一种山地田间运输作业机及其在烟叶采摘运输作业中的应用的制作方法

本发明涉及一种山地田间运输作业机及其在烟叶采摘运输作业中的应用，属于山地田间移动机构领域。

背景技术：

1、随着山地田间农业技术的不断开发，人们对生产山地田间作物的机械化要求越来越高，急需具有各种辅助功能的运输机构来促进山地田间作物的产业升级。

2、普通轮式机构自由度较低，只适用于一般地形且移动方式单一。而传统履带式机构虽然增加了一定的自由度，但当遇到山地上较大的障碍物时，其越过障碍物的情况无法得到保证。因此，无论是普通轮式机构还是传统履带式机构，当面对路况复杂的山地地形时，由于自由度较低，就会导致轮或履带无法及时适应山地地面，进而无法确保机构与地面的接触面积是否符合正常行进的标准，最终导致机构陷于复杂的山地地形中无法前进。进一步地，烟草作为经济作物，在国民经济中占有重要地位。传统的烟草种植业中的烟叶采摘过程主要依靠人工采摘，人工采摘费时费力，且烟农种植成本逐年增加，烟叶是否成熟依旧靠经验判别，存在采摘过早，降低烟叶烘烤品质的风险。因此，为了降低烟农劳作强度、降低人力物力及种植成本，规避人为采摘经验，并为了弥补普通移动机构在山地环境下应用不足的问题，有必要提供新型山地田间运输作业机。

技术实现思路

1、本发明提供了一种山地田间运输作业机，通过四组腿部机构的灵活变化，能更好地适应山地田间运输；进一步地将山地田间运输作业机应用在烟叶采摘运输作业中，以用于实现烟叶采摘作业及运输作业。

2、本发明的技术方案是：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种山地田间运输作业机，包括模块化上装1、腿部机构2、车架3；所述腿部机构2包括腿部机构ⅰ4、腿部机构ⅱ5、腿部机构ⅲ6、腿部机构ⅳ7；所述车架3包括车身74、转向机构ⅰ79、转向机构ⅱ84；所述车身74上安装模块化上装1，所述车身74下部安装呈对称布置的转向机构ⅰ79、转向机构ⅱ84，所述腿部机构ⅰ4通过转动轴8与转向机构ⅰ79一侧固定连接，所述腿部机构ⅱ5通过对应的转动轴8与转向机构ⅰ79另一侧固定连接，所述腿部机构ⅲ6通过对应的转动轴8与转向机构ⅱ84一侧固定连接，所述对应的腿部机构ⅳ7通过对应的转动轴8与转向机构ⅱ84另一侧固定连接。

4、所述腿部机构ⅰ4、腿部机构ⅱ5、腿部机构ⅲ6、腿部机构ⅳ7结构相同，均包括转动轴8、四个连杆ⅰ9、两个连杆ⅱ10、两个带轴承的连杆ⅲ11、伸缩轴12、腿部伸缩连接轴13、两个履带连接架14、连接板15、液压缸ⅰ16、液压缸ⅱ17和履带部分18；其中，转动轴8直接与四个连杆ⅰ9的一端相连组成转动副，四个连杆ⅰ9相互平行，伸缩轴12一端与转动轴8连接组成转动副，伸缩轴12另一端与两个带轴承的连杆ⅲ11同轴连接，两个连杆ⅱ10、两个带轴承的连杆ⅲ11分别与四个连杆ⅰ9连接且对称分布，四个连杆ⅰ9另一端与腿部伸缩连接轴13一端固定连接，两个履带连接架14一端固定安装在腿部伸缩连接轴13另一端两侧，两个履带连接架14另一端分别与左右两条履带部分18中的连杆ⅵ32同轴连接且转动配合，连接板15固定安装于腿部伸缩连接轴13下侧，液压缸ⅰ16、液压缸ⅱ17的一端与连接板15同轴连接且转动配合，液压缸ⅰ16、液压缸ⅱ17另一端分别与一条履带部分18中的连杆ⅴ34同轴连接且转动配合。

