一种适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置

本发明涉及沙漠治理，具体涉及一种适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置。

背景技术：

1、草方格是风沙治理、沙丘固沙工程中应用最广泛的生态防护手段。其通过将秸秆、麦草等植物材料铺设于沙丘表面并压入沙层形成网格状固沙结构，能够有效减缓近地面风沙流速、固定流动沙丘、减少水土流失，是戈壁、沙漠、复杂沙丘区域光伏基地、荒漠道路防风固沙的核心工艺。传统人工铺设草方格劳动强度大、作业效率低，且扎设深度、方格尺寸难以统一，大面积沙丘治理工程中普遍采用机械化扎设设备替代人工，大幅提升草方格铺设施工效率与成型质量。

2、由于现有扎设装置地形适配能力差，缺乏无姿态自适应调节结构，导致坡面作业时压框与沙面贴合不均匀，无法在陡坡、凹凸沙丘坡面稳定操作，出现草方格压埋深浅不一的现象，且由于作业模式单一，无法实现十字交叉铺网：传统设备压框角度固定，仅能单向平行铺设单一层面草方格，无法完成垂直交叉铺设。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，以克服现有草方格扎设装置的缺陷。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，包括履带移动机构，所述履带移动机构的一侧通过机械臂传动机构传动连接有压框固定架，所述压框固定架的上方设有用于驱动压框主体的姿态调节机构，所述压框固定架和压框主体之间还设有浮动适应机构；

4、所述机械臂传动机构由第一臂段、第二臂段、第三臂段、液压伸缩套筒以及斗座构成，所述斗座与液压伸缩套筒的活塞内筒固定连接，所述压框固定架的四角部设有与斗座固定连接的加强拉筋；

5、所述姿态调节机构包括固定安装在斗座内的压框驱动气缸，所述压框驱动气缸的活塞杆固定连接有压框驱动座，所述压框驱动座固定安装在压框主体的内侧，所述压框驱动气缸外、位于斗座内固定安装有旋转壳体，所述旋转壳体的顶端固定安装有旋转驱动电机，所述旋转驱动电机的旋转轴穿过斗座的一端固定安装有压框旋转座，且所述压框旋转座固定安装在压框主体的内侧且与压框主体同心布置。

6、在一个实施方案中，所述斗座上还开设有用于避让压框驱动气缸活塞杆的避让槽，所述旋转壳体的底端固定安装有回转轴承，所述回转轴承其内圈与旋转驱动电机上旋转轴固定连接，外圈与旋转壳体固定连接，所述旋转驱动电机上旋转轴通过回转轴承转动布置在压框主体的中心处。

7、在一个实施方案中，所述旋转驱动电机上旋转轴位于旋转壳体中的一端固定安装有定位齿轮，所述旋转壳体中还滑动布置有与定位齿轮相啮合的定位销，所述旋转壳体中设有用于弹性驱动定位销的定位弹簧，所述定位弹簧的一端抵接于旋转壳体的内壁，另一端抵接于定位销的端面。

8、在一个实施方案中，所述压框主体包括横向压框板和穿设在横向压框板外的纵向压框板，横向压框板和纵向压框板呈田字格布局设置于压框固定架的下方，所述横向压框板和纵向压框板相互垂直并在水平面内形成四个独立的压埋区域，所述横向压框板沿装置的前进方向布置，所述纵向压框板沿与装置前进方向垂直的水平方向布置。

9、在一个实施方案中，所述横向压框板和纵向压框板的下方设置有若干均匀分布的锥形压齿，所述锥形压齿为锥形结构，所述锥形压齿用于插入沙面并对草料进行压埋固定。

10、在一个实施方案中，所述横向压框板和纵向压框板外还固定安装有浮动框，所述浮动框沿压框固定架的内轮廓布置，所述浮动框和压框固定架之间设有浮动间隙。

11、在一个实施方案中，所述浮动适应机构包括边突座和与边突座对应设置的浮动套筒，所述边突座和浮动套筒分别固定安装在压框固定架和浮动框的四角部，所述浮动套筒的底端固定安装有球头座，所述边突座上设有与浮动套筒铰接相连的球头连杆。

12、在一个实施方案中，所述浮动套筒内滑动布置有浮动杆，所述浮动杆外还套设有用于弹性驱动球头座的浮动弹簧，所述浮动杆的底端与球头座固定连接，所述浮动杆伸出浮动套筒的一端固定安装有位置传感器。

13、在一个实施方案中，所述第一臂段一端通过第一关节旋转轴与履带移动机构上底座连接板铰接，另一端通过第二关节旋转轴与第二臂段铰接，所述第一臂段的伺服驱动单元设置于履带移动机构与第一臂段的连接处，所述第一臂段上伺服驱动单元用于驱动第一臂段在垂直平面内进行俯仰运动；

14、所述第二臂段的一端通过第二关节旋转轴与第一臂段铰接，另一端通过第三关节旋转轴与第三臂段铰接，所述第二臂段上伺服驱动单元设置于第一臂段与第二臂段的连接处，所述第二臂段上伺服驱动单元用于驱动第二臂段在垂直平面内进行俯仰运动；

