一种土壤多参数检测小车的制作方法

1.本实用新型涉及土壤探测领域，特别是涉及一种土壤多参数检测小车。


背景技术：

2.在进行农业耕种时，我们往往需要知道这片土地是否肥沃，是否适合种植。而肥沃的土地中含有充足的氮磷钾元素，在植物生长过程中，这些元素需求量大，不可或缺。其中，氮元素是植物有机体内核酸、叶绿素还有蛋白质的组成元素之一，并且叶绿素a跟b也都是含氮的化合物。在众多实验中发现钾元素含量与植物新陈代谢的速率有关联。植物富含钾元素时不仅生长旺盛而且抗病能力等也有显著的增强。磷元素的含量在植物中有一定的要求。适量的磷元素能促进农作物的生长并增强耐寒、旱能力，但是量多了反而使得农作物生长缓慢、降低产量等。
3.目前，想要知道土地是否肥沃就需要测定土壤里的氮磷钾元素含量。目前测定氮磷钾含量的方法有以下5种，第一种：联合测定法；第二种：原子吸收光谱法；第三种：分光光度法；第四种：高氯酸
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硫酸快速消化，扩散定氮法；第五种：传感器地表速测法。
4.以上五种方法中前四种都需要在实验室对采集到的土壤样品进行分析，而第五种方法需要使用传感器进行实地移动测量，选择合适的测量地点，避开石块，确保传感器不会被硬物所阻挡即可，接着按照需要测量的深度挖掘土壤并将传感器的钢针插入土壤中进行测量；但是传统的移动测量方式为人工挖掘土壤测量，在测量时不仅会耗费大量的人力物力，而且测量速度慢，测量深度误差大，不能对土壤进行精确的多参数检测。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种土壤多参数检测小车，以解决上述现有技术存在的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种土壤多参数检测小车，包括小车，所述小车上方设置有工作平台，所述工作平台包括固定座，所述固定座上方横向设置有第一x轴轨道，所述第一x 轴轨道上滑动连接有第一y轴轨道，所述第一x轴轨道和所述第一y 轴轨道相互垂直布置；所述第一x轴轨道的一端固定设置有第一伺服电机，所述第一y轴轨道一端固定设置有第二伺服电机，所述第一y 轴轨道远离所述第二伺服电机的一端外侧固定连接有电钻，所述电钻位于所述小车外侧；所述小车上方靠近所述电钻一侧固定设置有第二 x轴轨道，所述第二x轴轨道上滑动连接有电动推杆，所述电动推杆下方固定连接有探测器，所述探测器与所述电钻位于所述小车同侧且二者位于同一直线上，所述探测器靠近所述小车端部布置，所述电钻靠近所述小车尾部布置；
7.所述小车包括车架、用于供小车转向的前轮和用于驱动小车的后轮，所述前轮转动连接有转向机构，所述后轮转动连接有差速驱动机构。
8.优选的，所述第一x轴轨道固定设置在所述固定座远离所述车架的端部一侧，所述第一x轴轨道内部转动连接有第二丝杠，所述第二丝杠传动设置有第二丝杠螺母，所述第二
丝杠的端部与所述第一伺服电机固定连接；所述第一y轴轨道内部转动连接有第一丝杠，所述第一丝杠上固定设置有第一丝杠螺母；所述第一y轴轨道与所述第一x 轴轨道之间设置有双向固定架，所述双向固定架一侧与所述第一x轴轨道滑动连接并与所述第二丝杠螺母固定连接，所述双向固定架另一侧与所述第一y轴轨道滑动连接，并与所述第一丝杠螺母固定连接。
9.优选的，所述第一y轴轨道下端固定设置有电钻夹具，所述电钻夹具与所述电钻固定连接，所述电钻可拆卸连接有钻头。
10.优选的，所述第二x轴轨道内部设置有第三丝杠，所述第三丝杠上传动连接有第三丝杠螺母；所述第二x轴轨道上滑动连接有滑块夹具，所述第二x轴轨道一侧设置有直线电机，所述滑块夹具与所述第三丝杠螺母固定连接；所述滑块夹具远离所述第二x轴轨道一端与所述电动推杆固定连接。
11.优选的，所述转向机构包括与所述车架下方固定连接的转向电机，所述转向电机的输出轴上设置有齿轮，所述齿轮啮合有齿条，所述齿条的两端分别铰接有两组拐臂，两个所述前轮与两组所述拐臂分别转动连接，两组所述拐臂远离所述齿条的一端铰接有一组连杆。
12.优选的，所述固定座设置在所述车架中部，所述固定座与所述车架螺栓连接，所述车架的两端部均设置有保护杠，所述前轮和所述后轮均位于所述保护杠之间。
13.优选的，所述差速驱动机构包括驱动电机和差速器，所述差速器固定设置在所述驱动电机的的一侧，所述驱动电机的输出轴与所述差速器传动连接。
