本發(fā)明涉及雜草機(jī)械處理設(shè)備，具體涉及一種輪式水稻除草機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、水稻是我國(guó)主要的糧食作物。稻田中的雜草侵占了水稻的生長(zhǎng)空間、養(yǎng)分、光照、水、熱等資源，從而影響水稻的正常生長(zhǎng)發(fā)育，是導(dǎo)致水稻產(chǎn)量及品質(zhì)降低的主要原因之一?，F(xiàn)在我國(guó)水稻的除草方式主要是以化學(xué)除草為主，長(zhǎng)期、大量、高頻的施藥除草引發(fā)了雜草抗藥性提高、作物藥害加重、環(huán)境污染加重等問(wèn)題。借助各類除草機(jī)械進(jìn)行土壤表層作業(yè)的機(jī)械除草是一種綠色環(huán)保型除草技術(shù)。然而，人工操作機(jī)械除草動(dòng)作單調(diào)重復(fù)、環(huán)境高溫高濕，容易致使人心疲憊，進(jìn)而誘發(fā)人員誤操作甚至致使嚴(yán)重事故。目前，國(guó)內(nèi)外已有學(xué)者開(kāi)展了新型智能化的機(jī)械除草技術(shù)的相關(guān)研究，然而大部分僅在實(shí)驗(yàn)階段，機(jī)器人產(chǎn)品化程度不高，且控制精度低、傷苗率高、作業(yè)效率較低、智能和自主水平低。因此，為了推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色科技，加快綠色農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新，研制高精度、高效率、智能化程度高的水稻除草機(jī)器人是當(dāng)今水稻智能化種植研究急需攻關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)。

2、在轉(zhuǎn)向性能方面，現(xiàn)有的輪式水稻除草機(jī)器人大多采用前輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向的方式。這種設(shè)計(jì)存在明顯的轉(zhuǎn)向半徑，在實(shí)際稻田作業(yè)時(shí)，面對(duì)田間邊界復(fù)雜的情況，如狹窄的田埂、轉(zhuǎn)彎處的尖角以及轉(zhuǎn)彎距離極小的區(qū)域，機(jī)器人難以靈活轉(zhuǎn)向。這不僅導(dǎo)致除草作業(yè)效率大幅降低，還可能因無(wú)法及時(shí)轉(zhuǎn)向而遺漏部分區(qū)域的雜草，影響除草效果。在除草功能上，傳統(tǒng)除草機(jī)器人除草爪頭的布局和轉(zhuǎn)動(dòng)方式多采用單排單方向轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，未根據(jù)水稻秧苗的行距和株距進(jìn)行有效調(diào)整，且除草高度難以控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種輪式水稻除草機(jī)器人，包括車(chē)身支架，車(chē)身支架的四個(gè)角端安裝有輪胎，其特征在于：輪胎的上方設(shè)置有安裝于車(chē)身支架的安裝殼體，每個(gè)輪胎側(cè)方均設(shè)置有角模塊，角模塊包括驅(qū)動(dòng)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)的牽引模組和驅(qū)動(dòng)輪胎轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向模組；

2、車(chē)身支架的一側(cè)設(shè)置有多個(gè)除草爪頭，設(shè)置有驅(qū)動(dòng)除草爪頭轉(zhuǎn)動(dòng)的除草模塊；

3、車(chē)身支架上安裝有收放電缸，收放電缸用于控制除草爪頭的高度，收放電缸與除草爪頭之間設(shè)置有恒力保持裝置，恒力保持裝置使得收放電缸對(duì)除草模塊作用的力始終保持一致。

4、進(jìn)一步的，牽引模組包括安裝于安裝殼體上的牽引電機(jī)，牽引電機(jī)的輸出端通過(guò)牽引減速機(jī)連接有牽引驅(qū)動(dòng)軸，安裝殼體的下方設(shè)置有傳動(dòng)殼體，牽引驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)安裝殼體延伸至傳動(dòng)殼體內(nèi)，牽引驅(qū)動(dòng)軸處于傳動(dòng)殼體內(nèi)的一端固定有牽引內(nèi)齒輪，傳動(dòng)殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有與牽引內(nèi)齒輪相嚙合的牽引外齒環(huán)，牽引外齒環(huán)的軸心端固定有穿過(guò)傳動(dòng)殼體的牽引傳動(dòng)軸，牽引傳動(dòng)軸的底端固定有牽引錐齒輪a，設(shè)置有牽引錐齒輪b與牽引錐齒輪a相嚙合設(shè)置，牽引錐齒輪b的軸心固定有牽引轉(zhuǎn)軸，牽引轉(zhuǎn)軸的另一端與輪胎的軸心處相固定。

