一种多树采胶的位移控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多树采胶的位移控制系统，属于机械采胶技术领域，包括:行走轨道固定于多颗树株之间；行走机构；位移机构，设置于行走机构上并与其同步移动；采胶器；树围检测器用以检测树株直径；位置传感器，被触发时且所述树围检测器能够检测树株直径；距离检测器与采胶器同步移动，所述距离检测器用于检测所述采胶器与树表的距离；后台控制器，接收所述树围检测器和所述距离检测器的检测数据并控制位移机构将所述采胶器移动至指定位置。采用悬空轨道式的结构，实现多颗橡胶树之间采胶的位移控制，消除地形的影响，并且能够实现一机多树的采胶管理；通过位移的精确控制降低采胶对橡胶树损伤，降低橡胶树中断产胶、质量下降、寿命降低等风险。

【技术实现步骤摘要】
一种多树采胶的位移控制系统
本专利技术涉及一种多树采胶的位移控制系统，属于机械采胶

技术介绍
天然橡胶是从橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物，是国家重要战略物资；天然橡胶因其优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性，日常生活中、交通运输、工业、农业、航工航天等领域都具有广泛用途。现有的橡胶采集仍然是通过人工使用传统割胶刀（如公开号CN205213638U公开的装置）割胶采集，在橡胶树上切割出螺旋形的割胶线，利用胶杯收集割胶线流出的橡胶。但目前，天胶价格持续低迷，胶工收入低，导致胶工大量流失。同时由于割胶作业黑白颠倒，环境恶劣，技术要求高，劳动强度大，传统胶刀培训时间长、难学会，割不好等因素导致年青人更不愿割胶，加剧了胶工老龄化。另一方面人工割胶的方式容易对橡胶树造成较大的创伤，在其持续的割胶死皮处容易发生生理失调，即出现所谓的“褐皮病”，因而影响橡胶的寿命同时导致树株产胶中断。以上种种原因，形成了现今胶工严重缺乏的局面，导致至少60%的胶园被弃割。近几年，行业内也在不断探索自动化割胶工具以解决目前采胶的困境，但由于割胶作业的特殊性，旧胶线割缠绕机器，机械切割碎屑污染胶水，无法阴刀割胶等等技术问题始终无法解决，这导致采胶机械化是世界性难题，过去40年关键技术研究一直未突破。诸如公开号CN110558198A、CN108243896A、CN210298832U等现有技术公开的方案，都无法解决上述问题，尤其是切割碎屑污染胶水这一技术难题，机械化的割胶刀始终难以满足采胶技术指标要求。而申请人研发的手持往复式割胶设备（公开号CN208480406U、CN208480405U等）虽然解决上了上述技术问题，但始终是需要人工持握，依然无法解决胶工短缺、胶园弃割的问题。现有技术的全自动采胶设备，诸如公开号CN110720374A、CN110696008A的割胶设备基本是以“一机一树”的对应关系构思的，以上构思看似解决了问题，但在实际中根本无法得到实现，原因在于：规范的胶园每亩橡胶树种植33株，民营胶园通常超规范种植可达每亩50~60株左右，一般胶园面积在百亩，最小的也有20亩，国内三大植胶区共有胶园面积1700万亩。通过以上数据可以发现，“一机一树”对设备需求量大到惊人，架设、维护成本远高于胶园收益，看似美好确无法解决问题。另一方面，“一机一树”的设备沉重，且割线位置固定，其持续的割胶死皮处依然容易发生生理失调，即出现所谓的“褐皮病”，影响橡胶的寿命同时导致树株产胶中断，这也是由方案本身性质所带来无法避免的技术问题。目前，在割胶行业中，逐步转换观念，采用智能机器人的方案，诸如公开号CN110558196A、CN110122256A、CN109328973A公开的割胶机器人，运用了视觉伺服、多传感器一体的组合导航、无线充电等技术；通过履带、轨道位移等方案实现胶林间自主割胶，但除了智能机器人目前普遍存在的精度和控制等方面的原因外，胶园林地的地面环境复杂，为增加土地利用率通常配套种植林下经济作物，超规种植也会导致树木间距狭窄，同时地面还会设置排水沟、排水坡等，林下地形复杂，给予机器人行走空间狭窄，机器人难以在胶园中实现自由行走，而地面轨道式的设计，同样存在以上问题导致轨道铺设难度大，落叶等容易卡轨，难易维护。因此，在目前产业中缺少一种能够真正实现去人工，适合胶园实际情况，对采胶器具进行精确的位置，实现采胶自动化、低成本、易维护的位移控制系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种实现多颗橡胶树采胶控制的位移控制方案。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术公开一种多树采胶的位移控制系统，包括：行走轨道，通过固定架悬空固定于多颗树株之间；行走机构，设置于所述行走轨道上且能沿该行走轨道移动；位移机构，设置于行走机构上并与其同步移动；采胶器，设置于所述位移机构上，所述位移机构控制所述采胶器分别沿树株的竖向、周向或/和径向移动；树围检测器，包括设置在所述位移机构上的第一距离传感器和第二距离传感器，两传感器对向布置以检测树株直径；位置传感器，设置在所述行走机构上并与其同步移动，所述行走机构行进至指定位置时，所述位置传感器被触发时且所述树围检测器能够检测树株直径；距离检测器，设置在所述采胶器上并与其同步移动，所述距离检测器用于检测所述采胶器与树表的距离；后台控制器，接收所述树围检测器和所述距离检测器的检测数据并控制位移机构将所述采胶器移动至指定位置。