一种栽种灌溉植树机器人及系统

1.本实用新型涉及树苗自主栽种灌溉技术领域，尤其涉及一种栽种灌溉植树机器人及系统。

背景技术：

2.我国荒漠化面积占国土总面积的27.32％，土地荒漠化带来的一系列环境问题严重影响着人们的日常生活和国家经济发展，解决荒漠化问题迫在眉睫。退耕还林工程、京津风沙源治理工程及“三北”和长江中下游地区等重点防护林建设工程，仅靠人力资源很难实现。针对目前现状，需要设计一种集种树种草、灌溉一体化的设备。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种栽种灌溉植树机器人及系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
4.一种栽种灌溉植树机器人，包括可移动车体，以及设置在所述可移动车体上的打孔结构、钻孔机构、存储机构、推土机构和灌溉机构，所述可移动车体包括车架以及设置在所述车架底部上的底板，所述打孔机构包括钻孔主框架、升降平台以及设置在所述升降平台中间的钻头，所述钻孔主框架连接在所述车架前端，所述升降平台安装在所述钻孔主框架上；所述存储机构包括存储箱体以及连接在所述存储箱体底部的出料口，所述存储箱体设置在所述车架上方，所述底板上设置有与所述出料口对应的通孔；所述推土结构安装在所述底板底部位于所述打孔机构和所述存储机构之间；所述灌溉机构设置在所述车体结构的底板上。
5.优选的，所述打孔机构的钻孔主框架分为两个支架，位于所述车架两侧，每个支架内均设置有丝杠驱动电机和两个轴承座，所述升降平台两侧安装丝杠螺母，丝杠螺母上方安装轴承座，所述升降平台中部设有钻头驱动电机，所述钻头驱动电机与电机固定架固连，电机固定架通过连接板与升降平台固连，所述升降平台中部下端安装轴承座支架，轴承座与轴承座支架固连，钻头穿过轴承座是由联轴器与电机固连，两根传动丝杠依次穿过框架底部轴承，所述升降平台安装的丝杠螺母框架中部轴承座，使用联轴器与丝杆驱动电机相连。
6.优选的，所述打孔机构还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器通过传感器支架固定连接在升降台下方，并与所述钻头导向轴承架支架并列设置，所述温湿度传感器与所述钻头的底端处于同一水平面。
7.优选的，所述存储机构整体为圆形结构，包括转盘底板、大储料转盘、小储料转盘以及设置在所述转盘底板下方的出料口，所述转盘底板、所述大储料转盘和所述小储料转盘同轴设置，所述大储料转盘和所述小储料转盘边缘分别设置一圈储料桶，所述大储料转盘和所述小储料转盘分别连接有驱动舵机。
8.优选的，所述存储机构还包括可拆卸的顶板，所述顶板与所述转盘底板形状相同，
且通过连接件与所述转盘底板连接；
9.所述驱动舵机包括大转盘驱动舵机和小转盘驱动舵机，所述大转盘驱动舵机安装在所述转盘底板下方，所述小转盘驱动舵机安装在所述小储料转盘中间。
10.优选的，所述推土机构的滑轨固定板金与底板固连，滑轨与滑轨固定板金固连，滑轨推出部分与齿条固定板金固连，齿条固定板金上端设有齿条，所述滑轨推出部分的末端与推土铲固连，每侧设有一驱动电机，所述驱动电机与齿轮相连，所述齿轮与所述齿条相啮合，所述驱动电机通过电机固定架与底板固连，所述推土铲推土位置与上述出料管在一条线上。
11.优选的，所述推土机构分别设置在所述底板两侧。
12.优选的，所述可移动车体两侧安装有履带轮，所述履带轮与车架固连，履带轮主框架呈三角状，所述履带轮传动轮由一个主动轮与两个被动轮组成；所述主动轮与所述被动轮由光轴与主框架连接，光轴末端安装轴承，所述轴承通过固定件与主框架相连，所述被动轮外侧安装履带，车轮驱动电机通过连接钣金与底板固连，所述车轮驱动电机通过联轴器与主动轮光轴相连。
13.优选的，所述灌溉机构包括储水仓，电磁阀开关和喷头，所述储水仓固定在所述底板后端，所述储水仓后侧设有喷头，所述喷头上设有所述电磁阀开关。
14.本实用新型的另一个目的在于提供了一种栽种灌溉植树系统，包括所述的栽种灌溉植树机器人，还包括通讯模块和上位机，所述通讯模块设置在所述栽种灌溉植树机器人内部，通过物联网通信技术和所述上位机实现通信。
15.本实用新型的有益效果：
16.本实用新型公开了一种栽种灌溉植树机器人及系统，该机器人的存储机构的转盘为模块设计可堆叠数层，每层中有内外两圈存放的容器，提高了空间利用率和单次运输的树苗数量，减低了种植成本。与美国ui植树机相比，大大提高了单次植树量。
