[发明专利]一种带有智能自动补偿仿形机构的水田除草装置

权利要求书

1.一种带有智能自动补偿仿形装置的水田除草装置，其特征在于，其主要包括：机架（1）、探深机构、仿形机构、探深滚笼（21）和除草滚笼（6）；探深机构设置在机架（1）前部，仿形机构设置在机架（1）后部；

所述的探深机构主要包括：探深机构夹板（5）、位移传感器（13）、位移传感器固定板（14）、位移传感器拉线头固定座（15）、位移传感器拉线头夹片头（16）、位移传感器固定堵头（17）、位移传感器拉线滚动轮（18）、滚动轮销轴（19）、直线导轨（23）、直线导轨滑块（24）、导轨转动轴（26）、导轨转动轴固定轴承（28）和导轨转动轴承（48）；

位移传感器（13）底部两端用一对位移传感器固定堵头（17）夹紧，并固定安装在位移传感器固定板（14）上，位移传感器固定板（14）与机架（1）固定连接；位移传感器拉线滚动轮（18）安装在位移传感器固定板（14）一端的夹口中并通过滚动轮销轴（19）固定；位移传感器（13）的拉线从位移传感器拉线滚动轮（18）的凹槽中经过，端部通过位移传感器拉线头夹片头（16）夹紧，位移传感器拉线头夹片头（16）通过销轴（29）与位移传感器拉线头固定座（15）构成铰接；

直线导轨（23）下端固定在直线导轨底部连接法兰（22）上，直线导轨滑块（24）套在直线导轨（23）中部，上方套有测量拉压保护弹簧（25），直线导轨（23）上端安装直线导轨端部连接法兰（32）；直线导轨滑块（24）与导轨转动轴承（48）固定连接在一起，导轨转动轴（26）穿过导轨转动轴承（48），两端安装在导轨转动轴固定轴承（28）中，导轨转动轴固定轴承（28）固定在机架（1）上；

探深机构夹板（5）成对安装在探深滚笼（21）两侧，探深机构夹板（5）的中间孔固定在探深机构固定旋转销轴（2）的轴端，探深机构夹板（5）绕其中间孔作圆周转动；探深机构固定旋转销轴（2）两端通过探深机构固定轴承（4）固定，探深机构固定轴承（4）固定在机架（1）底端；探深滚笼销轴（7）穿过探深滚笼（21），两端分别安装在两侧探深机构夹板（5）的远端孔中，可以绕定轴自由转动；探深机构夹板（5）的近端孔对夹安装一根探深随动销轴（9），探深随动销轴（9）上居中安装一个带座的探深随动轴承（8），探深随动轴承（8）的轴承座与直线导轨底部连接法兰（22）和位移传感器拉线头固定座（15）固定；

所述的仿形机构主要包括：驱动导轨（10）、驱动导轨滑块（11）、驱动导轨导槽底部连接法兰（12）、驱动导轨转轴固定轴承（27）、驱动导轨转动丝杆（31）、监测位移传感器（33）、驱动导轨固定转轴（35）、除草滚笼销轴（36）、除草笼推动销轴Ⅰ（37）、除草笼推转轴承（38）、除草笼推动销轴Ⅱ（39）、除草笼夹板（40）、监测传感器拉线头夹片头（41）、监测传感器拉线头固定座（42）、监测传感器拉线头销轴（43）、监测传感器固定板（44）、监测传感器拉线滚动轮（45）、监测传感器拉线滚动轮销轴（46）、监测传感器固定堵头（47）和驱动导轨转轴轴承（49）；

监测位移传感器（33）底部两端用一对监测传感器固定堵头（47）夹紧，并固定安装在监测传感器固定板（44）上，监测传感器固定板（44）固定在机架（1）上；监测传感器拉线滚动轮（45）安装在监测传感器固定板（44）一端的夹口中并通过监测传感器拉线滚动轮销轴（46）固定；监测位移传感器（33）的拉线从监测传感器拉线滚动轮（45）的凹槽中经过，端部通过监测传感器拉线头夹片头（41）夹紧；监测传感器拉线头夹片头（41）通过监测传感器拉线头销轴（43）与监测传感器拉线头固定座（42）构成铰接；

驱动导轨（10）下端固定在驱动导轨导槽底部连接法兰（12）上，驱动导轨滑块（11）通过内螺纹孔套在驱动导轨（10）内的驱动导轨转动丝杆（31）上，驱动导轨滑块（11）与驱动导轨转轴轴承（49）固定连接，驱动导轨固定转轴（35）穿过驱动导轨转轴轴承（49）内孔，其两端安装驱动导轨转轴固定轴承（27），驱动导轨转轴固定轴承（27）固定在机架（1）上；

除草笼夹板（40）成对安装在除草滚笼（6）的两侧，除草笼夹板（40）的中间孔固定在除草笼推动销轴Ⅰ（37）轴端，除草笼夹板（40）可绕其中间孔作圆周转动，除草笼推动销轴Ⅰ（37）两端通过除草笼固定轴承（34）固定，除草笼固定轴承（34）固定在机架（1）底端，使除草笼推动销轴Ⅰ（37）可做绕轴自由转动；除草笼夹板（40）近端孔对夹安装除草笼推动销轴Ⅱ（39），除草笼推动销轴Ⅱ（39）穿过除草笼推转轴承（38）内孔，并居中放置可做绕轴自由转动；除草笼推转轴承（38）的轴承座与驱动导轨导槽底部连接法兰（12）和监测传感器拉线头固定座（42）固定在一起；除草滚笼销轴（36）穿过除草滚笼（6）被对夹安装在除草笼夹板（40）的远端孔，并可绕轴自由转动；

该装置还包括一个分析决策系统，分析决策系统与位移传感器（13）和监测位移传感器（33）连接，用于控制驱动导轨（10）中的伺服电机；所述分析决策系统执行步骤如下：

1）驱动位移传感器（13）每隔一定距离采集一次数据，采集一定次数为一个周期；

2）计算测量的深度数据，公式如下：

其中，OH为探深滚笼（21）中心距探深机构固定轴承（4）轴心的距离，即为深度H；ON为探深机构夹板（5）中间孔与远端孔的距离；OM为探深机构夹板（5）中间孔与近端孔的距离；OA为探深机构固定轴承（4）轴心距位移传感器（13）的拉线端口的距离；OB为探深机构固定轴承（4）轴心距导轨转动轴固定轴承（28）轴心的距离；AB为导轨转动轴固定轴承（28）轴心距位移传感器（13）的拉线端口的距离；AM为位移传感器（13）拉线的实时长度，即位移传感器（13）的测量数值；ON、OM、OA、OB和AB均为已知；

3）计算每周期内测量的深度数据的平均值，即推荐的工作深度；

4）根据监测位移传感器（33）的数据计算除草滚笼（6）的实时深度；

5）实时深度与推荐的工作深度之差为需要调整的深度，

6）将该深度换算为伺服电机工作量；

7）由分析决策系统发出控制信号到驱动导轨（10）中的伺服电机，由仿形机构驱动除草滚笼（6）深度的调整。