CN114908813A - 自动巡航草方格固沙机及固沙方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动巡航草方格固沙机及固沙方法，所述固沙机包括机架、插草机构、覆压沙机构、播种洒水机构、轮架机构、升降机构、草箱机构、开沟机构和控制箱，插草机构活动安装在机架内部的中端，覆压沙机构安装在插草机构的后端，播种洒水机构安装在机架的后端，轮架机构安装在机架下部的前后端，升降机构安装在机架上部的外表面，草箱机构安装在机架的前端，开沟机构安装在草箱机构下部的外表面一侧，控制箱安装在机架上。本发明将运用草方格种植方式于沙漠治理，通过使用“T+一”式草方格种植方式和自动巡航，从而有效降低碾压率和铺设成本，大幅度提高铺设效率，高效完成在恶劣的沙漠环境下连续工作。

Description

自动巡航草方格固沙机及固沙方法

技术领域

本发明涉及一种基于集成式固沙与GNSS自动巡航的沙场草方格固沙机器，尤其是一种自动巡航草方格固沙机及固沙方法，属于防风固沙领域。

背景技术

近年来，随着生态文明建设不断深入，国家对防沙治沙的投入持续加大，对荒漠化防治科技创新提出更高的要求，传统的沙漠治理应向机械化、智能化、集成化方向发展。机械化固沙的技术手段不仅能保证良好的治沙效果，还能提高防治效率，实现机械装备防沙治沙，加速荒漠化治理的进程。机械化治沙更具科学性和高效性，对环境保护和生态建设有着重要作用，在未来荒漠治理中值得推广，着力提高固沙造林的机械化水平成为当下防沙治沙的迫切需要。

种植草方格是目前最有效的防风固沙的方法之一。草方格，顾名思义是利用废弃的麦草一束束呈方格状铺在沙上，再用铁锹轧进沙中，留麦草的1/3或一半自然坚立在四边，然后将方格中心的沙子拨向四周麦草根部，使麦草牢牢地坚立在沙地上。相比于人工种植草方格，机械种植的效率与经济性更高。

发明内容

本发明的第一个目的是为了克服现在补秧作业和单株插秧作业的技术不足之处，提供了一种自动巡航草方格固沙机，该固沙机将运用草方格种植方式于沙漠治理，通过使用“T+一”式草方格种植方式和自动巡航，从而有效降低碾压率和铺设成本，大幅度提高铺设效率，高效完成在恶劣的沙漠环境下连续工作。

本发明的第二个目的在于提供一种巡航草方格固沙方法，该方法基于上述的自动巡航草方格固沙机实现。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种自动巡航草方格固沙机，包括机架、插草机构、覆压沙机构、播种洒水机构、轮架机构、升降机构、草箱机构、开沟机构和控制箱，所述插草机构活动安装在机架内部的中端，所述覆压沙机构安装在插草机构的后端，所述播种洒水机构安装在机架的后端，所述轮架机构为两个，两个轮架机构安装在机架下部的前后端，且每个轮架机构的两端固定安装有车轮，所述升降机构安装在机架上部的外表面，所述草箱机构安装在机架的前端，所述开沟机构安装在草箱机构下部的外表面一侧，所述控制箱安装在机架上；

所述插草机构包括纵向插草机构和横向插草机构，所述覆压沙机构包括纵向覆压沙机构和横向覆压沙机构，所述纵向插草机构和纵向覆压沙机构安装在升降机构上，所述草箱机构包括纵向草箱机构和横向草箱机构；所述控制箱分别与横向插草机构、横向覆压沙机构、播种洒水机构、升降机构、横向草箱机构连接。

进一步的，所述纵向插草机构包括铺设圆盘、轴承套、悬挂滑道、悬挂弹簧、第一弹簧套筒、第二弹簧套筒、角码、滑道铝型材、升降板、超声波传感器支架和超声波传感器；

所述升降板安装在升降机构上，所述第一弹簧套筒与升降板固定连接，所述第二弹簧套筒与悬挂滑道固定连接，所述超声波传感器支架与悬挂滑道固定连接，所述超声波传感器与超声波传感器支架固定连接，所述悬挂弹簧安装在第一弹簧套筒和第二弹簧套筒之间，所述角码安装在升降板上，并将滑道铝型材安装在升降板上，所述悬挂滑道与滑道铝型材活动连接，所述轴承套安装在悬挂滑道上，且轴承套活动安装有圆盘轴，所述铺设圆盘与圆盘轴活动连接。

进一步的，所述横向插草机构包括固定支架、第一法兰、旋转气缸轴、第一立式轴承、气缸固定板、第一双轴气缸、第一横向插刀和大舵机；

所述第一法兰与大舵机固定连接，所述旋转气缸轴与第一法兰连接，所述第一立式轴承与旋转气缸轴活动连接，且第一立式轴承安装在固定支架上，所述气缸固定板与旋转气缸轴固定连接，所述第一双轴气缸与气缸固定板连接，所述第一横向插刀与第一双轴气缸固定连接。