17.植树机运用在荒漠、平原等地形开阔、光照强、光照时间长的地区，考虑到工作环境中有充足稳定并且持久的天然优质太阳能，本作品因地制宜，创新性地将光伏追踪系统应用于本作品中，相比于市场上其它只使用蓄电池供电的植树机而言，既做到了利用工作环境中的太阳能优势，又达到了使用可再生能源，节能减排的目的。
18.本作品创新性地使用滑轨+碗状环形推土结构的融合设计，360度全方位地贴合钻孔后形成的土垄，进行包裹性的精确填埋。
19.钻头采用丝杠传动，增大了钻头的精确性，采用双丝杠传动，8个轨道滑槽定位升降传动丝杠，增大了钻头升降稳定性。
20.本作品采用定时定量，对不同树种，不同温湿度针对性灌溉，提高了水资源的利用率，减少了资源浪费。
附图说明
21.图1是实施例1中提供的栽种灌溉植树机器人前视结构示意图；
22.图2是实施例1中提供的栽种灌溉植树机器人后视结构示意图；
23.图3是实施例1中提供的钻孔机构示意图；
24.图4是实施例1中提供的钻孔机构框架结构示意图；
25.图5是钻孔机构中升降平台结构主视结构示意图；
26.图6是钻孔机构中升降平台结构侧视结构示意图；
27.图7是实施例1中采用的推土结构示意图；
28.图8是实施例1中采用的履带轮结构示意图；
29.图9是存储机构内部结构示意图；
30.图10是存储结构侧视图；
31.101：车架
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102：底板
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103：钻孔机构
32.104：存储机构
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105：履带轮
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106：水箱
33.107：推土机构
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108：控制板支架
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109：喷头
34.110：电磁阀开关
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111：灌溉机构
35.301：铝型材主框架
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302：铝型材升降台
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303：钻头
36.304：温湿度传感器
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305：升降导轨
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306：轴承座
37.307：升降传动丝杠
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308：联轴器
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309：丝杠驱动电机
38.310：电机架
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311：连接板
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312：轴承座支架
39.313：钻头导向轴承座
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314：丝杠螺母
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315：传感器支架
40.316：钻头驱动电机
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317：缓冲橡胶
41.701：推土铲驱动电机
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702：齿轮
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703：齿条
