一种基于种子带的耕种装置及其耕种控制方法

1.本发明涉及农业设备领域，具体地说，涉及一种基于种子带的耕种装置及其耕种控制方法。


背景技术：

2.种子带，又称为种子绳，与以往的人工播种不同的是，其将农作物的种子置于由可降解材料所编织成的带绳中，在利用直播耕种装置将种子与带绳一同埋设到地里，以能更好地实现对株距等作业参数进行更好控制，且播种效率高，并降低人工作业量。在利用种子带进行种子直播作业时，需基于直播耕种装置；对于直播耕种装置而言，其结构根据不同作业对象与作业环境做出对应地改进，但通常都会包括种带供料盘及压带轮。其中，种带供料盘用于以缠带方式存放种子带，并在外力驱动下而将种子带放落至种子沟内；而压带轮用于在种子带被放落至其下方时，将在种子沟位置处将种子带压入土内，从而实现种子的直播耕种。
3.直播耕种装置的一种具体结构如公开号为cn110915379a的专利文献所公开的设备，且其在种带供料盘与压带轮的基础上，在压带轮的下游侧布设断绳结构，而用于在播种结束时将种子带切断，及在种带供料盘与压带轮之间布设播放导向装置，而用于对种子带的行走路径进行导向约束；此外，为了更好地进行直播作业，在压带轮的前方侧布设整平机构与开沟机构，用于对待耕种土地进行预平整处理与预开种子沟处理。
4.上述基于种子带的直播耕种装置在播种作业过程中，利用压带轮对种子带的紧压作用，而驱使种带供料轮根据需要进行实时放带，从而能够很好地实现种子直播目的，以提高种子直播作业效率。但是，该直播耕种装置在播种作业过程中仍存在以下问题：在每次直播作业前需人工将种子带拉到压带轮的下方侧，导致放线效率较低。此外，在种子直播作业过程中，需不断地更换作业区域，即需要不断地切断种子带及抬起压带轮，虽然其种子带切断区域位于压带轮的下游侧，但是多余长度通常较短或者由于地面沟壑而导致种子带难以更好地压入压带轮，通常在继续作业时需人工进行放种子带才能继续作业。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提供一种基于结构改进的耕种装置的直播耕种方法，以减少在种子带的直播作业过程中人工作业量；
6.本发明的主要目的是提供一种适于使用上述直播耕种方法的耕种装置。
7.为了实现上述主要目的，本发明提供的耕种装置的耕种控制方法基于种子带，该耕种装置包括行驶设备及搭载在行驶设备上的种带供料轮与压带轮；该耕种控制方法包括以下步骤：
8.放线步骤，控制进给驱动器驱使搭载在行驶设备上的进给驱动轮对正转，而带动夹持在进给驱动轮对之间的种子带下移，以拉动缠绕于种带供料轮上的种子带下落，至进给驱动轮对的旋转转数超过预设值而使超过预定长度的种子带段落放于地面上，且使种子
带段位于种子沟内；再控制夹紧驱动器驱使进给驱动轮对张开而释放对种子带的输送夹持；
9.播种步骤，控制行驶设备前行，而驱使压带轮沿种子沟前行，以压住种子带段，并带动种带供料轮被动地按需供料；在压带轮的轮面上，朝外凸起地布设有多条压带凸棱；且在播种的过程中，张紧地位于压带轮与进给驱动轮对之间的张紧带段，始终保持与一个以上的压带凸棱的棱角抵压接触；
10.断线步骤，控制夹紧驱动器驱使进给驱动轮对夹紧，而恢复对种子带的夹持，并使种子带的下行速度小于压带轮的行进速度；再控制行驶设备继续前行驶预定距离，而拉断种子带。
11.在上述技术方案中，与现有技术方案相比，本耕种控制方法基于在种带供料轮与压带轮之间所布设的进给驱动轮对，以在耕种过程中，可以基于该进给驱动轮对夹紧种子带而驱使其下放至种子沟内，有效省去每次直播作业前的人工拖拉种子带所带来的作业量；并在直播作业过程中可张开该进给驱动轮对，以利用压带轮前行所拖拉种子带而使带动种带供料轮被动地按需供料，保持原本所存在的优点。此外，在完成一次播种至的断带过程，仅需使种子带的下行速度小于压带轮的行进线速度，就能基于压带凸棱的棱角处压强相对进给驱动轮对较大而使种子带优先在棱角断裂的工作原理，从而省去了现有断绳结构，且有效地确保断带位置位于进给驱动轮对的下方侧，无需在转场作业过程中需人工重新进行放料作业。