5、所述履带部分18包括齿轮ⅰ19、齿轮ⅱ20、齿轮ⅲ21、电动机底座25、履带条26、电动机固定架ⅰ28、电动机固定架ⅱ29、电动机30、轴承31、连杆ⅵ32、连杆ⅳ33、连杆ⅴ34、侧板ⅰ35、侧板ⅱ36；其中，侧板ⅰ35和侧板ⅱ36呈平行状态，安装在侧板ⅰ35和侧板ⅱ36之间的连杆ⅵ32与履带连接架14转动配合，电动机底座25安装于侧板ⅰ35与侧板ⅱ36之上，电动机固定架ⅰ28、电动机固定架ⅱ29将电动机30固定于电动机底座25，电动机30的输出轴穿过轴承31且端部固定安装齿轮ⅰ19，安装在侧板ⅰ35和侧板ⅱ36之间的连杆ⅳ33、连杆ⅴ34通过外部轴承分别与齿轮ⅱ20、齿轮ⅲ21相互配合，齿轮ⅱ20、齿轮ⅲ21、齿轮ⅰ19与履带条26内圈啮合，在齿轮ⅰ19的带动下实现齿轮ⅱ20、齿轮ⅲ21共同转动。

6、根据本发明的第二方面，提供了将山地田间运输作业机在烟叶采摘运输作业中应用，用于对烟叶进行采摘作业及运输作业。

7、所述模块化上装1采用机械臂，所述机械臂包括基座37、转盘38、杆ⅰ40、杆ⅱ41、杆ⅲ42、法兰盘ⅲ43、杆ⅱ电机44、杆ⅳ45、杆ⅴ47、双耳支座48、基座电机49、法兰盘ⅰ50、杆ⅰ电机51、连接轴52、杆ⅴ电机53、法兰盘ⅳ54、阶梯轴55、法兰盘ⅱ56、六角螺母57和夹爪机构；其中，基座电机49被固定在基座37内，转盘38与基座电机49输出端的法兰盘ⅰ50同轴连接；杆ⅰ电机51固定在杆ⅰ40内，杆ⅰ40固定在转盘38上，杆ⅱ41一端通过法兰盘ⅱ56与杆ⅰ电机51的输出轴固定连接；杆ⅱ电机44固定在杆ⅱ41上，杆ⅲ42一端通过法兰盘ⅲ43与杆ⅱ电机44的输出轴固定连接；杆ⅳ45一端通过销轴与杆ⅲ42另一端转动配合，杆ⅳ45另一端通过销轴与杆ⅴ47及杆ⅴ盖板46一端转动配合，带轴承的杆ⅴ47与杆ⅱ41通过连接轴52同轴配合连接，杆ⅱ41、杆ⅲ42、杆ⅳ45、杆ⅴ47共同组成平行四边形结构，通过控制控制杆ⅱ电机44转动，实现杆ⅴ47绕x轴方向旋转；杆ⅴ电机53固定于杆ⅴ47内，双耳支座48与阶梯轴55一端通过六角螺母57固定连接，而阶梯轴55另一端穿过杆ⅴ47另一端的内置轴承与杆ⅴ电机53的输出轴通过两个法兰盘ⅳ54同轴连接，阶梯轴55与杆ⅴ47另一端内置轴承转动配合，通过控制杆ⅴ电机53转动，使得双耳支座48和固定在双耳支座48上的夹爪机构绕y轴旋转。

