一种智能化模具的薯类播种装置

本技术属于农业机械，尤其涉及一种智能化模具的薯类播种装置。

背景技术：

1、薯类播种机械与工艺已从单机作业迈向联合作业与智能监控，当前处于“高速、精准、多功能”的普及与国产替代阶段，短板集中在播种监测与复杂农艺适配。20世纪80年代起加速，国内形成多企业与科研院所协同，代表企业如中机美诺，机型从2cm-2发展到2cm-4并延伸至2cm-4b，实现开沟、施肥、播种、覆土/起垄、覆膜、喷药等多工序集成。并且由分段作业转向“耕-起垄-施肥-滴灌/覆膜-播种/移栽-镇压”一体化，典型如红薯移栽机集成7项功能，作业效率与一致性显著提升；目前排种精度监测与补偿、单体仿形、链耙网仿形施肥、靴式开沟等技术成为主流方向，目标是降漏播或重播、保苗齐与耕层稳定。排种与监测采用的是链勺式、指夹式等机械排种成熟；接触式或激光对射传感器与步进电机补偿播种可降低漏播或重播。链耙网仿形施肥改善堵塞与通过性，支持双侧深施，降低种肥混施与烧种风险；靴式开沟器降低阻力并稳定种薯落点，保障株距一致性。

2、现有技术的缺陷和不足：

3、1、目前技术在播种某些有特殊要求的薯类时并不适用，例如保证芋头时，芋头种子播种的朝向有要求，如若朝向出错，则无法正常生长，又例如山药，山药的生长特性代表其朝地心生长，播种时需使得其与土壤具有坡度，由以上两个例子可得出，目前机械播种薯类时是有局限性的，无法满足大部分薯类播种工艺要求；

4、2、当前的机械多存在于人工配合机械共同操作播种，使得播种过程并未完全摆脱人工的使用，由于人工的参与会导致播种效率的降低。

5、3、现有技术中采用的零部件都是定制的，造价高并且结构复杂。

6、4、现有的技术中不能实时监测薯类的生长环境以及做出及时的调整，难以保障作物良好发育的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的在于解决现有技术中机械播种薯类的局限以及播种效率的降低的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型解决如下技术方案：

3、一种智能模具的薯类播种装置，包括破土模块、压土模块、播种模块、拢土模块、智能模具、储存箱、智能监测模块、小车及车架；

4、小车上固定安装有车架，车架包括车架主体与辅助车架，辅助车架固定安装于车架主体前端，辅助车架包括支架i与支架ii，支架i顶端与支架ii转动连接，支架ii由横向架体和倾斜架体构成，且支架ii可相对于支架i自由扇形转动；

5、辅助车架上安装有破土模块与压土模块；

6、储存箱固定安装于车架主体内部，储存箱底端与播种模块固定连接，且播种模块位于车架主体底部；

7、拢土模块固定安装于车架主体尾部；

8、智能模具放置在储存箱内；智能模具与智能监测模块信号连接，智能监测模块用于接收智能模具采集的监测数据。

9、进一步的，破土模块包括电动推杆、传动装置、电机及破土器；

10、电动推杆一端固定安装于支架i一端，另一端与支架ii固定连接，电动推杆可沿上下方向伸缩，以带动支架ii相对于支架i转动；

11、支架ii的倾斜架体内侧固定连接有电机，电机的输出轴与传动装置连接，传动装置与破土器滑动连接.

12、进一步的，破土器为螺旋式切削结构，其刃口呈锯齿状，且破土器的直径可根据种植需求选择适配规格。

13、进一步的，压土模块包括压土器电机、连接轴、压土器及连接杆；

14、支架i底端对称设置有一对支撑座，其中一个支撑座一端固定安装有压土器电机，压土器电机的输出轴穿过支撑座与连接轴一端固定连接，连接轴另一端与另一个支撑座转动连接；

15、连接杆顶端固定安装于连接轴上，且连接杆位于一对支撑座之间；

16、压土器中间镂空，且压土器呈圆台形，其套接于连接杆底端的横杆上。

17、进一步的，储存箱主体为长方体结构，储存箱顶端为开口，其底端呈漏斗状，且储存箱底端中间位置沿长度方向设有出口；

18、播种模块包括播种管道、模具、分流器及分流器电机；

19、播种管道顶端与储存箱底端的出口固定连接，播种管道靠近其出口位置设有开口，且播种管道呈弯曲形状；

20、车架主体底端固定安装有一对对称设置的支撑座，分流器两端分别与一对支撑座转动连接，分流器与播种管道的开口适配，且分流器一部分位于播种管道的开口内；

21、其中一个支撑座上固定安装有分流器电机，分流器电机的输出轴穿过支撑座与分流器一端固定连接。

22、进一步的，拢土模块包括螺旋输送杆、螺旋输送杆电机及锥齿轮；

23、车架主体尾部的支架上设有竖直朝下且均匀分布的三个固定架，中间固定架上固定安装有螺旋输送杆电机，两侧固定架分别与两个螺旋输送杆一端转动连接，且两个螺旋输送杆之间通过轴承连接；