12.具体的方案为在断线步骤中，在控制行驶设备往前行驶预定距离后，控制升降机构抬起压带轮，至压带轮抬离地面。该技术方案能有效地避免压带轮触碰地面高凸起处。
13.优选的方案为使种子带的下行速度小于压带轮的行进速度的步骤包括：控制进给驱动器驱使进给驱动轮对反转或停转。该技术方案能够加速对种子带的切断操作。
14.优选的方案为种带供料轮通过第一安装支架搭载在行驶设备上；压带轮通过第二安装支架搭载在行驶设备上；在行驶设备上搭载有第三安装支架，且在第三安装支架上可滑动地安装有滑动支架，进给驱动轮对包括可转动地安装在第三支架上的主动轮及可转动地安装在滑动支架上的从动轮，进给驱动器用于驱使主动轮转动；夹紧驱动器用于驱使滑动支架相对第三安装支架沿夹持方向往复移动，以使安装在滑动支架上的从动轮靠近或远离与之配对的主动轮，而使进给驱动轮对位于二者之间的种子带进行夹紧或释放。
15.更优选的方案为多个并排布置的主动轮安装在第三安装支架上，且在相邻两个主动轮之间经由齿轮传动机构或带传动机构传动连接；进给驱动器用于驱使一个主动轮进行转动；使种子带的下行速度小于压带轮的行进速度的步骤包括控制进给驱动器驱使进给驱动轮对停转。该技术方案能基于多个主动轮之间的传动所产生的阻力，而能无需电机施加外力就可以实现断带过程，从而有效减少对电机及其反转控制方法的需求。
16.优选的方案为沿压带轮的旋转轴向，压带轮的轮面中部内凹地形成有限位环槽，限位环槽的槽宽大于等于种子带的带宽的两倍；位于限位环槽的两侧，压带轮的轮面凸起地形成有抓地凸条；多条压带凸棱凸起地布设在限位环槽内，且沿压带轮的周向间隔布置；每条压带凸棱均沿压带轮的旋转轴向延伸布置。该技术方案基于限位环槽，而能有效实现对压带轮对种子带的压带成功率。
17.为了实现上述另一目的，本发明提供的耕种装置包括行驶设备及搭载在行驶设备
上的种子带放线装置与压带轮机构；种子带放线装置包括第一安装支架与种带供料轮，第一安装支架搭载在行驶设备上，种带供料轮可转动地安装在第一安装支架上；压带轮机构包括第二安装支架与压带轮，第二安装支架搭载在行驶设备上，压带轮可转动地安装在第二安装支架上；在行驶设备上搭载有放带进程控制机构，放带进程控制机构包括第三安装支架、进给驱动轮对、进给驱动器、夹紧驱动器及可移动地安装在第三安装支架上的滑动支架；第三安装支架搭载在行驶设备上，进给驱动轮对包括可转动地安装在第三支架上的主动轮及可转动地安装在滑动支架上的从动轮，进给驱动器用于驱使主动轮转动；夹紧驱动器用于驱使滑动支架相对第三安装支架沿夹持方向往复移动，以使安装在滑动支架上的从动轮靠近或远离与之配对的主动轮，而使进给驱动轮对位于二者之间的种子带进行夹紧或释放；在压带轮的轮面上，朝外凸起地布设有多条压带凸棱；多条压带凸棱沿压带轮的周向间隔布置，且每条压带凸棱均沿压带轮的旋转轴向延伸布置；张紧地位于压带轮与进给驱动轮对之间的种子带段，始终保持与一个以上的压带凸棱的棱角抵压接触。
18.具体的方案为多个并排布置的主动轮安装在第三安装支架上，且在相邻两个主动轮之间经由齿轮传动机构或带传动机构传动连接；进给驱动器用于驱使一个主动轮进行转动。
19.优选的方案为沿压带轮的旋转轴向，压带轮的轮面中部内凹地形成有限位环槽，限位环槽的槽宽大于等于种子带的带宽的两倍；位于限位环槽的两侧，压带轮的轮面凸起地形成有抓地凸条；多条压带凸棱凸起地布设在限位环槽内。
20.优选的方案为第三安装支架通过第一安装支架而间接地搭载在行驶设备上。
21.优选的方案为在第一安装支架上布设有放带导向装置，而用于对种子带的行走路径进行导向约束；放带导向装置为轴向研究竖向布置的圆柱弹簧。该技术方案充分利用弹簧的弹性恢复力而提供对种子带的导向效果的同时，更好地适配于种带供料的轴向上不同位置处的种子带的下放导向操作。
