灯报警，同时连接制动装置，令整个车体停止运行，防止车体撞上障碍物，同时，车体上方还装有指示灯，增加车体的整体安全性能。
53.如附图1所示，在履带结构上方安装有透明水箱，可以随时观察水箱水量，水管首端固定于机械臂爪钳的下方，通过机械臂的升降运动，依据连通器原理，当水管首端低于水箱时便自动进行灌溉，机械臂抬升时便自动断水。能够节约劳动力和生产成本，并能在一定程度上提高植物的成活率，减少水资源的浪费。
54.摄像头安装于料箱板的上方，如图1所示，可以实时记录料箱板内树苗的储存情况，反馈至操作人员的电脑界面，操作人员只需根据摄像头传输的数据便可判断是否需要补充树苗，此外当料箱出现堵塞或者储量不足的情况时会进行报警提示，极大的提高了植树效率。
55.为避免突发状况对植树机本身造成的破坏，本实用新型设计了一套紧急制动装置，遇到紧急情况时，只需按下紧急制动按钮，通过主程序板控制4个子程序板进而保障该主程序版可以控制该装置的所有动力源，从而确保装置的安全性。此外，该装置的动力部分设有自锁功能，可以很好地解决装置运行时可能出现打滑的问题。优选地，该植树机的控制器采用plc控制系统，plc可靠性高，抗干扰能力强，相当于继电接触器控制系统的控制回路，使用简单，调试维修方便。plc信号的控制可以采用按钮开关，也可以采用一种叫昆仑通态的触摸屏，在实际使用时，专门设置在一个电器柜内，通过导线与需要控制的植树的各个装置，如钻孔装置的第一电机、第二电机等执行元件进行连接，操作简单方便。
56.使用方法：
57.本装置适用于多地形植树，尤其适用于荒漠环境下的植树作业。驱动装置采用倒梯形履带，每个行进轮由一个步进电机驱动；转向装置单独使用一个电机控制整个装置的运动方向；通过钻孔和提升装置钻打不同深度和直径的树洞；通过树苗的传输装置完成横向运输，然后由扶正装置扶正树苗转变为竖直状态；通过机械臂的转向、提升、伸缩、抓取装置完成对不同位置树苗的准确放置，最后依据连通器原理通过控制机械臂的升降完成自动浇水。该装置可以实现各种地形的植树工作，同时具有安全及提醒功能。