5、進(jìn)一步的，轉(zhuǎn)向模組包括安裝于安裝殼體上的轉(zhuǎn)向電機(jī)，轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出端通過(guò)轉(zhuǎn)向減速機(jī)連接有轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)軸延伸至安裝殼體內(nèi)且外側(cè)面固定有轉(zhuǎn)向齒輪a，安裝殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)連接有轉(zhuǎn)向齒輪b，牽引驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)轉(zhuǎn)向齒輪b的軸心處且與轉(zhuǎn)向齒輪b轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)殼體延伸至安裝殼體內(nèi)與轉(zhuǎn)向齒輪b相固定；牽引錐齒輪a和牽引錐齒輪b的外側(cè)設(shè)置有聯(lián)動(dòng)殼體，牽引傳動(dòng)軸和牽引轉(zhuǎn)軸穿過(guò)聯(lián)動(dòng)殼體且與聯(lián)動(dòng)殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，聯(lián)動(dòng)殼體與傳動(dòng)殼體的底部固定有傳動(dòng)軸蓋，且傳動(dòng)軸蓋與聯(lián)動(dòng)殼體相固定。

6、進(jìn)一步的，牽引驅(qū)動(dòng)軸的軸線與輪胎的著地點(diǎn)共面。

7、進(jìn)一步的，除草模塊包括除草器電機(jī)，除草器電機(jī)的輸出端通過(guò)行星減速機(jī)連接有除草驅(qū)動(dòng)軸，除草驅(qū)動(dòng)軸的外側(cè)面固定有輸出錐齒輪，輸出錐齒輪的兩側(cè)設(shè)置有兩個(gè)同步軸錐齒輪，兩個(gè)同步軸錐齒輪均與輸出錐齒輪相嚙合，同步軸錐齒輪的端面固定有同步傳動(dòng)軸；同步傳動(dòng)軸的外側(cè)面固定有多個(gè)同步錐齒輪，同步錐齒輪的側(cè)方嚙合有爪頭轉(zhuǎn)軸錐齒輪，爪頭轉(zhuǎn)軸錐齒輪的端面固定有除草轉(zhuǎn)軸，除草轉(zhuǎn)軸與除草爪頭通過(guò)螺桿螺母連接。

8、進(jìn)一步的，同步傳動(dòng)軸軸向相鄰的兩個(gè)同步錐齒輪呈鏡像設(shè)置，以使得軸向相鄰兩個(gè)除草爪頭能呈反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

9、進(jìn)一步的，除草爪頭和除草模塊前后設(shè)置有兩組，遠(yuǎn)離車(chē)身支架的一組設(shè)置有四個(gè)除草爪頭，靠近車(chē)身支架一組設(shè)置有三個(gè)除草爪頭，且前后兩組除草爪頭呈間隔分布，遠(yuǎn)離車(chē)身支架一組除草爪頭的高度低于靠近車(chē)身支架一組除草爪頭的高度。

10、進(jìn)一步的，輸出錐齒輪和同步軸錐齒輪的外側(cè)設(shè)置有輸出齒輪箱，輸出錐齒輪和同步軸錐齒輪通過(guò)圓錐滾子軸承與輸出齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)連接；同步錐齒輪和爪頭轉(zhuǎn)軸錐齒輪的外側(cè)設(shè)置有同步齒輪箱，同步錐齒輪和爪頭轉(zhuǎn)軸錐齒輪通過(guò)圓錐滾子軸承與同步齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)連接，輸出齒輪箱和同步齒輪箱均與同步傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，爪頭轉(zhuǎn)軸錐齒輪和同步齒輪箱內(nèi)壁底部之間設(shè)置有齒輪壓緊彈簧。

11、進(jìn)一步的，恒力保持裝置包括通過(guò)安裝環(huán)和轉(zhuǎn)銷(xiāo)與收放電缸轉(zhuǎn)動(dòng)連接的氣拉桿，氣拉桿的另一端通過(guò)安裝環(huán)和轉(zhuǎn)銷(xiāo)與同步齒輪箱的外側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，氣拉桿的兩端固定有接觸圈，兩個(gè)接觸圈之間安裝有壓簧。