42.704：齿条固定板金
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705：滑轨
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706：滑轨固定板金
43.707：推土铲
44.801：联轴器
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802：车轮驱动电机
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803：电机固定板金
45.804：履带
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805：传动主动轮
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806：光轴
46.807：轴承由固定钣金
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808：传动被动轮
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809：框架连接板金
47.810：框架
48.901：大储料转盘
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902：小储料转盘
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903：舵机固定架一
49.904：小转盘驱动舵机
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905：连接件
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906：出料管
50.907：转盘底板
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908：舵机固定架二
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909：顶板
51.910：储料桶
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911：大转盘驱动舵机
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912：法兰盘
具体实施方式
52.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
53.实施例1
54.参见图1至图10所示智能的自主栽种灌溉植树机器人包括车架101，底板102，钻孔机构103，存储机构104，推土机构，灌溉机构111，履带轮105组成。
55.参见图1、2所示底板102与车架101底部相连，所述底板102前端设有圆形开口，所述底板102中端设有为推土铲707留出的矩形孔和电机安装孔，所述底板从中端到后端留有树苗通过的长槽，控制板支架108安装在底板102左后方。所述灌溉机构由储水仓106，电磁阀开关110和喷头109构成。储水仓106固定在底板102后端，后侧设有喷头109，所述喷头109
设有所述电磁阀开关110。
56.所述底板102主要由合金钢加工获得，所述车架101主要由铝型材搭建。
57.参见图9所示履带轮105由钣金框架810，传动主动轮805，传动被动轮808光轴806，轴承(图中未标出)构成，钣金框架为两块钣金框架810由框架连接板金809相连接，呈三角状，两片传动主动轮805与传动被动轮808通过光轴806末端与轴承固定链接，所述轴承由固定钣金807与钣金框架相连，所述传动轮外侧安装履带804，主动轮光轴806末端穿过轴承和钣金框架810,通过联轴器801与车轮驱动电机802输出轴连接，车轮驱动电机802通过电机架310与电机固定板金803相连，所述固定板金803与底板102固连。