15、所述第三臂段的一端通过第四关节旋转轴与斗座铰接，另一端通过第五关节旋转轴与液压伸缩套筒上活塞外套筒铰接。

16、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

17、1）本发明通过履带移动机构搭配多段可俯仰伸缩的机械臂传动机构，可在陡坡、凹凸沙丘稳定停靠并远距离延伸作业，能大幅拓宽草方格机械化施工适用场景。

18、2）本发明通过浮动适应机构、位置传感器与压框驱动气缸形成闭环调节结构，作业时压框能够自适应沙丘起伏坡面，精准控制各处压埋深度。

19、3）本发明通过旋转驱动电机、定位齿轮与定位销配合实现压框主体90°精准换向锁止，可先后完成双向垂直压埋形成十字交叉草方格。

1.一种适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，其特征在于，包括履带移动机构（1）、机械臂传动机构（2）和压框固定架（3），所述履带移动机构（1）的一侧通过机械臂传动机构（2）传动连接压框固定架（3）；所述压框固定架（3）的上方设有用于驱动压框主体（5）的姿态调节机构（4），所述压框固定架（3）和压框主体（5）之间还设有浮动适应机构（6）；

2.根据权利要求1所述的适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，其特征在于，所述斗座（25）上还开设有用于避让压框驱动气缸（41）活塞杆的避让槽（251），所述旋转壳体（42）的底端固定安装有回转轴承（44），所述回转轴承（44）其内圈与旋转驱动电机（43）上旋转轴固定连接，外圈与旋转壳体（42）固定连接，所述旋转驱动电机（43）上旋转轴通过回转轴承（44）转动布置在压框主体（5）的中心处。

3.根据权利要求2所述的适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，其特征在于，所述旋转驱动电机（43）上旋转轴位于旋转壳体（42）中的一端固定安装有定位齿轮（432），所述旋转壳体（42）中还滑动布置有与定位齿轮（432）相啮合的定位销（45），所述旋转壳体（42）中设有用于弹性驱动定位销（45）的定位弹簧（46），所述定位弹簧（46）的一端抵接于旋转壳体（42）的内壁，另一端抵接于定位销（45）的端面。

4.根据权利要求1所述的适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，其特征在于，所述压框主体（5）包括横向压框板（51）和穿设在横向压框板（51）外的纵向压框板（52），横向压框板（51）和纵向压框板（52）呈田字格布局设置于压框固定架（3）的下方，所述横向压框板（51）和纵向压框板（52）相互垂直并在水平面内形成四个独立的压埋区域，所述横向压框板（51）沿装置的前进方向布置，所述纵向压框板（52）沿与装置前进方向垂直的水平方向布置。

5.根据权利要求4所述的适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，其特征在于，所述横向压框板（51）和纵向压框板（52）的下方设置有若干均匀分布的锥形压齿（53），所述锥形压齿（53）为锥形结构，所述锥形压齿（53）用于插入沙面并对草料进行压埋固定。

6.根据权利要求5所述的适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，其特征在于，所述横向压框板（51）和纵向压框板（52）外还固定安装有浮动框（54），所述浮动框（54）沿压框固定架（3）的内轮廓布置，所述浮动框（54）和压框固定架（3）之间设有浮动间隙。

7.根据权利要求1所述的适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，其特征在于，所述浮动适应机构（6）包括边突座（61）和与边突座（61）对应设置的浮动套筒（62），所述边突座（61）和浮动套筒（62）分别固定安装在压框固定架（3）和浮动框（54）的四角部，所述浮动套筒（62）的底端固定安装有球头座（621），所述边突座（61）上设有与浮动套筒（62）铰接相连的球头连杆（611）。

8.根据权利要求7所述的适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，其特征在于，所述浮动套筒（62）内滑动布置有浮动杆（63），所述浮动杆（63）外还套设有用于弹性驱动球头座（621）的浮动弹簧（64），所述浮动杆（63）的底端与球头座（621）固定连接，所述浮动杆（63）伸出浮动套筒（62）的一端固定安装有位置传感器（65）。

9.根据权利要求1所述的适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，其特征在于，所述第一臂段（21）一端通过第一关节旋转轴与履带移动机构（1）上底座连接板铰接，另一端通过第二关节旋转轴与第二臂段（22）铰接，所述第一臂段（21）的伺服驱动单元设置于履带移动机构（1）与第一臂段（21）的连接处，所述第一臂段（21）上伺服驱动单元用于驱动第一臂段（21）在垂直平面内进行俯仰运动。

10.根据权利要求9所述的适宜于复杂沙丘地形的草方格扎设机械装置，其特征在于，所述第二臂段（22）的一端通过第二关节旋转轴与第一臂段（21）铰接，另一端通过第三关节旋转轴与第三臂段（23）铰接，所述第二臂段（22）上伺服驱动单元设置于第一臂段（21）与第二臂段（22）的连接处，所述第二臂段（22）上伺服驱动单元用于驱动第二臂段（22）在垂直平面内进行俯仰运动；