进一步的，所述纵向覆压沙机构包括纵向压沙固定板、第二立式轴承、压沙轮轴、轴承、第一压沙轮和覆土板；

所述第二立式轴承与纵向压沙固定板固定连接，所述压沙轮轴与第二立式轴承活动连接，所述轴承与压沙轮轴固定连接，所述第一压沙轮与轴承连接，所述覆土板与纵向压沙固定板连接。

进一步的，所述横向覆压沙机构包括第一固定架、小舵机架、小舵机、第二法兰、挡板轴、第一卧式轴承、第三法兰、挡板、舵机支撑板、第二双轴气缸、滑轮底板、滑轮、第一滑轨、悬挂固定板、减震器架、减震器、悬挂下孔固定块、压沙轮轴承固定板、第三立式轴承和第二压沙轮；

所述小舵机架与第一固定架固定连接，所述小舵机与小舵机架连接，所述第二法兰与小舵机连接，所述挡板轴与第二法兰固定连接，所述第一卧式轴承与挡板轴活动连接，所述第三法兰与挡板轴固定连接，所述挡板与第三法兰固定连接，所述舵机支撑板和第二双轴气缸分别与第一固定架固定连接，所述第二横向插刀与第二双轴气缸的轴端连接，所述滑轮底板与第二双轴气缸的轴端连接，且滑轮底板位于第二横向插刀的上方，所述滑轮与滑轮底板固定连接，所述第一滑轨与第二双轴气缸固定连接，所述悬挂固定板与第一滑轨连接，所述减震器架与悬挂固定板固定连接，所述减震器与减震器架固定连接，所述悬挂下孔固定块与减震器活动连接，所述压沙轮轴承固定板与悬挂下孔固定块连接，所述第三立式轴承与压沙轮轴承固定板固定连接，所述第二压沙轮与第三立式轴承活动连接。

进一步的，所述升降机构包括第二固定架、轴承支撑板、第四立式轴承、蜗轮轴、蜗轮、蜗杆、蜗杆轴、升降电机联轴器、升降电机、升降电机支架、线轮、升降电机夹紧联轴器、链轮、链条、滑轨固定板、第二卧式轴承、第二滑轨和升降架；

所述轴承支撑板与第二固定架固定连接，所述第四立式轴承与轴承支撑板固定连接，所述蜗轮轴与第四立式轴承连接，所述蜗轮与蜗轮轴固定连接，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗杆轴与蜗杆固定连接，所述升降电机通过升降电机联轴器与蜗杆轴连接，且升降电机通过升降电机支架固定在轴承支撑板上，所述线轮与蜗轮轴连接，所述升降电机夹紧联轴器与线轮固定连接，所述链轮与升降电机夹紧联轴器固定连接，所述链条与链轮啮合，所述滑轨固定板与第二固定架固定连接，所述第二滑轨通过第二卧式轴承与滑轨固定板固定连接，所述升降架与第二滑轨固定连接，所述纵向插草机构和纵向覆压沙机构安装在升降架上。

进一步的，包括第三固定架、纵向草箱、第五立式轴承、滚轮轴、滚轮、第一压力传感器、第一齿和第一同步带；

所述纵向草箱与第三固定架固定连接，第三固定架与第一压力传感器固定连接，第一压力传感器与轮架机构的轮架固定板固定连接，所述第五立式轴承与纵向草箱固定连接，所述滚轮轴与第五立式轴承活动连接，所述滚轮安装在滚轮轴上，所述第一齿与滚轮轴固定连接，所述第一同步带与第一齿啮合，并连接齿轮箱。

进一步的，所述横向草箱机构包括第四固定架、横向草箱、轴承座板、第三卧式轴承、摇杆轴、第四法兰、第一连杆、第四卧式轴承、中间轴、第二齿、第五法兰、第二连杆、第五卧式轴承、曲柄轴、第三齿、第六法兰、第三连杆、六角圆铜柱螺钉、第二同步带、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、L形推草板、第二压力传感器和第三同步带；

所述横向草箱与第四固定架固定连接，所述轴承座板与第二压力传感器固定连接后再与机架固定连接，所述第三卧式轴承与轴承座板固定连接，所述摇杆轴与第三卧式轴承活动连接，所述第四法兰与摇杆轴固定连接，所述第一连杆与第四法兰固定连接，所述第四卧式轴承与轴承座板固定连接，所述中间轴与第五卧式轴承活动连接，所述第二齿和第五法兰分别与中间轴固定连接，所述第二连杆与第五法兰固定连接，所述第五卧式轴承与轴承座板固定连接，所述曲柄轴与第五卧式轴承活动连接，所述第三齿和第六法兰分别与曲柄轴固定连接，所述第三连杆与第六法兰固定连接，所述六角圆铜柱螺钉与轴承座板固定连接，所述第二同步带分别与第二齿轮、第三齿轮、六角圆铜柱螺钉连接，所述第四连杆分别与第二连杆、第三连杆、第五连杆、第六连杆活动连接，所述第五连杆分别与第一连杆、第二连杆活动连接，所述第六连杆与第三连杆活动连接，所述第七连杆分别与第五连杆、第六连杆活动连接，所述L形推草板与第七连杆固定连接，所述第三同步带与第二齿啮合，并连接齿轮箱。