58.参见图3至6所示打孔机构由铝型材主框架301，升降导轨305，升降传动丝杠307，铝型材升降台302，丝杠驱动电机309，钻头驱动电机316，钻头303，温湿度传感器304构成，所述主框架301左右上端两侧各设有一丝杠驱动电机309，电机与电机架310固连，电机固定架通过连接板311与铝型材主框架框架301固连，每侧框架中部与底部各安装一个轴承座306，所述307下端与底部轴承座306固连，上端通过联轴器308与丝杠驱动电机309连接。铝型材主框301架底部突起处与上方横梁处设有保护铝型材升降台的缓冲橡胶317，所述铝型材升降台两侧安装一个丝杠螺母314，丝杠螺母上方安装所述中部轴承座306。中部轴承座306丝杠螺母314与升降传动丝杠307链接。所述铝型材升降台302中部设有钻头驱动电机316，电机与电机固定架310固连，电机固定架310通过连接板311与铝型材升降台302固连，所述铝型材升降台302中部下端安装轴承座支架312，钻头导向轴承座313与轴承座支架312固连，钻头穿303过钻头导向轴承座313由联轴器308与钻头驱动电机316固连，所述钻头导向轴承座支架313旁安装传感器支架315，传感器支架315与铝型材升降台302固连，温湿度传感器304与传感器支架315固连，调整温湿度传感器304高度，使钻头303底端与温湿度传感器304底端在同一水平面上。
59.所参见图9、10所示存储机构主要由小转盘驱动舵机904，大转盘驱动舵机911，转盘底板907，顶板909，大储料转盘901，小储料转盘902，出料管906构成。所述转盘底板907与车架101固连，转盘底板907通过连接件905与顶板909相连，所述存储机构内部由一大一小两个储料转盘组成，大转盘驱动舵机911由舵机固定架908与所述转盘底板907固连，小转盘驱动舵904机由舵机固定架一903与顶板固连，大小两个储料转盘分别与下上两个舵机法兰盘912固定连接。转盘底板907设有两个为树苗下落的圆孔，两圆孔出料管906相连接。
60.参见图7所示底板102中端设有推土机构，所述推土机构的滑轨固定板金706与底板102固连，滑轨705与滑轨固定板金706固连，滑轨推出部分与齿条固定板金704固连，齿条固定板金704上端设有齿条703，所述滑轨705推出部分末端与推土铲707固连，每侧设有一推土铲驱动电机701，所述驱动电机与齿轮702相连，齿轮702与齿条703相啮合，驱动电机701通过电机固定架310与底板固连，推土铲707推土位置与上述出料管906在一条线上。
61.实施机器人时，分钻孔阶段，种植阶段，填土阶段，灌溉阶段；
62.钻孔阶段：机器人到达指定位置后开始进行钻孔作业，框架301两侧丝杆电机309开始转动带动丝杆307旋转，使平台302下降，升降平台302下降的同时钻头驱动电机316同时转动带动钻头303转动，待升降平台降至最低，钻孔完成，同时土壤湿度检测仪304插入土壤中，监测土壤干湿数据后，丝杆电机301反转将升降平台302升到最高位之后，完成钻孔阶段。
63.种植阶段：完成钻孔阶段后机器人先前移动固定距离，使y型通路806与钻好的孔对齐，小转盘驱动电机804转动带动小转盘802转动，储存在转盘中的圆筒810中的树苗从底板807的孔中落下，通过y型通路806，落入打好的孔中，完成种植阶段，若所述小转盘802中存储树苗用完，则使用大转盘801中存储的树苗，大转盘驱动舵机811带动大转盘810转动，使储存在转盘中的圆筒810中的树苗从底板807的孔中落下。
64.完成种植阶段后开始填土阶段，填土机构两侧的滑轨驱动电机701带动齿轮702转动，齿轮702与齿条703传动使滑轨705推下，推土铲707将土推入洞中并压实，完成后电机701反转使导轨705收回完成填土阶段。
65.完成种植阶段后机器人再次向前移动固定距离，使灌溉喷头109对准栽好的树苗，终端通过土壤湿度检测仪304传回的数据进行分析得出浇水量后，电磁阀门110打开完成灌溉流程，完成该流程后，驱使履带轮105进入下一种植地点，进行上述重复操作。
66.实施例2
67.本实施例提供了一种栽种灌溉植树系统，该系统包括实施例1中所记载的栽种灌溉植树机器人，植树机内置5g通讯模块，可以通过物联网技术，实时将收集到的环境湿度数据、植被覆盖情况、地形情况等信息传送回上位机。
68.上位机可通过构建云端大数据库，从而进一步形成区域画像，指导植被修复工程：(1)根据土壤质量、地形特点选择栽植适宜的树种；(2)根据环境雨量变化、土壤层级湿度确定适合树苗存活的灌溉水量；(3)根据植被覆盖情况确定栽种速度、栽种数量、种植间距、种植面积；(4)根据修复区域面积确定作业的植树机数量，减少资源浪费；(5)解决了植树机种植过程需要人工现场监管的难题。