22.进一步的方案为，沿种子带的行进方向，在进给驱动轮对的上游侧与下游侧各布设有一个由圆柱弹簧所构建的放带导向装置，且位于上游侧的圆柱弹簧邻近进给驱动轮对的端部固定，而位于下游侧的圆柱弹簧邻近进给驱动轮对的端部固定。
23.更进一步的方案为自上而下，种带供料轮、上游侧圆柱弹簧、进给驱动轮对及下游侧圆柱弹簧依序布置，且下游侧圆柱弹簧与上游侧圆柱弹簧的轴向均沿垂向布置，即下游侧圆柱弹簧的上端部固定而下端部自由，而上游侧圆柱弹簧的下端部固定而上端部自由。
附图说明
24.图1为本发明实施例1中耕种装置在略去行驶设备等其他常规机构之后的立体图；
25.图2为本发明实施例1中耕种装置在略去行驶设备等其他常规机构之后的结构示意图，且使从动轮与主动轮分离显示，图中仅保留了一组压带轮单元；
26.图3为本发明实施例1中滑动支架、从动轮及夹紧驱动器的结构示意图；
27.图4为图1中的a局部放大图；
28.图5为图2中的b局部放大图；
29.图6为本发明实施例1的直播耕种过程示意图；
30.图7为本发明实施例2中压带轮的结构示意图；
31.图8为本发明实施例3中种带供料轮、上游侧圆柱弹簧、进给驱动轮对及下游侧圆柱弹簧的相对布设位置示意图；
32.图9为本发明实施例中耕种控制方法的工作流程图；
33.图10为本发明实施例4中的种带导引装置的结构示意图；
34.图11为本发明实施例4中的种带导引装置在区别于图10 中所示视角下的结构示意图。
具体实施方式
35.以下结合实施例及其附图对本发明作进一步的说明。
36.本发明的主要构思是对现有基于种子带的直播耕种装置的结构进行改进，具体为增设放带进程控制机构，并基于此而对其作业过程的耕种控制方法进行改进，以在提高种子带放线效率的同时，可取消断带机构，从而能有效地减少在种子带的直播作业过程中人工作业量；基于此，对于行驶设备、整平机构及开沟机构等其他功能单元的结构，参照现有产品的结构进行设计及配置，并不局限于下述实施例的结构。
37.实施例1
38.本发明耕种装置基于种子带进行农作物种子的直播耕种，例如对水稻种子进行直播耕种；如图1所示，该耕种装置包括行驶设备及搭载在该行驶设备上的种子带放线装置1、放带进程控制机构2、放带导向装置3与压带轮机构4。此外，本耕种装置可以根据需要而在同一行驶设备上添设可由搭载整平机构与开沟机构等功能单元，也可与搭载在其他行驶设备上的这些功能机构配合而完成种子的直播耕种。在本实施例中，将多个功能单元并排布置地布设在同一行驶设备上，该功能单元至少包括前述种子带放线装置1、放带进程控制机构2、放带导向装置3与压带轮机构4，以提高工作效率，对于这些功能单元的具体数量以及相邻两者在横向上间距根据实际需要进行设置，并不局限于该实施例中的六组功能单元。
39.参见图1至图6，种子带放线装置1包括第一安装支架10与种带供料轮11；其中，第一安装支架11搭载在前述行驶设备上，且种带供料轮11通过转轴12而可转动地安装在第一安装支架10上；种带供料轮11用于以绕线方式存放种子带，其可拆卸地安装在第一安装支架上。
40.压带轮机构4包括第二安装支架40与压带轮5，第二安装支架 40搭载在前述行驶设备上；其中，压带轮5通过转轴41而可转动地安装在第二安装支架40上。如图2所示结构，在压带轮5的轮面 50上，朝外凸起地布设有多条压带凸棱51；该多条压带凸棱51沿压带轮5的周向间隔布置，具体为均匀布置地布设在压带轮5的周面上，即相邻两条相对转轴41的轴线的圆心角相等，每条压带凸棱 51的长度方向均沿压带轮5的旋转轴向延伸布置。
41.放带进程控制机构2包括第三安装支架20、进给驱动轮对6、进给驱动器21、夹紧驱动器22及可移动地安装在第三安装支架20 上的滑动支架23。其中，第三安装支架20搭载在前述行驶设备上，进给驱动轮对6包括通过传动轴60可转动地安装在第三支架20上的主动轮61，及通过转轴62而可转动地安装在滑动支架23上的从动轮63。