进一步的，所述播种洒水机构包括第五固定架、安装架、水箱支撑、洒水箱、洒水箱盖、细蜗杆外壳、播种分散盒、播种蜗杆、挡片、第七法兰、大齿轮、小齿轮、第三压力传感器、种子箱和第四压力传感器；

所述安装架和水箱支撑分别与第五固定架固定连接，所述洒水箱与水箱支撑固定连接，所述洒水箱盖与洒水箱配合，所述细蜗杆外壳和播种分散盒分别与安装架固定连接，第四压力传感器与安装架固定连接，所述播种蜗杆和挡片分别与细蜗杆外壳配合，所述第七法兰与播种蜗杆固定连接，所述大齿轮与第七法兰固定连接，所述小齿轮与大齿轮啮合，所述第三压力传感器与细蜗杆外壳固定连接，所述种子箱与第三压力传感器固定连接。

本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种巡航草方格固沙方法，基于上述的自动巡航草方格固沙机实现，所述方法包括：

通过超声波传感器测量固沙机底部相对沙面的距离，实时调整升降机构中升降架的高度以控制纵向插草机构和纵向覆压沙机构压入沙面的深度；

当升降机构下降时，钢丝绳拉紧，使开沟机构绕开沟嘴轴转动，使开沟嘴斜向下插入沙面，为纵向插草刮开沟槽；当升降机构上升时，钢丝绳松开，开沟机构通过拉伸弹簧的作用进行归位；

当齿轮箱的齿轮驱动电机正转时，同时驱动纵向草箱机构的滚轮以及横向草箱机构的L形推草板，实现纵向草箱的草能随滚轮转动而持续送草，纵向插草机构的铺设圆盘持续滚动进行插草，横向草箱机构通过连杆机构间歇式推草，横向插草机构的第一横向插刀间歇式插草，实现固沙机以“T”式铺设草方格；当齿轮箱的齿轮驱动电机反转时，纵向草箱机构的滚轮不转，横向草箱机构的L形推草板维持原来运动状态，实现固沙机以“一”式铺设草方格时横向继续插草，而纵向停止插草；

在固沙机向前行驶时，横向覆压沙机构的横向插刀将沙子往横向草沙障推，模拟人工覆沙过程；将近草沙障时，横向插刀收回，此时由横向覆压沙机构的第二压沙轮压沙；

启动播种及洒水机构，通过带动小齿轮转动，使小齿轮带动大齿轮转动，从而带动播种蜗杆，利用播种蜗杆把螺旋运动变换为种子的直线运动，使种子由漏种孔落下，当种子箱中种子质量发生变化时，压力传感器反馈给控制箱的数值也会发生变化，以实现对种子剩余量的监控。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明立足于传统草方格固沙理论与经验，综合考虑解放劳动力、提高装备自动化程度和实用性、降低装备成本、设计体积较为小巧轻便的自动巡航草方格固沙机，将运用草方格种植方式于沙漠治理，通过使用“T+一”式草方格种植方式，以及采用 GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)的自动巡航控制代替人工驾驶，从而有效降低碾压率和铺设成本，大幅度提高铺设效率，高效完成在恶劣的沙漠环境下连续工作，减轻了工作人员的压力，并提高了草方格种植的准确性，大大提升了经济效益。

2、本发明采用集成式固沙设计与GNSS的自动巡航结合，在达到草方格种植要求的前提下实现无人驾驶的自动固沙过程，满足防风固沙领域的作业要求，且大大减少了人力资源的消耗；适应性强，且符合当今智能化发展的主题，有望实现无人固沙场的目标；且整机制作生产成本低，能有效提高草方格种植的速度，解决因沙漠气候问题导致人工工作不便等诸多问题，具有较好的市场效应，有很高的推广应用前景；利用气缸传动，在复杂的沙漠作业环境中，气动系统对工作环境有更强的适应性且使用寿命较长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例的自动巡航草方格固沙机的整体结构示意图。

