[发明专利]一种深松机及其深松入土角实时控制系统和控制方法

说明书

本发明公开了一种深松机，其包括多组深松机作业单体，每组深松机作业单体包括液压缸及仿生指爪机构，液压缸与仿生指爪机构铰接。同时公开了一种深松入土角实时控制系统，包括主控制器、触屏显示器、多个单体控制器、多个传感器组；触屏显示器与主控制器通过电路连接；多个单体控制器分别与主控制器通过电路连接；每个单体控制器与一组传感器组连接，传感器组安装在深松机作业单体上，包括三位四通电磁比例换向阀、轴销传感器、深松铲柄角度传感器、超声波传感器；三位四通电磁比例换向阀与液压缸油路连接，轴销传感器置于液压缸与四连杆机构的铰接处，深松铲柄角度传感器固定在深松铲柄上，超声波传感器固定在深松铲柄角度传感器两侧。

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种仿生指爪机构的深松入土角实时控制系统和方法，属于土壤深松耕作领域。

背景技术

土壤深松是机械化保护性耕作的关键技术，它能够打破犁底层，改善土壤固液气三相比，增强土壤蓄水能力，促进植物根系发育，达到增产增收的目的。深松机具的入土性能是深松机性能的一项重要指标。市场上大多数的深松机的入土角是固定的，即使可变，变化范围也很小。土壤深松作业工况复杂，不同地块的土壤耕作比阻差异较大，同一地块的土壤其耕作比阻也有所差异，因而为了提高深松作业效果，减少耕作阻力，需要结合深松作业实际时刻调节深松铲的入土角，使其工作在最佳状态。此外，市场上的深松机多为整体式，即深松铲和深松机刚性连接，这种深松机在作业时，当单个深松铲阻力变大时会影响整体的作业效果和效率，所以需要实现在深松作业过程中各深松铲能够根据作业阻力自我调节深松入土角的大小。

如何有效的解决深松铲入土角自由控制，使其保持在最佳范围内工作，且设计一种机构用于深松机，使其根据自身深松阻力的变化自我调节入土角和作业深度，避免对整机作业的影响，是当前深松机研发过程中亟待解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中的不足和缺陷，根据仿生学原理，仿掘土动物的指爪工作过程，本发明提供了一种具有仿生指爪机构的深松机，并设计了深松机的深松入土角实时控制系统和控制方法，本发明能够有效的解决深松铲作业过程中入土角的大范围调节，通过控制器控制三位四通电磁比例换向阀控制液压缸的伸缩，进而分别调节各仿生指爪机构深松铲的入土角。当深松阻力变化时，深松机作业单体可以实现自我调节入土角和作业深度，从而避免对整机作业的影响，当作业阻力超过额定值时，液压缸控制连杆机构，使得深松铲逆时针翻转，躲避过载区域，起到过载保护的作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种深松机，包括深松机架、上悬挂、下悬挂、多组深松机作业单体；多组多组深松机作业单体依次并列固定在深松机架上；所述深松机作业单体包括液压缸及仿生指爪机构，液压缸与仿生指爪机构铰接，通过控制液压缸缸体伸缩可带动仿生指爪机构运动；所述仿生指爪机构包括连接架、四连杆机构及深松铲，所述连接架一端固定在深松机架上，连接架另一端与四连杆机构铰接；液压缸一端通过液压支架与连接架铰接，液压缸另一端与四连杆机构铰接，四连杆机构与深松铲的深松铲柄铰接。

所述深松机的深松入土角实时控制系统，包括主控制器、触屏显示器、多个单体控制器、多个传感器组；所述单体控制器及传感器组的数量与所述深松机作业单体的数量一致；触屏显示器与主控制器通过电路连接；多个单体控制器分别与主控制器通过电路连接；每个单体控制器与一组传感器组连接，传感器组安装在对应的深松机作业单体上，传感器组包括三位四通电磁比例换向阀、轴销传感器、深松铲柄角度传感器、超声波传感器；三位四通电磁比例换向阀分别与所述液压缸的进油油路和回油油路连接，轴销传感器置于液压缸与所述四连杆机构的铰接处，深松铲柄角度传感器固定在深松铲柄上，超声波传感器固定在深松铲柄角度传感器两侧；角度传感器将深松铲的倾角传送给主控制器；超声波传感器将测得距离传送给主控制器用于计算深松作业深度；轴销传感器将液压缸所受压力传送给主控制器；主控制器综合处理接收的数据，并向各单体控制器发送指令，分别控制对应的深松机作业单体的液压缸缸体伸缩，进而控制所述仿生指爪机构的深松铲的入土角。