42.在本实施例中，第一安装支架10、第二安装支架40、第三安装支架20与滑动支架23均采用型材进行构建；而进给驱动器21采用旋转电机进行构建，而夹紧驱动器22采用直线位移输出装置进行构建，具体为采用旋转驱动电机220与丝杆螺母机构221配合实现直线位
移的输出，也可以采用旋转驱动电机与带转换机构配合而实现。
43.在本实施例中，第三安装支架20采用相互平行布设的型材支架 24与型材支架25进行构建，并在二者间采用沿横向布设的型材连杆26进行固定连，滑动支架23通过导轨滑块机构而可沿其长度方向往复移动地安装在型材支架25上；六个从动轮63通过转轴62而可自由转动地安装在滑动支架23，且沿滑动支架23的长度方向均匀布设。六根传动轴60可转动地安装在型材支架24上，而六个从动轮61对应地固定安装在传动轴60上，即通过传动轴60而可自由转动地安装在滑动支架23；并在每根传动轴60上同轴地固定有带轮64与带轮65，并在位于相邻两根传动轴60上的等径带轮间通过传动带66进行传动连接，并在第一个传动轴60上的一个带轮与进给驱动器21通过传动带69传动连接。即进给驱动器21用于驱使六个主动轮61同步转动。此外，也可采用同步带或链轮机构进行传动，即多个并排布置的主动轮61安装在第三安装支架60上，且在相邻两个主动轮61之间经由齿轮传动机构或带传动机构传动连接，从而可利用进给驱动器21驱使一个主动轮进行转动，进而带动所有主动轮21同步转动，从而可以在电机停机过程中，利用传动机构之间的摩擦力等而实现进给驱动轮对6的停止转动，从而可对种子带施加一定的拉力，具体为可利用该拉力拉断种子带而实现对其断带操作。
44.夹紧驱动器22用于驱使滑动支架23相对第三安装支架20沿夹持方向往复移动，以使安装在滑动支架23上的六个从动轮63同步地靠近或远离与之配对的主动轮61，而使进给驱动轮对6位于二者之间的种子带01进行夹紧或释放。
45.为了能实现压带轮5的升降控制，将第二安装支架40的上端部通过摆动轴45而可摆动地安装在第三安装支架20上，具体为可摆动地安装在型材支架24上，并通过摆动驱动器驱使第二安装支架 40绕摆动轴45的轴线摆动，从而抬高或下压压带轮5，以控制该压带轮与种子沟的沟底面之间的间距，该摆动驱动器具体可采用旋转电机进行构建。
46.如图1、图2及图6所示，在第一安装支架10上布设有放带导向装置3，可以采用导管等进行构建，以用于对种子带01的行走路径进行导向约束，在本实施例中具体采用轴向沿竖向布置的圆柱弹簧构建放带导向装置，即该圆柱弹簧的簧圈30的轴向沿垂下布置，且其上端部31固定安装在第一安装支架10上。
47.如图9所示，在本实施例中，耕种控制方法包括以下放线步骤 s1、播种步骤s2及断线步骤s3，具体过程如下：
48.放线步骤s1，控制进给驱动器21驱使搭载在行驶设备上的进给驱动轮对6正转，而带动夹持在进给驱动轮对6之间的种子带01 下移，以拉动缠绕于种带供料轮11上的种子带01下落，至进给驱动轮对6的旋转转数超过预设值，而使超过预定长度的种子带段落放于地面上，且使接触地面的部分种子带段位于种子沟内；再控制夹紧驱动器22驱使进给驱动轮对6张开而释放对种子带01的输送夹持。
49.在该步骤中，先人工下拉种子带01至下端部伸入处于张开状态的进给驱动轮对6，再开启设备而控制夹紧驱动器22驱使进给驱动轮对6夹紧，从而可利用两个驱动轮之间的夹紧力，从而对种子带 01施加朝下的拉力。
50.根据进给驱动轮对6与地面上的种子沟之间的间距，将前述预设值设置成，能够确保种子带有预定长度以上的种子带段位于种子沟内。
51.播种步骤s2，控制行驶设备前行，而驱使压带轮5沿种子沟前行，以压住种子带段，
并带动种带供料轮11被动地按需供料；如图 6所示，并使在播种的过程中，张紧地位于压带轮5与进给驱动轮对6之间的张紧带段02，始终保持与一个以上的压带凸棱51的棱角抵压接触。