图2为本发明实施例的纵向插草机构结构示意图。

图3为本发明实施例的横向插草机构结构示意图。

图4为本发明实施例的纵向覆压沙机构结构示意图。

图5为本发明实施例的横向覆压沙机构其中一个角度的结构示意图。

图6为本发明实施例的横向覆压沙机构另一个角度的结构示意图。

图7为本发明实施例的升降机构结构示意图。

图8为本发明实施例的纵向草箱机构其中一个角度的装配结构示意图。

图9为本发明实施例的纵向草箱机构另一个角度的装配结构示意图。

图10为本发明实施例的横向草箱机构装配结构示意图。

图11为本发明实施例的横向草箱机构第一个角度的结构示意图。

图12为本发明实施例的横向草箱机构第二个角度的结构示意图。

图13为本发明实施例的横向草箱机构第三个角度的结构示意图。

图14为本发明实施例的齿轮箱结构示意图。

图15为本发明实施例的播种洒水机构其中一个角度的结构示意图。

图16为本发明实施例的播种洒水机构另一个角度的结构示意图。

图17为本发明实施例的轮架机构结构示意图。

图18为本发明实施例的开沟机构结构示意图。

图19为本发明实施例的Fuzzy-PID导航控制算法原理图。

图20为本发明实施例的自动巡航草方格固沙机工作原理流程图。

图21为本发明实施例的“T+一”形草方格铺设方式示意图。

图22为本发明实施例的横向覆压沙机构工作三位置示意图。

其中，1-机架，2-播种洒水机构，201-第五固定架，202-安装架，203-水箱支撑，204-洒水箱，205-洒水箱盖，206-细蜗杆外壳，207-播种分散盒，208-播种蜗杆，209- 挡片，210-第七法兰，211-大齿轮，212-小齿轮，213-第三压力传感器，214-种子箱， 215-第四压力传感器，3-轮架机构，301-安装板，302-轮架固定板，303-合页，304-第二减震器，305-车轮联轴器，306-驱动电机，4-升降机构，401-第二固定架，402-第一轴承支撑板，403-第四立式轴承，404-蜗轮轴，405-蜗轮，406-蜗杆，407-蜗杆轴，408- 升降电机联轴器，409-升降电机，410-升降电机支架，411-线轮，412-升降电机夹紧联轴器，413-链轮，414-链条，415-滑轨固定板，416-第二卧式轴承，417-第二滑轨，418- 升降架，5-开沟机构，501-，6-车轮，7-纵向插草机构，701-铺设圆盘，702-轴承套， 703-悬挂滑道，704-悬挂弹簧，705-第一弹簧套筒，706-第二弹簧套筒，707-角码，708- 滑道铝型材，709-升降板，710-超声波传感器支架，711-超声波传感器，8-横向插草机构，801-固定支架，802-第一法兰，803-旋转气缸轴，804-第一立式轴承，805-气缸固定板，806-第一双轴气缸，807-第一横向插刀，808-大舵机，9-纵向覆压沙机构，901- 纵向压沙固定板，902-第二立式轴承，903-压沙轮轴，904-轴承，905-第一压沙轮，906- 覆土板，10-横向覆压沙机构，1001-第一固定架，1002-小舵机架，1003小舵机，1004- 第二法兰，1005-挡板轴，1006-第一卧式轴承，1007-第三法兰，1008-挡板，1009-舵机支撑板，1010-第二双轴气缸，1011-第二横向插刀，1012-滑轮底板，1013-滑轮，1014- 第一滑轨，1015-悬挂固定板，1016-减震器架，1017-减震器，1018-悬挂下孔固定块， 1019-压沙轮轴承固定板，1020-第三立式轴承，1021-第二压沙轮，11-纵向草箱机构，1101-第三固定架，1102-纵向草箱，1103-第五立式轴承，1104-滚轮轴，1105-滚轮，1106-第一压力传感器，12-横向草箱机构，1201-第四固定架，1202-横向草箱，1203-轴承座板，1204-第三卧式轴承，1205-摇杆轴，1206-第四法兰，1207-第一连杆，1208-第四卧式轴承，1209-中间轴，1210-第二齿，1211-第五法兰，1212-第二连杆，1213-第五卧式轴承，1214-第一曲柄轴，1215-第六法兰，1216-第三连杆，1217-六角圆铜柱螺钉，1218- 第二同步带，1219-第四连杆，1220-第五连杆，1221-第六连杆，1222-第七连杆，1223-L 形推草板，1224-第二压力传感器，13-齿轮箱，1301-轴底板，1302-第二轴承支撑板， 1303-第一圆柱齿轮，1304-第六卧式轴承，1305-第二圆柱齿轮，1306-单向轴承，1307- 第一同步轮，1308-第三圆柱齿轮，1309-第四同步带，1310-第八法兰，1311-第四圆柱齿轮，1312-第五圆柱齿轮，1313-齿轮4轴，1314-输入轴，1315-第二曲柄轴，1316- 第二同步轮，1317-电机支架，1318-齿轮驱动电机，1319-第六立式轴承，14-底座支架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，本实施例提供了一种自动巡航草方格固沙机，该固沙机包括机架1、插草机构、覆压沙机构、播种洒水机构2、轮架机构3、升降机构4、草箱机构、开沟机构5、控制箱和蓄电池，插草机构活动安装在机架1内部的中端，覆压沙机构安装在插草机构的后端，播种洒水机构2安装在机架1的后端，轮架机构3为两个，两个轮架机构3安装在机架1下部的前后端，且每个轮架机构3的两端固定安装有车轮6，升降机构4安装在机架1上部的外表面，草箱机构安装在机架1的前端，开沟机构5安装在草箱机构下部的外表面一侧，控制箱和蓄电池安装在机架1上，具体地，控制箱安装在机架1的下部外表面一侧，蓄电池安装在机架1的下部内表面一侧。