14.优选的，所述车架下方中部设置有电源和控制系统，所述电源和所述控制系统分别与所述第一伺服电机、所述第二伺服电机电机、所述直线电机、所述电动推杆、所述驱动电机、所述转向电机、所述探测器以及所述电钻电性连接。
15.本实用新型公开了以下技术效果：
16.(1)本实用新型通过将探测器和钻头设置在同一侧的同一直线位置上，保证钻头在钻开土壤时，探测器可以及时的伸入探测，提高探测的精度，加快探测的效率；探测器和钻头可以实现上下左右不同方向的移动，有利于改变探测深度，加快探测效率，有利于对不同的土壤实现不同深度的检测，以及对同一片土壤不同间距的检测，提高检测的灵活性；
17.(2)本实用新型的小车在前轮加装有转向系统，而且在后轮设置有差速驱动系统，便于小车在行驶的过程中改变路线，躲避障碍物，而且对于在土壤中工作的小车，差速驱动系统还可以防止小车陷坑打滑，有利于实现小车的灵活性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型结构示意图；
20.图2为本实用新型后视图；
21.图3为本实用新型第一y轴轨道结构示意图；
22.图4为本实用新型第一x轴轨道结构示意图；
23.图5为本实用新型探测器结构示意图；
24.图6为本实用新型转向机构结构示意图
25.其中：1、车架；2、固定座；3、第一x轴轨道；4、第一y轴轨道；5、第二伺服电机；6、第一伺服电机；7、电钻；8、钻头；9、后轮；10、电源；11、探测器；12、电动推杆；13、前轮；14、保护杠；15、滑块夹具；16、第二x轴轨道；17、双向固定架；18、差速器；19、驱动电机；20、电钻夹具；21、第一丝杠；22、第一丝杠螺母；23、第二丝杠；24、第二丝杠螺母；25、齿条；26、拐臂；27、连杆；28、转向电机。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
28.参照图1-6，本实用新型提供一种土壤多参数检测小车，包括小车，小车上方设置有工作平台，工作平台包括固定座2，固定座2设置在车架1中部，固定座2与车架1螺栓连接，车架1的两端部均设置有保护杠14，前轮13和后轮9均位于保护杠14之间，固定座2 上方横向设置有第一x轴轨道3，第一x轴轨道3上滑动连接有第一 y轴轨道4，第一x轴轨道3和第一y轴轨道4相互垂直布置；第一 x轴轨道3的一端设置有固定设置有第一伺服电机6，第一y轴轨道 4一端固定设置有第二伺服电机5，第一y轴轨道4远离第二伺服电机5的一端外侧固定连接有电钻7，第一y轴轨道4下端固定设置有电钻夹具20，电钻夹具20与电钻7固定连接，电钻7可拆卸连接有钻头8，电钻7位于小车外侧；第一x轴轨道3固定设置在固定座2 远离车架1的端部一侧，第一x轴轨道3内部转动连接有第二丝杠 23，第二丝杠23传动设置有第二丝杠螺母24，第二丝杠23的端部与第一伺服电机6固定连接；第一y轴轨道4内部转动连接有第一丝杠21，第一丝杠21上固定设置有第一丝杠螺母22；第一y轴轨道4 与第一x轴轨道3之间设置有双向固定架17，双向固定架17一侧与第一x轴轨道3滑动连接并与第二丝杠螺母24固定连接，双向固定架17另一侧与第一y轴轨道4滑动连接，并与第一丝杠螺母22固定连接。钻头8的主要作用是为检测器探测土壤提供足够的深度；600w 的电钻7的穿破能力就已经强到可以钻开13mm的钢材、13mm的铝材还有30mm的木材。因此决定选用功率为600w，重量在1.65千克的钻头8来进行钻土的任务；电钻7的空载转速达到0～2600转每分钟，但在极高的转速下会产生较大的抖动，因而需要设计一个够稳定的装置来夹持它。设计电钻7平台(固定座2、第一x轴轨道3和第一y轴轨道4)时考虑保证一定的自由度，在小车作业时尽可能不妨碍小车其他功能的完成又能完成自己应有的功能；因此在车体的车顶设计安装了固定座2、第一x轴轨道3和第一y轴轨道4实现电钻7 能够进行一定位置的平移，采用m6、8.8级的螺栓作为小车与钻头8 部分的联接。保证钻头8部分不会因为抖动影响精度和作业效率。作业中的小车是在不断进行移动的，电钻7只有在小车停止移动的时候才开始工作。为避免小车与电钻7在相互独立工作时彼此被影响到，让电钻7在小车的侧边能够往小车中间与小车的
一边移动来给其他的装置腾出可以作业的空间，抬高跟下沉是这个机构必须完成的功能，实现这个功能的目的是让钻头8能够抬高到一定水平让钻头8避免与路面发生摩擦碰撞造成不必要的麻烦。而让钻头8下沉的目的是让其从泥土表面开始作业然后随着钻头8的下沉挖掘泥土到一定的深度；因此，通过第一x轴轨道3和第y轴轨道相互配合能够实现电钻7在垂直平面内部的任意方向的移动，保证电钻7可以根据探测需要随意改变角度和方向，而且通过两个轨道分别实现不同的水平移动，因此在方向转换时更加快速；其次，固定座2可以对电钻7起到有效地稳定作用，减小电钻7在工作时的振动，提高给土壤钻洞的高效性。