12、進(jìn)一步的，車(chē)身支架包括處于中部的中心骨架，中心骨架上固定有往前后方向延伸的橋梁架，橋梁架的兩端頂部安裝有模塊化橋，模塊化橋上開(kāi)設(shè)有供安裝角模塊的安裝口，其中一個(gè)模塊化橋通過(guò)螺桿和螺母與橋梁架連接，該模塊化橋連接除草模塊，另一個(gè)模塊化橋的底部通過(guò)螺桿和螺母固定有自適應(yīng)懸掛，自適應(yīng)懸掛的側(cè)壁固定有懸掛光軸，懸掛光軸通過(guò)軸承和轉(zhuǎn)片與中心骨架轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

13、本發(fā)明有益效果如下：

14、1、靈活高效的轉(zhuǎn)向性能：本機(jī)器人采用四輪四轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，且牽引驅(qū)動(dòng)軸的軸線與輪胎的著地點(diǎn)共面，消除了輪胎的轉(zhuǎn)向偏距。相比傳統(tǒng)的前輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向方式，其轉(zhuǎn)動(dòng)阻力和轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載顯著減小，轉(zhuǎn)向更加靈活。在實(shí)際稻田作業(yè)中，面對(duì)狹窄的田埂、轉(zhuǎn)彎處的尖角等復(fù)雜情況，能夠輕松實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向或小半徑轉(zhuǎn)彎，有效提高了作業(yè)效率。在傳統(tǒng)機(jī)器人需要多次調(diào)整才能完成轉(zhuǎn)向的區(qū)域，本機(jī)器人可一次性完成轉(zhuǎn)向操作，提高了作業(yè)效率。

15、2、角模塊采用模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)組件結(jié)構(gòu)獨(dú)立又便于拆卸和組裝。在機(jī)器人長(zhǎng)期使用過(guò)程中，如果某個(gè)部件出現(xiàn)故障，可直接將角模塊整體拆卸下來(lái)進(jìn)行維修或更換，無(wú)需對(duì)整個(gè)機(jī)器人進(jìn)行大規(guī)模拆解，大大縮短了維修時(shí)間，降低了維修難度和成本。同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)也方便對(duì)機(jī)器人進(jìn)行升級(jí)改造，如更換更高性能的電機(jī)或優(yōu)化齒輪傳動(dòng)比，以提升機(jī)器人的整體性能。

16、3、除草模塊的獨(dú)特設(shè)計(jì)，包括前后兩組不同布局和功能的除草爪頭，能夠于水稻秧苗的行距和株距進(jìn)行精準(zhǔn)除草。行間除草爪頭高度和轉(zhuǎn)速的合理設(shè)置使其能夠在不損傷秧苗的前提下有效去除雜草；株間除草爪頭通過(guò)較低的高度和較慢的轉(zhuǎn)速，精準(zhǔn)地清除株間雜草。大大減少了雜草對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響，提高了水稻的產(chǎn)量和質(zhì)量。而且，除草高度可通過(guò)收放電缸和恒力保持裝置控制，保證除草作業(yè)的穩(wěn)定性和一致性。

17、4、自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)的設(shè)置，使機(jī)器人在面對(duì)凹凸不平的稻田地形時(shí)，能夠通過(guò)懸掛光軸的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整兩個(gè)輪子之間的高度差，確保所有輪子都與地面良好接觸。這不僅提升了機(jī)器人的爬坡能力，還增強(qiáng)了行駛的穩(wěn)定性，避免了在復(fù)雜地形上出現(xiàn)側(cè)翻等安全問(wèn)題。在一些丘陵地區(qū)的梯田稻田中，傳統(tǒng)機(jī)器人因無(wú)法適應(yīng)地形而難以作業(yè)，本機(jī)器人則能夠順利完成除草任務(wù)，擴(kuò)大了作業(yè)覆蓋范圍，有效提高了機(jī)器人的適用性和作業(yè)效率，

18、5、除草模塊的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，通過(guò)多級(jí)齒輪傳動(dòng)，保證了除草爪頭的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，提高了除草效果。恒力保持裝置的應(yīng)用，使得在調(diào)整除草爪頭高度時(shí)，收放電缸對(duì)除草模塊的作用力始終保持一致，避免了因力的變化導(dǎo)致除草效果不穩(wěn)定的問(wèn)題。同時(shí)，各部件之間的連接穩(wěn)固，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，保證了機(jī)器人在長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)過(guò)程中的可靠性，減少了故障發(fā)生的概率，降低了維護(hù)成本，提高了作業(yè)的連續(xù)性和效率。