插草机构包括纵向插草机构7和横向插草机构8，覆压沙机构包括纵向覆压沙机构9和横向覆压沙机构10，纵向插草机构7和纵向覆压沙机构9安装在升降机构4上，草箱机构包括纵向草箱机构11和横向草箱机构12；控制箱分别与横向插草机构8、横向覆压沙机构10、播种洒水机构2、升降机构4、横向草箱机构12连接。

本实施例中，横向插草机构8安装在纵向插草机构7的一旁，横向覆压沙机构10 安装在纵向覆压沙机构9的一旁，纵向覆压沙机构9安装在纵向插草机构7的后端，横向覆压沙机构10安装在横向插草机构8的后端，横向草箱机构12安装在纵向草箱机构11的一旁。

如图1和图2所示，纵向插草机构7包括铺设圆盘701、轴承套702、悬挂滑道703、悬挂弹簧704、第一弹簧套筒705、第二弹簧套筒706、角码707、滑道铝型材708和升降板709、超声波传感器支架710和超声波传感器711。

升降板709安装在升降机构4上，第一弹簧套筒与升降板709固定连接，第二弹簧套筒706与悬挂滑道703固定连接，超声波传感器支架710与悬挂滑道703固定连接，超声波传感器711与超声波传感器支架711固定连接，悬挂弹簧704安装在第一弹簧套筒705和第二弹簧套筒706之间，本实施例的悬挂弹簧704、第一弹簧套筒705 和第二弹簧套筒706均为两个，两个悬挂弹簧704、两个第一弹簧套筒705和两个第二弹簧套筒706均为一一对应的关系；角码707安装在升降板709上，并将滑道铝型材 708安装在升降板709安上，悬挂滑道703与滑道铝型材708活动连接，滑道铝型材 708的末端安装有悬挂底座，轴承套702安装在悬挂滑道703上，并配有垫片，且轴承套702活动安装有圆盘轴，铺设圆盘701与圆盘轴活动连接。

本实施例的纵向插草机构7中，升降板709随升降机构4上下运动，实现铺设圆盘701进行铺设，而悬挂滑道703在悬挂弹簧704的作用下能实现在铺设过程中具有缓冲作用，通过超声波传感器712适时调整升降机构4的高度。

如图1和图3所示，横向插草机构8包括固定支架801、第一法兰802、旋转气缸轴803、第一立式轴承804、气缸固定板805、第一双轴气缸806、第一横向插刀807 和大舵机808。

第一法兰802与大舵机808固定连接，旋转气缸轴803与第一法兰802连接，第一立式轴承804与旋转气缸轴803活动连接，且第一立式轴承804安装在固定支架801 上，气缸固定板805与旋转气缸轴803固定连接，第一双轴气缸806与气缸固定板805 连接，第一横向插刀807与第一双轴气缸806固定连接；其中，第一双轴气缸806采用TN系列双轴气缸。

本实施例的横向插草机构8中，通过大舵机808通电旋转，带动旋转气缸轴803 旋转，旋转气缸轴803带动气缸固定板805上的第一双轴气缸806，从而第一双轴气缸 806的双轴端能实现伸缩和旋转，旋转气缸轴803旋转时，第一横向插刀807同时随机器向前移动，第一横向插刀807的运动轨迹与摆线很相似，具有特定的运动曲线，使固定在双轴端的第一横向插刀807实现横向插草工作。

如图1和图4所示，纵向覆压沙机构9包括纵向压沙固定板901、第二立式轴承902、压沙轮轴903、轴承904、第一压沙轮905和覆土板906。

第二立式轴承902与纵向压沙固定板901固定连接，压沙轮轴903与第二立式轴承活动连接，轴承904与压沙轮轴903固定连接，第一压沙轮905与轴承904连接，覆土板906与纵向压沙固定板901连接，第二立式轴承902、压沙轮轴903、轴承904、第一压沙轮905和覆土板906均为两个，两个第二立式轴承902、两个压沙轮轴903、两个轴承904、两个第一压沙轮905和两个覆土板906均为一一对应的关系，且均为对称设置。

本实施例的纵向覆压沙机构9中，纵向采用仿生手掌覆沙及双侧双侧压沙滚轮(第一压沙轮905)实现，并且可以根据纵向草沙障的宽度调整覆沙仿生手掌的角度、调整两侧第一压沙轮905的间距，以适应不同宽度的草沙障，在不破坏草沙障的前提下，以达较好的覆沙效果。

