一种单轨式多功能农林作业轨道动力平台

本发明属于农林，具体地说是一种单轨式多功能农林作业轨道动力平台。

背景技术：

1、轨道运输是一种现代化运输系统，轨道可以分为单轨和双轨，其中单轨运输是一种基于单根轨道的现代化运输系统，其具有高效性、低噪音、节省空间、安全性等多种优点，能克服当前油茶采收机械的局限性，随着油茶大规模的生产需求和轨道技术的进一步完善，将单轨运输技术应用到农林作业中将具有广阔的发展前景。

2、单轨技术在复杂环境中能提高运输速度，但是山地地形多变复杂，单轨系统的稳定性、承载量等参数依然受到地形限制，需要克服地势险峻、峡谷交错等困难，为了解决上述困难，对单轨设备进行设计，目前山地单轨运输设备的驱动结构主要在单轨上方或下方焊接齿带，从而配合驱动轮完成驱动。

3、文献（李敬亚等，山地果园单轨运输机的研制[d].华中农业大学,2011.）山地果园遥控单轨运输机主要由柴油机、传动装置、离合装置、驱动总成、制动装置、主机架、防脱轨防侧倒装置、带齿单轨道和拖车等构成，以12马力柴油机为驱动源，通过人工在轨道上方布置齿带,在驱动轮上布置链的销轴和套筒，从而完成单轨运输机由驱动轮与齿带啮合驱动运行。该装置对整体的驱动、制动和放侧倒等方面进行了优化设计，但是其驱动、制动和放侧倒结构加工复杂，安装难度较高，提高了加工和安装成本。

4、申请号cn202210310132.9的发明专利《一种适用于电动单轨运输机的可遥控避障装置、运输车》公开了一种单轨运输机。该运输机由行走装置和夹紧机构组成，其中行走装置与轨道连接，夹紧机构与轨道以及行走装置连接。夹紧机构具有调节行走装置和轨道之间松紧的功能，确保行走装置与轨道不会发生脱离。然而，该运输机在单轨上行驶时容易侧翻，缺乏稳定性。

5、文献（王斌斌等,丘陵山区果园单轨运输装备的设计[j].现代农业装备,2021,42(01):30-36，备,2021,42(01):30-36.)设计了一种适合丘陵山区果园使用的单轨运输设备。该设备主要由轨道装置、载货装置、制动装置、车头机架、动力装置、驱动装置等6部分组成，以汽油机作为动力, 采用自走式行走方式，以销滚轮驱动沿轨道下方齿条行走。该装置整个驱动和承载过程大部分实现机械化，减少了劳动力成本。但是该装置未考虑到整机结构的复杂程度，大大提高了加工以及安装的难度。

6、综上，虽然上述单轨运输机提高了果农作业效率，但是其驱动机构多以燃油机或汽油机为动力，需要在轨道上方或者下方焊接齿带并且在驱动轮上布置链的销轴和套筒，从而完成类似链运动，以这种链运动形式一方面并不能很好的完成行走的稳定性，另一方面在单轨上焊接齿带，在驱动轮上布置链的销轴和套筒结构复杂、加工以及安装难度高，从而大大提高了单轨装置的结构成本、加工和安装成本。

技术实现思路

1、本发明的目的旨在解决当前农林作物的人工作业困难、效率低、人力成本高的问题，提出了一种经济成本低、作业效率高、适应复杂地形的单轨式多功能农林作业轨道动力平台；该动力平台将开孔单轨道和自适应动力平台相结合自动完成农林作业，不仅作业效率高，而且成本低能适用于复杂种植环境。

2、本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

3、一种单轨式多功能农林作业轨道动力平台，包括行走装置、作业调整装置和控制系统，其特征在于：用于调整作业执行机构位置的作业调整装置、用于控制行走装置和作业执行装置的控制系统分别安装在行走装置的两侧，行走装置坐落在单轨装置的架空单轨上，该架空单轨由多根矩形管串接构成，在矩形管的底部设置有能够与行走装置中的驱动链轮啮合相连的链齿孔，行走装置通过驱动链轮的转动带动行走装置、作业调整装置和控制系统沿架空单轨的设置方向在架空单轨上行进。

4、所述的行走装置包括坐落在架空单轨上的安装底盘，冂形的安装底盘的两侧壁内侧布置有行走定位轮、顶部内侧布置有行走导向轮，行走定位轮抵在架空单轨的侧壁外侧上且与架空单轨的侧壁摩擦接触、行走导向轮落在架空单轨的顶部上并与架空单轨的顶部摩擦接触。

5、所述的行走定位轮成对设置在定位安装座内，定位安装座通过带有定位减震弹簧的螺栓安装在安装底盘的侧壁上；h型结构的行走导向轮成对设置在导向安装座内，导向安装座通过带有导向减震弹簧的螺栓安装在安装底盘的顶部。

6、所述安装底盘的一侧壁下沿位于架空单轨的侧壁中下部、另一侧壁下沿低于架空单轨的侧壁下沿且通过折向架空单轨下方的连接板固定电机安装板，带有减速器的驱动电机固定安装在电机安装板上，驱动链轮通过嫁接轴安装在减速器的动力输出端，所述的驱动电机位于作业调整装置的正下方。