8、所述夹爪机构包括剪切夹爪部分、夹取夹爪部分，两个部分关于双耳支座48呈对称布置。

9、所述剪切夹爪部分包括板ⅰ58、板ⅱ59、夹爪杆ⅰ60、夹爪从动齿轮杆ⅰ61、夹爪杆ⅱ62、剪切电机63、夹爪驱动齿轮杆ⅰ64、刀片65；其中，剪切电机63固定在双耳支座48一耳板外侧，板ⅱ59固定在双耳支座48的一耳板内侧，夹爪从动齿轮杆ⅰ61、夹爪驱动齿轮杆ⅰ64、两根夹爪杆ⅰ60固定在板ⅰ58、板ⅱ59之间组成转动副，剪切电机63的输出轴与夹爪驱动齿轮杆ⅰ64齿轮端固定连接，夹爪从动齿轮杆ⅰ61、夹爪驱动齿轮杆ⅰ64一端的齿轮相互啮合，夹爪从动齿轮杆ⅰ61、夹爪驱动齿轮杆ⅰ64另一端分别与一根夹爪杆ⅱ62中部转动配合，两根夹爪杆ⅱ62的一端部分别与一根夹爪杆ⅰ60一端转动配合，两根夹爪杆ⅰ60的另一端安装在板ⅰ58、板ⅱ59之间且转动配合，两根夹爪杆ⅱ62的另一端部固定有刀片65，通过控制剪切电机63转动，带动齿轮啮合转动，实现剪切夹爪做剪切部分运动。

10、所述夹取夹爪部分包括夹板66、夹爪驱动齿轮杆ⅱ67、夹爪杆ⅲ68、夹取电机69、夹爪从动齿轮杆ⅱ70、夹爪杆ⅳ71、板ⅲ72、板ⅳ73；其中，夹取电机69固定在双耳支座48另一耳板外侧，板ⅲ72固定在双耳支座48另一耳板内侧，夹爪驱动齿轮杆ⅱ67、夹爪从动齿轮杆ⅱ70、两根夹爪杆ⅳ71、固定在板ⅲ72、板ⅳ73之间组成转动副，夹取电机69的输出轴与夹爪驱动齿轮杆ⅱ67齿轮端固定连接，夹爪驱动齿轮杆ⅱ67、夹爪从动齿轮杆ⅱ70一端的齿轮相互啮合，夹爪驱动齿轮杆ⅱ67、夹爪从动齿轮杆ⅱ70另一端分别与一根夹爪杆ⅲ68中部转动配合，两根夹爪杆ⅲ68的一端部分别与一根夹爪杆ⅳ71一端转动配合，两根夹爪杆ⅳ71的另一端安装在板ⅲ72、板ⅳ73之间且转动配合，两根夹爪杆ⅲ68的另一端部固定有夹板66，通过控制夹取电机69转动，带动齿轮啮合转动，实现夹取夹爪部分做夹取运动。

11、本发明的有益效果是：

12、1、本发明中，平行四杆机构组成的转向装置，及四组腿部机构的共同配合，使本发明的山地田间作业适应性更好，每组腿部机构均由电机带动履带轮转动，在面对崎岖不平的地形时，机构的四足可以分别上下左右运动，利用连杆之间的相互协调，可以改变履带部分与地面的接触角度，从而带动腿部机构跨越障碍物。

13、2、本发明通过给履带轮设计成三角形，提高了所述四足移动机构的稳定性，同时也升高了机构的底盘高度，减少了山地地形中部分障碍物对机构的破坏。

14、3、本发明通过在四足山地田间运输作业机上安装两条机械臂，通过控制器控制电机转动，驱动机械臂末端靠近成熟烟叶，电机控制剪切夹爪与夹取夹爪，采摘成熟烟叶，并将烟叶存放于车仓内，可提高工作效率；另外，本发明利用slam技术，通过底座部分安装的激光雷达和深度相机来采集山地的地形图像，同时进行实时地形地图的构建，机构的控制系统可以通过实时构建的地形地图，来控制底座分别调整四组腿部机构和履带部分的角度，保证履带部分与地面的接触面积达到最大，以便通过障碍物；而通过在四足移动机构上安装烟叶识别相机，并通过视觉slam技术识别烟叶成熟度，可有效规避人为经验误辨的风险，定位成熟度达标的烟叶。