如图1、图5和图6所示，横向覆压沙机构10包括第一固定架1001、小舵机架1002、小舵机1003、第二法兰1004、挡板轴1005、第一卧式轴承1006、第三法兰1007、挡板1008、舵机支撑板1009、第二双轴气缸1010、第二横向插刀1011、滑轮底板1012、滑轮1013、第一滑轨1014、悬挂固定板1015、减震器架1016、第一减震器1017、悬挂下孔固定块1018、压沙轮轴承固定板1019、第三立式轴承1020和第二压沙轮1021。

小舵机架1002与第一固定架1001固定连接，小舵机1003与小舵机架1002连接，第二法兰1004与小舵机1003连接，挡板轴1005与第二法兰1004固定连接，第一卧式轴承1006与挡板轴1005活动连接，第三法兰1007与挡板轴1005固定连接，挡板 1008与第三法兰1007固定连接，舵机支撑板1009和第二双轴气缸1010分别与第一固定架1001固定连接，第二横向插刀1011与第二双轴气缸1010的轴端连接，滑轮底板 1012与第二双轴气缸1010的轴端连接，且滑轮底板1012位于第二横向插刀1011的上方，滑轮1013与滑轮底板1012固定连接，第一滑轨1014与第二双轴气缸1010固定连接，悬挂固定板1015与第一滑轨1014连接，减震器架1016与悬挂固定板1015固定连接，第一减震器1017与减震器架1016固定连接，第一减震器1017为两个，两个第一减震器1017左右对称设置，悬挂下孔固定块1018与第一减震器1017活动连接，压沙轮轴承固定板1019与悬挂下孔固定块1015连接，第三立式轴承1020与压沙轮轴承固定板1019固定连接，第二压沙轮1021与第三立式轴承1020活动连接；其中，第二双轴气缸1010采用TN系列双轴气缸。

本实施例的横向覆压沙机构10中，第二双轴气缸1010能使第二横向插刀1011以及第二压沙轮1021上下运动，而小舵机1003能带动挡板轴1005转动，进而使挡板1008 能旋转到指定的限位位置，实现横向覆沙三步走。

如图1和图7所示，升降机构4包括第二固定架401、第一轴承支撑板402、第四立式轴承403、蜗轮轴404、蜗轮405、蜗杆406、蜗杆轴407、升降电机联轴器408、升降电机409、升降电机支架410、线轮411、升降电机夹紧联轴器412、链轮413、链条414、滑轨固定板415、第二卧式轴承416、第二滑轨417和升降架418、超声波传感器419。

第一轴承支撑板402与第二固定架401固定连接，第四立式轴承403与第一轴承支撑板402固定连接，蜗轮轴404与第四立式轴承403连接，蜗轮406与蜗轮轴404 固定连接，蜗杆406与蜗轮405啮合，蜗杆轴407与蜗杆406固定连接，升降电机409 通过升降电机联轴器408与蜗杆轴407连接，且升降电机409通过升降电机支架410 固定在第一轴承支撑板402上，线轮411与蜗轮轴407连接，升降电机夹紧联轴器412 与线轮411固定连接，链轮413与升降电机夹紧联轴器412固定连接，链条414与链轮413啮合，滑轨固定板415与第二固定架401固定连接，第二滑轨417通过第二卧式轴承416与滑轨固定板415固定连接，升降架418与第二滑轨417固定连接，纵向插草机构7的升降板709和纵向覆压沙机构9安装在升降架418上。

本实施例的升降机构4中，驱动升降电机409，带动蜗杆轴407转动，再带动蜗轮轴404转动，进而带动链条414和线轮411，使升降架418能沿着第二滑轨417上下移动而线轮411则能缩紧或放松链条414，实现升降作用。

如图1、图8和图9所示，纵向草箱机构11包括第三固定架1101、纵向草箱1102、第五立式轴承1103、滚轮轴1104、滚轮1105、第一压力传感器1106、第一齿和第一同步带；其中，第一齿采用XL10齿。

纵向草箱1102与第三固定架1101固定连接，第三固定架1101与第一压力传感器1106固定连接，第一压力传感器1106与轮架机构3的轮架固定板302固定连接，第五立式轴承1103与纵向草箱1102固定连接，滚轮轴1104与第五立式轴承1103活动连接，滚轮1105安装在滚轮轴1104上，第一齿与滚轮轴1104固定连接，第一同步带与第一齿啮合，并连接齿轮箱13。