69.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种栽种灌溉植树机器人，其特征在于，包括可移动车体，以及设置在所述可移动车体上的钻孔机构、存储机构、推土机构和灌溉机构，所述可移动车体包括车架以及设置在所述车架底部上的底板，所述钻孔机构包括钻孔主框架、升降平台以及设置在所述升降平台中间的钻头，所述钻孔主框架连接在所述车架前端，所述升降平台安装在所述钻孔主框架上；所述存储机构包括存储箱体以及连接在所述存储箱体底部的出料管，所述存储箱体设置在所述车架上方，所述底板上设置有与所述出料管对应的通孔；所述推土机构安装在所述底板底部位于所述钻孔机构和所述存储机构之间；所述灌溉机构设置在所述可移动车体的底板上；所述存储机构整体为圆形结构，包括转盘底板、大储料转盘、小储料转盘以及设置在所述转盘底板下方的出料管，所述转盘底板、所述大储料转盘和所述小储料转盘同轴设置，所述大储料转盘和所述小储料转盘边缘分别设置一圈储料桶，所述大储料转盘和所述小储料转盘分别连接有驱动舵机。2.根据权利要求1所述的栽种灌溉植树机器人，其特征在于，所述钻孔机构的钻孔主框架分为两个支架，位于所述车架两侧，每个支架内均设置有丝杠驱动电机和两个轴承座，所述升降平台两侧安装丝杠螺母，丝杠螺母上方安装轴承座，所述升降平台中部设有钻头驱动电机，所述钻头驱动电机与电机固定架固连，电机固定架通过连接板与升降平台固连，所述升降平台中部下端安装轴承座支架，轴承座与轴承座支架固连，钻头穿过轴承座是由联轴器与电机固连，两根传动丝杠依次穿过框架底部轴承，所述升降平台安装的丝杠螺母框架中部轴承座，使用联轴器与丝杆驱动电机相连。3.根据权利要求2所述的栽种灌溉植树机器人，其特征在于，所述钻孔机构还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器通过传感器支架固定连接在升降台下方，并与所述钻头导向轴承架支架并列设置，所述温湿度传感器与所述钻头的底端处于同一水平面。4.根据权利要求1所述的栽种灌溉植树机器人，其特征在于，所述存储机构还包括可拆卸的顶板，所述顶板与所述转盘底板形状相同，且通过连接件与所述转盘底板连接；所述驱动舵机包括大转盘驱动舵机和小转盘驱动舵机，所述大转盘驱动舵机安装在所述转盘底板下方，所述小转盘驱动舵机安装在所述小储料转盘中间。5.根据权利要求1所述的栽种灌溉植树机器人，其特征在于，所述推土机构的滑轨固定板金与底板固连，滑轨与滑轨固定板金固连，滑轨推出部分与齿条固定板金固连，齿条固定板金上端设有齿条，所述滑轨推出部分的末端与推土铲固连，每侧设有一驱动电机，所述驱动电机与齿轮相连，所述齿轮与所述齿条相啮合，所述驱动电机通过电机固定架与底板固连，所述推土铲推土位置与上述出料管在一条线上。6.根据权利要求5所述的栽种灌溉植树机器人，其特征在于，所述推土机构分别设置在所述底板两侧。7.根据权利要求1所述的栽种灌溉植树机器人，其特征在于，所述可移动车体两侧安装有履带轮，所述履带轮与车架固连，履带轮主框架呈三角状，所述履带轮传动轮由一个主动轮与两个被动轮组成；所述主动轮与所述被动轮由光轴与主框架连接，光轴末端安装轴承，所述轴承通过固定件与主框架相连，所述被动轮外侧安装履带，车轮驱动电机通过连接钣金与底板固连，所述车轮驱动电机通过联轴器与主动轮光轴相连。8.根据权利要求1所述的栽种灌溉植树机器人，其特征在于，所述灌溉机构包括储水
仓，电磁阀开关和喷头，所述储水仓固定在所述底板后端，所述储水仓后侧设有喷头，所述喷头上设有所述电磁阀开关。9.一种栽种灌溉植树系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的栽种灌溉植树机器人，还包括通讯模块和上位机，所述通讯模块设置在所述栽种灌溉植树机器人内部，通过物联网通信技术和所述上位机实现通信。

技术总结

本实用新型公开了一种栽种灌溉植树机器人及系统，涉及农业设备技术领域，该植树机器人包括可移动车体结构，以及设置在上的打孔机构，存储机构，推土机构和灌溉机构，各个机构之间相互配合实现树苗栽种全过程。本实用新型采用存储机构采用采用内外转盘，存储量增大；打孔机构采用丝杠传动，增大钻头的精确性，采用双丝杠传动，8个轨道滑槽定位升降传动丝杠，增大钻头升降稳定性；钻头旁边装配有湿度传感器，结合物联网数据库，灌溉机构进行定量浇灌，提高水资源利用率。推土机构使用滑轨+碗状环形推土结构的融合设计，360度全方位地贴合钻孔后形成的土垄，进行包裹性的精确填埋。车体采用三角轮型履带设计，提高机体对各种地形的适应能力。适应能力。适应能力。