7、安装底盘的两侧壁如上述设置的原因是防止与架空单轨的侧下部设置的支撑连接管相干涉。

8、所述的驱动电机采用交流伺服电机，交流伺服电机连接减速器并通过嫁接轴与驱动链轮相连，交流伺服电机输出动力使得驱动链轮与架空单轨底部的链齿孔配合转动，带动整个行走装置行进。

9、所述固定电机安装板的连接板的顶部与安装底盘的侧壁内侧之间布置有加强肋板。

10、在上述的行走装置中，行走装置配置有两个行走导向轮、一个驱动链轮和四个行走定位轮组成，驱动链轮能够驱动行走装置行进，行走导向轮与行走定位轮保证整个行走装置稳定安装在所述单轨装置上。

11、进一步的说，行走导向轮能够与架空单轨的圆角精密配合，从而实现导向和防止翻倒；行走定位轮用于从水平方向施加平衡力，以防止行走装置运行时产生侧移。

12、所述的控制系统通过有线或无线方式连接传递信息。

13、所述的控制系统设置在控制柜中，该控制柜及电源设置在行走装置的顶部、或者通过安装架固定安装在行走装置的旁侧；控制柜及电源通过安装架固定安装在行走装置的旁侧，该设置能够让控制柜及电源平衡作业调整装置和作业执行机构部分配套设置的配重。

14、进一步的说，所述的控制系统布置在控制柜中，控制柜布置在安装架的上部并用卡扣固定，安装架固定在行走装置中的安装底盘的侧壁上，在安装架下部腔体内布置有用于为控制柜供电的电源。

15、所述的作业调整装置包括丝杆滑台和伺服电缸，丝杆滑台、伺服电缸、架空单轨三者相互垂直设置，丝杆滑台的背部通过滑台连接板安装在行走装置的安装底盘且丝杆滑台位于行走装置中的驱动电机的正上方，伺服电缸的一端安装在丝杆滑台的滑台上且另一端悬空设置，在伺服电缸上设有安装作业执行机构的执行器固定座，丝杆滑台能够调整伺服电缸的高度、伺服电缸能够调整执行器固定座的水平位置。

16、所述的丝杆滑台配置有升降电机，伺服电缸配置有伺服电机。

17、所述的作业执行机构包括采摘执行器、喷药执行器、施肥执行器、绿化执行器等。

18、所述的作业执行机构上配置有与控制系统信号相连的视觉识别系统。

19、所述的单轨装置包括架空单轨和可调支撑管组，架空单轨由多根矩形管通过连接板相互固定串接构成，连接矩形管的连接板为矩形、圆形等，可用螺钉、螺柱等与螺母等进行连接；在矩形管的底面上设置有等距、大小相等通孔作为链齿孔与驱动链轮相配合，链齿孔根据需要可为矩形孔、圆形孔或者方形孔等，通孔间距与驱动链轮的齿距大小相匹配，从而与驱动链轮进行配合行进；在架空单轨的侧下部设置有安装可调支撑管组的支撑连接管。

20、该可调支撑管组包括能够拆卸组装的竖直支撑管和能够拆卸组装的侧边支撑管，竖直支撑管的顶部安装在支撑连接管上且竖直支撑管能够向下插入农林作物旁侧的土地深处，侧边支撑管与竖直支撑管上的焊接圆管连接，侧边支撑管穿过焊接圆管后能够斜向下打入土地深处。

21、所述的竖直支撑管位于控制系统的下方且侧边支撑管朝向作业调整装置设置，在所述的竖直支撑管上配置有定位支撑盘落于农林作物旁侧的地面上。

22、所述的侧边支撑管单侧设置或双侧设置。

23、所述的可调支撑管组中的竖直支撑管和侧边支撑管皆有能够拆卸组装的单管组成，使得可调支撑管组能够拆卸、调整高度；竖直支撑管的数量至少为两根、优选三根，侧边支撑管最少一根，优选两根。

24、上述的所有电机皆通过相应的线路与控制系统相连接。

25、本发明相比现有技术有如下优点：

26、本发明设计了一种开孔式单轨轨道，通过在矩形管的底部设置有能够与行走装置中的驱动链轮啮合相连的链齿孔，在驱动电机的作用下，行走装置通过驱动链轮的转动带动行走装置、作业调整装置和控制系统沿架空单轨的设置方向在架空单轨上行进；该开孔式单轨轨道是在空心型材制备的单轨轨道上开孔去除材料制成，结构简单且无需焊接，有效的降低了加工结构以及行走装置安装上的难度，减少了加工和安装成本；另外通过驱动电机替代汽油机及燃油机，有效的降低了整机的重量和减少了油费。

27、本发明的动力平台运用可拆卸式的可调支撑管组支撑供行走装置行进的架空单轨，能适应复杂的山地地形，架空单轨采用矩形管，加工方便且经济成本低，可持续运用于农林作业领域。

28、本发明的动力平台通过驱动链轮与链齿孔配合行进从而完成整机的自走功能，并通过行走导向轮组与行走定位轮组来稳定完成行走装置的导向与定位功能，能实现高效稳定作业，自动化程度高。

29、本发明由轨道动力平台与作业执行机构协同工作从而完成农林业中的采摘、施肥、喷药、绿化等作业；轨道动力平台采用的各部件结构简单、成本低廉、易于搭建，能够满足农林产业可持续作业。