本实施例的纵向草箱机构11中，第一同步带带动第一齿转动，第一齿带动滚轮轴1104，进而带动滚轮1105，实现纵向草箱1102里的草能随滚轮1105转动而传出。

如图1、图10～图13所示，横向草箱机构12包括第四固定架1201、横向草箱1202、轴承座板1203、第三卧式轴承1204、摇杆轴1205、第四法兰1206、第一连杆1207、第四卧式轴承1208、中间轴1209、第二齿1210、第五法兰1211、第二连杆1212、第五卧式轴承1213、第一曲柄轴1214、第三齿、第六法兰1215、第三连杆1216、六角圆铜柱螺钉1217、第二同步带1218、第四连杆1219、第五连杆1220、第六连杆1221、第七连杆1222、L形推草板1223、第二压力传感器1224和第三同步带。

横向草箱1202与第四固定架1201固定连接，轴承座板1203与第二压力传感器1224固定连接再与机架1固定连接，第三卧式轴承1204与轴承座板1203固定连接，摇杆轴1205与第三卧式轴承1204活动连接，第四法兰1206与摇杆轴1205固定连接，第一连杆1207与第四法兰1206固定连接，第四卧式轴承1208与轴承座板1203固定连接，中间轴1209与第五卧式轴承1213活动连接，第二齿1210和第五法兰1211分别与中间轴1209固定连接，第二连杆1212与第五法兰1211固定连接，第五卧式轴承 1213与轴承座板1203固定连接，第一曲柄轴1214与第五卧式轴承1213活动连接，第三齿和第六法兰1215分别与第一曲柄轴1214固定连接，第三连杆1216与第六法兰 1215固定连接，六角圆铜柱螺钉1217与轴承座板1203固定连接，第二同步带1218 分别与第二齿1210、第三齿、六角圆铜柱螺钉1217连接，第四连杆1219分别与第二连杆1212、第三连杆1216、第五连杆1220、第六连杆1221活动连接，第五连杆1220 分别与第一连杆1207、第二连杆1212活动连接，第六连杆1221与第三连杆1216活动连接，第七连杆1222分别与第五连杆1220、第六连杆1221活动连接，L形推草板1223 与第七连杆1222固定连接，第三同步带与第二齿1210啮合，并连接齿轮箱13；其中，第二齿1210和第三齿均采用XL10齿。

本实施例的横向草箱机构12中，第三同步带带动中间轴1209转动，中间轴1209 经第二同步带1218带动第一曲柄轴1214转动，同时中间轴1209和第一曲柄轴1214 同步带动第二连杆1212，第二连杆1212带动第四连杆1220，进而带动第五连杆1220 和第六连杆1221，使L形推草板1223通过板上的钉子，将横向草箱1202内的草间歇式推出。

如图1、图8～图14所示，齿轮箱13包括轴底板1301、第二轴承支撑板1302、第一圆柱齿轮1303、第六卧式轴承1304、第二圆柱齿轮1305、单向轴承1306、第一同步轮1307、第三圆柱齿轮1308、第四同步带1309、第八法兰1310、第四圆柱齿轮1311、第五圆柱齿轮1312、齿轮4轴1313、输入轴1314、第二曲柄轴1315、第二同步轮1316、电机支架1317、齿轮驱动电机1318和第六立式轴承1319；其中，第一同步轮1307为 XL30同步轮，第二同步轮1316为XL15同步轮。

齿轮箱13与机架1固定连接，轴底板1301与轮架固定板303固定连接，电机支架1317与轴底板1301固定连接，齿轮驱动电机1318与电机支架1317固定连接，第二同步轮1316与齿轮驱动电机1318固定连接，第六卧式轴承1304与轴底板1301固定连接，第二曲柄轴1315与第六卧式轴承1304活动连接，第三圆柱齿轮1308与第八法兰1310固定连接再与第二曲柄轴1315固定连接，第五圆柱齿轮1312与第八法兰 1310固定连接再与第二曲柄轴1315固定连接，输入轴1314与第六卧式轴承1304活动连接，第一圆柱齿轮1303与单向轴承1306固定连接，单向轴承1306与输入轴1314 固定连接，第二圆柱齿轮1305与单向轴承1306固定连接，单向轴承1306与输入轴1314 固定连接，第一同步轮1307与输入轴1314固定连接，第一同步轮1307与第二同步轮 1316通过第四同步带1309啮合，第二轴承支撑板1302与轴底板1301固定连接，第六立式轴承1319与第二轴承支撑板1302固定连接，齿轮4轴1313与第六立式轴承1319 活动连接，第四圆柱齿轮1311与第八法兰1310固定连接再与齿轮4轴1313固定连接。

如图1、图15和图16所示，播种洒水机构2包括第五固定架201、安装架202、水箱支撑203、洒水箱204、洒水箱盖205、细蜗杆外壳206、播种分散盒207、播种蜗杆208、挡片209、第七法兰210、大齿轮211、小齿轮212、第三压力传感器213和种子箱214和第四压力传感器215。