优选地，所述位移机构包括能够半环抱树株一侧的回转臂，所述第一距离传感器和所述第二距离传感器分别设置在回转臂的两端，所述后台控制器根据上述两传感器的检测数据计算树株直径和偏移量并结合所述回转臂弧度控制采胶器在树株周向上的移动距离。优选地，所述位移机构还包括升降机构、设置在所述升降机构上由其控制升降动作的关节旋转器、设置在所述回转臂上且能沿该回转臂移动的回转传动机构和设置在回转传动机构上的深度控制机构；所述回转臂设置在所述关节旋转器上并呈圆弧型，所述关节旋转器能够转动所述回转臂半环抱树株的一侧。优选地,所述关节旋转器包括旋转控制电机、由所述旋转控制电机控制转动的旋转台及固定所述旋转控制电机并能随行走机构移动的固定板；所述回转臂固定在所述旋转台上，该回转臂能够随旋转台转动。优选地,所述回转臂包括弧形导轨部和带齿环轨部，弧形导轨部重叠于带齿环轨部上方；所述回转传动机构包括与深度控制机构连接的回转台、配合夹持所述弧形导轨部并支撑于回转台下方的多个导向滚轮、与所述带齿环轨部啮合的导向齿轮以及驱动导向齿轮以使回转台沿回转臂移动的回转电机。优选地,所述深度控制机构包括设置于回转台上并与所述回转臂的径向平行的径向滑轨、与所述径向滑轨滑动配合的径向滑块、固定在所述径向滑块上并与采胶器连接的丝杆螺母、配合驱动所述丝杆螺母移动的丝杆、驱动所述丝杆转动的深度控制电机。优选地,所述升降机构包括第一直线驱动模组、连接板和第二直线驱动模组，所述第一直线驱动模组通过连接板连接所述第二直线驱动模组并其控制升降；所述第二直线驱动模组连接关节旋转器并控制其升降；在所述第一直线驱动模组和第二直线驱动模组上分别设置有可配合滑动的竖向导轨和导轨滑座。优选地,所述采胶器为针钻采胶器，包括用于树株钻孔的钻头、能快速拆装不同直径钻头的快速夹头、与所述快速夹头连接并使钻头转动的钻孔电机和支撑所述钻孔电机的针钻基座；所述针钻基座固定在深度控制机构上并由其控制沿树株的径向移动。优选地，所述采胶器为针扎采胶器，包括设置于所述深度控制机构上的针扎基座、用于对树株径向扎孔的导柱、设置于所述导柱上的蓄能弹簧、设置在所述导柱上并使所述蓄能弹簧后移蓄能的齿条部、与齿条部啮合的扇形齿轮和驱动扇形齿轮转动的针扎电机。优选地,所述固定架包括上固定支架、下固定支架和支撑杆，所述支撑杆连接在所述上固定支架与所述下固定支架之间，所述上固定支架通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多树采胶的位移控制系统，其特征在于,包括：/n行走轨道(2)，通过固定架(3)悬空固定于多颗树株之间；/n行走机构(4)，设置于所述行走轨道(2)上且能沿该行走轨道(2)移动；/n位移机构，设置于行走机构(4)上并与其同步移动；/n采胶器，设置于所述位移机构上，所述位移机构控制所述采胶器分别沿树株的竖向、周向或/和径向移动；/n树围检测器(7)，包括设置在所述位移机构上的第一距离传感器(701)和第二距离传感器(702)，两传感器对向布置以检测树株直径；/n位置传感器(501)，设置在所述行走机构(4)上并与其同步移动，所述行走机构(4)行进至指定位置时，所述位置传感器(501)被触发时且所述树围检测器(7)能够检测树株直径；/n距离检测器(13)，设置在所述采胶器上并与其同步移动，所述距离检测器(13)用于检测所述采胶器与树表的距离；/n后台控制器，接收所述树围检测器(7)和所述距离检测器(13)的检测数据并控制位移机构将所述采胶器移动至指定位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种多树采胶的位移控制系统，其特征在于,包括：
行走轨道(2)，通过固定架(3)悬空固定于多颗树株之间；
行走机构(4)，设置于所述行走轨道(2)上且能沿该行走轨道(2)移动；
位移机构，设置于行走机构(4)上并与其同步移动；
采胶器，设置于所述位移机构上，所述位移机构控制所述采胶器分别沿树株的竖向、周向或/和径向移动；
树围检测器(7)，包括设置在所述位移机构上的第一距离传感器(701)和第二距离传感器(702)，两传感器对向布置以检测树株直径；
位置传感器(501)，设置在所述行走机构(4)上并与其同步移动，所述行走机构(4)行进至指定位置时，所述位置传感器(501)被触发时且所述树围检测器(7)能够检测树株直径；
距离检测器(13)，设置在所述采胶器上并与其同步移动，所述距离检测器(13)用于检测所述采胶器与树表的距离；
后台控制器，接收所述树围检测器(7)和所述距离检测器(13)的检测数据并控制位移机构将所述采胶器移动至指定位置。