29.小车上方靠近电钻7一侧固定设置有第二x轴轨道16，第二x 轴轨道16上滑动连接有电动推杆12，电动推杆12下方固定连接有探测器11，探测器11与电钻7位于小车同侧且二者位于同一直线上，探测器11靠近小车端部布置，电钻7靠近小车尾部布置；第二x轴轨道16内部设置有第三丝杠，第三丝杠上传动连接有第三丝杠螺母；第二x轴轨道16上滑动连接有滑块夹具15，第二x轴轨道16一侧设置有直线电机29，滑块夹具15与第三丝杠螺母固定连接；滑块夹具15远离第二x轴轨道16一端与电动推杆12固定连接；探测器11 与电钻7一样置于小车的顶部，而它放置在与电钻7相同的小车顶部左侧方位。这样能方便电钻7掘开土壤后，探测器11进行下一步的工作。探测器11与钻头8的移动机构相似，都是分xy两个轴在移动。第二x轴轨道放在车顶部的最左端，紧贴车身侧壁。滑块夹具15在第二x轴上的运行轨道能够让探测器11在前、后两个车轮之间的位置移动，既可以避开钻头8的移动又可以与钻头8在不同时刻但同一位置作业。另一个y轴轨道则作为垂直地面的移动轨道，在移动方面，此机构选用直线电机来实现机构的x轴移动，用电动推杆12实现机构的y轴移动。进行土壤检测作业时，先进行x轴横向移动再进行y 轴纵向移动后将探测器11插入土壤进行土壤成分分析。
30.小车包括车架1、用于供小车转向的前轮13和用于驱动小车的后轮9，前轮13转动连接有转向机构，后轮9转动连接有差速驱动机构，差速驱动机构包括驱动电机19和差速器18；转向机构包括与车架1下方固定连接的转向电机28，转向电机28的输出轴上设置有齿轮，齿轮啮合有齿条25，齿条25的两端分别铰接有两组拐臂26，两个前轮13与两组拐臂26分别转动连接，两组拐臂26远离齿条25 的一端铰接有一组连杆27。小车主要负责带动钻头8机构以及探测器11运动，小车动力选择上，在前轮13进行转向的时候需要动力才能让前轮13进行转向，所以在这里需要转向电机28进行转向驱动。因而为前轮13提供转向功能的电机200w伺服电机(为了在转动时提供较大的扭矩，此处的电机需要装个1：64的减速器配合使用)，而后轮9则带有差速器18的500w驱动电机19(小车在转弯行驶过程中内外轮的行驶路程不同，为了避免内轮打滑甚至发生翻车差速器 18的配置必不可少)；通过小车带动整个检测装置进行移动，能够灵活的躲开障碍物，而且保护杠14还可以保护车轮，小车不仅能够带动检测机构实现平稳的运行，而且还可以在检测时起到稳定的作用；前轮13和后轮9相互配合，保证小车不会发生陷坑打滑的情况，提高装置的实用性。
31.车架1下方中部设置有电源10和控制系统，电源10和控制系统分别与第一伺服电机6、第二伺服电机5、直线电机29、电动推杆12、驱动电机19、转向电机28、探测器11以及电钻7电性连接；电源 10及控制系统设置在小车中部，不仅能够使小车的重心稳定在车架1 下方中部，而且还可以对小车各个用电部件之间进行供电，方便快捷，而且电源10设在小车中部还有利于减小电源10对各个部件之间的输电距离。
32.工作过程：首先，将小车放置到需要检测的位置旁，启动电源 10驱动电机驱动后轮9转动带动小车前进，遇到需要转弯地地方，转向电机28启动，通过齿轮和齿条25啮合，根据阿克曼转向远离将前轮13左转或者右转，转动需要的角度后继续前进即可；到达目标位置后，小车停止移动，开始启动小车上方的工作平台，用第一伺服电机6将第一y轴轨道4上和电钻7从小车的左后上方平移到小车的左部中上方，接着用第二伺服电机5控制电钻7沿着第一y轴轨道4 下移到贴近土壤地面的位置，开启电钻7并将电钻7缓慢下移，待电钻7挖到预设的深度后，关闭电钻7并按照原来的路线将电钻7复位到小车的作后上方；然后将启动直线电机，将控制器沿第二x轴轨道 16横向移动到校车的左部中间位置，用电动推杆12将探测器11垂直插入到待测土壤中进行检测，检测数据出来后，按照原来的轨迹将探测器11复位到原来的位置即可。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
34.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。