24、两个螺旋输送杆相互靠近的一端均竖向设有锥齿轮，螺旋输送杆电机的输出端与横向设置的锥齿轮固定连接，两个螺旋输送杆上的锥齿轮均与横向设置的锥齿轮相啮合。

25、进一步的，智能模具包括压力传感器、土壤墒情传感器及智能监测箱；

26、智能模具内部底部设有两个凹槽，压力传感器与土壤墒情传感器分别固定于两个凹槽内；

27、智能监测箱与压力传感器、土壤墒情传感器均信号连接，用于实时获取并暂存压力传感器、土壤墒情传感器采集的监测数据；

28、智能监测箱内置微控制器、无线通信模块及存储芯片，微控制器用于处理传感器数据，无线通信模块用于将数据传输至智能监测模块，存储芯片用于本地缓存数据。

29、智能模具根据薯类品种选择适配尺寸。

30、进一步的，压力传感器为fsr402电阻式薄膜压力传感器，其工作电压范围为0-5v；

31、土壤墒情传感器为电容式土壤湿度传感器，工作电压为3.3-5.5v。

32、进一步的，智能监测模块包括本地控制面板与云端管理平台；

33、本地控制面板包括显示模块，显示模块为oled12864显示器，其通过iic总线与微控制器连接；

34、云端管理平台支持数据可视化、智能预警、模具适配管理及数据存档功能

35、进一步的，微控制器为stm32f103c8t6单片机，无线通信模块为esp8266-01s模块，esp8266-01模块通过uart串口与stm32f103c8t6单片机连接。

36、本实用新型的有益效果为：

37、1、针对现有技术中机械播种薯类存在局限性，无法满足大部分薯类播种工艺要求的问题，本技术通过设置适配不同薯类品种的智能模具，并搭配弯曲形状的播种管道与可控制模具排出速度的分流器，实现了对特殊播种要求薯类的适配。智能模具可根据薯类品种选择对应尺寸，保障薯类播种时的姿态符合生长特性；弯曲的播种管道能调整模具下落状态，配合分流器对模具排出速度的控制，确保薯类种子以符合生长需求的方式落入土壤，有效解决了特殊薯类播种姿态要求的问题，满足了多种薯类的播种工艺需求，扩大了机械播种的适用范围。

38、2、对于当前机械多需人工配合操作，导致播种效率降低的问题，本技术通过模块化集成破土、压土、播种、拢土等功能，并借助小车实现装置整体移动，构建了全流程自动化作业体系。破土模块通过电动推杆与电机配合完成破土作业，压土模块在电机驱动下实现压土与收纳，播种模块依靠分流器自动控制模具播种，拢土模块通过电机与锥齿轮传动完成拢土，各模块协同工作且无需人工干预，同时智能监测模块实时监测并管理播种过程，减少人工参与环节，显著提升了播种作业的自动化程度，有效解决人工配合导致的效率问题，提高了整体播种效率。

39、3、针对现有技术中零部件定制化、造价高且结构复杂的问题，本技术在各模块设计上采用通用化、简洁化结构与常规零部件。破土模块选用螺旋式切削结构的破土器，压土模块采用圆台形镂空压土器，播种模块使用常规的播种管道与分流器，拢土模块通过螺旋输送杆与锥齿轮配合传动，且各模块中的电机、传感器等零部件均选用常规型号，无需定制特殊零部件。这种设计简化了装置整体结构，降低了零部件的定制成本与采购难度，同时也便于后续的维护与更换，解决了零部件定制化带来的高造价与结构复杂问题，提升了装置的经济性与实用性。

40、4、针对现有技术中缺乏对播种后土壤参数与薯类生长状态监测，难以保障作物良好发育的问题，本技术通过在智能模具内设置压力传感器与土壤墒情传感器，结合智能监测模块实现对土壤与作物生长状态的实时监测。传感器采集土壤压力、墒情等数据，经智能监测箱处理后传输至智能监测模块，本地控制面板实时显示数据并标注正常范围，云端管理平台进行数据可视化分析、智能预警与模具适配管理，农户可根据监测数据及时调整种植措施，进一步提升了播种作业的连续性与整体效率，满足规模化薯类种植的作业需求。