2.如权利要求1所述的多树采胶的位移控制系统，其特征在于，所述位移机构包括能够半环抱树株一侧的回转臂(9)，所述第一距离传感器(701)和所述第二距离传感器(702)分别设置在回转臂(9)的两端，所述后台控制器根据上述两传感器的检测数据计算树株直径和偏移量并结合所述回转臂(9)弧度控制采胶器在树株周向上的移动距离。


3.如权利要求1或2所述的多树采胶的位移控制系统，其特征在于，所述位移机构还包括升降机构(6)、设置在所述升降机构(6)上由其控制升降动作的关节旋转器(8)、设置在所述回转臂(9)上且能沿该回转臂(9)移动的回转传动机构(10)和设置在回转传动机构(10)上的深度控制机构(11)；所述回转臂(9)设置在所述关节旋转器(8)上并呈圆弧型，所述关节旋转器(8)能够转动所述回转臂(9)半环抱树株的一侧。


4.如权利要求3所述的多树采胶的位移控制系统，其特征在于,所述关节旋转器(8)包括旋转控制电机(801)、由所述旋转控制电机(801)控制转动的旋转台(804)及固定所述旋转控制电机(801)并能随行走机构(4)移动的固定板(802)；所述回转臂(9)固定在所述旋转台(804)上，该回转臂(9)能够随旋转台(804)转动。


5.如权利要求3所述的多树采胶的位移控制系统，其特征在于,所述回转臂(9)包括弧形导轨部(901)和带齿环轨部(902)，弧形导轨部(901)重叠于带齿环轨部(902)上方；所述回转传动机构(10)包括与深度控制机构(11)连接的回转台(1003)、配合夹持所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建华，肖苏伟，王玲玲，张以山，陈娃容，吴思浩，郑勇，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院橡胶研究所，中国热带农业科学院，
类型：发明
国别省市：海南;46