52.在该步骤中，由于在种子带的直播过程中，进给驱动轮对6始终保持为张开状态，从而能利用压带轮5的压紧拉力而驱使种带供料轮11供料，与现有技术一样，保持为按序供料，且无需在种带供料轮11上布设供给驱动设备。
53.断线步骤s3，控制夹紧驱动器22驱使进给驱动轮对6夹紧，而恢复对种子带01的夹持，并通过控制进给驱动轮对6的转速使种子带01的下行速度小于压带轮5的行进速度，从而使张紧带段02 承受拉力，且随前行距离越多而越大，当二者之间拉力超过阈值将拉断张紧带段02；即可通过控制行驶设备继续前行驶预定距离，而拉断种子带。
54.在该步骤中，张紧地位于压带轮5与进给驱动轮对6之间的种子带段，即张紧带段02，始终保持与一个以上的压带凸棱51的棱角抵压接触，从而在该棱角处的压力大于其他位置处，从而可有效确保种子带的拉短位置位于此棱角处，为了提高拉断效率，将该棱角磨成较为锋利状态，以更好地拉断种子带，对于锋利程度根据接触土壤破损程度及种子带拉断力阈值大小进行具体设置。
55.其中，基于使种子带的下行速度小于压带轮的行进速度的步骤具体为控制进给驱动器驱使进给驱动轮对反转或停转，从而加快种子带拉断的进程。
56.在控制行驶设备往前行驶预定距离后，即达到拉断种子带的距离之后，控制升降机构抬起压带轮5，至其抬离地面，再换场至其他位置区域处进行种子直播操作，并在重复上述放线步骤s1、播种步骤s2及断带步骤s3，进而可进行新一轮的种子直播耕作。
57.实施例2
58.作为对本发明实施例2的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明，具体为对压带轮的结构进行改进，以提高对种子带的压线效率。
59.如图7所示，沿压带轮5的旋转轴向，压带轮5的轮面50中部内凹地形成有限位环槽55，限位环槽55的槽宽大于等于种子带的带宽的两倍，通常为轮宽的三分之一左右；且位于限位环槽55的两侧，压带轮的轮面凸起地形成有抓地凸条56，而将上述实施例1中的多条压带凸棱51凸起地布设在限位环槽55内，以能在该处完成种子带的拉断处理效果。
60.实施例3
61.作为对本发明实施例3的说明，以下仅对与上述实施例1或实施例2的不同之处进行说明。
62.如图8所示，更进一步的方案为自上而下，种带供料轮11、上游侧圆柱弹簧81、进给驱动轮对6及下游侧圆柱弹簧82依序布置，且下游侧圆柱弹簧82与上游侧圆柱弹簧81的轴向均沿垂向布置，即它们簧圈的轴向沿垂向布置，且将下游侧圆柱弹簧82的上端部固定而下端部自由，而上游侧圆柱弹簧81的下端部固定而上端部自由，从而能够更好地对种子带的下行过程进行弹性偏移导向。
63.实施例4
64.作为对本发明实施例4的说明，以下仅对与上述实施例3 中的不同之处进行说明，具体为放带进程控制机构采用与上述实施例中的驱动轮不同的结构。
65.具体为将图8中所示的下游侧圆柱弹簧82替换成参见图10及图11中所示的板型种
子带导引装置9，该种子带导引装置9由一块金属板体，具体采用不锈钢板经折弯而成，包固连安装部90、支撑板部91及为燕尾状结构的弹性卡持部92，固连安装部90用于将板型种子带导引装置9固定安装至设备上；该弹性卡持部92包括折弯成v型结构的导向翼部93与导向翼部94，且导向翼部93与导向翼部94的根部连接于开口板环95的开口边上，该开口板环95的圆心角大于180度，而具有为缩口状的卡口950，从而利用导向翼部93 与导向翼部94能将引导而卡入卡口950，从而卡持在开口板环95 的环腔内。
66.基于上述板型种子带导引装置9，从而在工作过程中，能解决断带操作过程中由于种子带出现弹性回缩问题，无法再次主动的进入下游侧圆柱弹簧82内，而该板型种子带导引装置9能有效借助紧拉的种子带的弹性力而自动地卡入卡口950，以在后续非直线播种过程中有效保持种子带与压带轮的良好保持的问题。