安装架202和水箱支撑203分别与第五固定架201固定连接，洒水箱204与水箱支撑203固定连接，洒水箱盖205与洒水箱204配合，细蜗杆外壳206和播种分散盒 207分别与安装架202固定连接，第四压力传感器215与安装架202固定连接，播种蜗杆208和挡片209分别与细蜗杆外壳206配合，第七法兰210与播种蜗杆208固定连接，大齿轮211与第七法兰210固定连接，小齿轮212与大齿轮211啮合，第三压力传感器213与细蜗杆外壳206固定连接，种子箱214与第三压力传感器213固定连接；其中，细蜗杆外壳206、播种蜗杆208、挡片209、第七法兰210、大齿轮211、第三压力传感器213和第四压力传感器215均为两个，两个细蜗杆外壳206、两个播种蜗杆 208、两个挡片209、两个第七法兰210、两个大齿轮211、两个第三压力传感器213 和两个第四压力传感器215均为一一对应的关系，且均为左右对称设置。

本实施例的播种洒水机构2中，小齿轮212转动带动旁边两个大齿轮211转动，从而带动播种蜗杆208，播种洒水机构2利用播种蜗杆208把螺旋运动变换为种子的直线运动，种子由漏种孔落下，同时种子箱214下方(播种分散盒207后方)设计有变流器洒水箱204，在完成播种作业后及时为种子洒水，保证种子的存活率。

如图1和图17所示，两个轮架机构3通过底座支架14安装在机架1下部的前后端，底座支架14安装在机架1的下部外表面，每个轮架机构3包括安装板301、轮架固定板302、合页303、第二减震器304、车轮联轴器305和驱动电机306，车轮6安装在安装板301上，并通过车轮联轴器305与轮架固定板302连接，安装板301通过合页303与轮架固定板302连接，驱动电机306通过第二减震器304与车轮轴连接，蓄电池输出端电性连接驱动电机306的输入端，通过蓄电池为驱动电机306提供动力，带动车轮6的轮胎转动，使机架1靠近所要种草方格的地方。

如图1和图18所示，开沟机构5包括第六固定架501、开沟嘴502、第九法兰503、拉伸弹簧504、第七立式轴承505、第八立式轴承506、拉伸弹簧固定轴507和开沟嘴轴508。

第六固定架501固定安装在底座支架14上，第七立式轴承505安装在第六固定架501的一边，第八立式轴承506安装在第六固定架501的另一边上，开沟嘴轴508活动安装在第七立式轴承505和第八立式轴承506之间，第九法兰503安装在开沟嘴轴508 上，第九法兰503安装在开沟嘴502上，拉伸弹簧固定轴507安装在第六固定架501 上，拉伸弹簧504安装在开沟嘴502和拉伸弹簧固定轴507之间；通过连接蜗杆406 的升降电机409转动，蜗轮轴404上的链条414绕线轮411转动，滑轮组与钢丝绳使开沟嘴502向下倾斜，插入沙中进行开槽。

本实施例的电气控制上，设计压力传感器对草箱、种子箱、水箱进行实时监控与反馈，设计超声波传感器712适时调整升降机构4的高度，确保纵向插草机构7与纵向覆压沙机构10压入沙面的深度一定；自动导航控制上，通过控制箱控制，结合模糊控制算法和PID控制算法，减小GNSS信号的误差，并采用IMU模块对固沙机的行驶进行实时的调整，确保导航控制的精确度与行驶的稳定性，Fuzzy-PID导航控制算法原理如图19所示。

本实施例的自动巡航草方格固沙机工作原理如图20所示，具体说明如下：

升降机构4通过两个连接件将升降架418与第二滑轨417连接起来，再利用升降电机联轴器408将其中一个连接件与链条414连接；升降架418上安装有纵向插草机构7和纵向覆压沙机构9；驱动升降电机409，使链轮26转动，链条28其中一边上升 (下降)，升降架418也随之上升(下降)，随之带动纵向插草机构7与纵向覆压沙机构9上升(下降)，当铺设圆盘701持续压入沙中进行插草，所设计铺设圆盘701可绕轴做旋转运动(可在沙地滚动)，便于铺设圆盘701持续不断地进行插草，纵向覆压沙机构9采用仿生手掌覆沙及双侧压沙滚轮(第一压沙轮905)实现，并且可以根据纵向草沙障的宽度调整覆沙仿生手掌的角度、调整两侧第一压沙轮905的间距，以适应不同宽度的草沙障，在不破坏草沙障的前提下，以达较好的覆沙效果。使用链传动，传动比准确、无滑动、效率高、结构比较紧凑、能传递更大的功率。使用蜗轮21蜗杆22 传动，具有大传动比，还能实现升降架418的自锁功能。通过超声波传感器测量固沙机底部相对沙面的距离，实时调整升降架418的高度以控制纵向插草机构7与纵向覆压沙机构9压入沙面的深度，保证纵向插草深度大致不变；开沟机构5设计于纵向草箱机构下方，通过滑轮组与钢丝绳与升降机构4共用一个动力源，当升降机构4下降时，钢丝绳拉紧，使开沟机构5绕开沟开沟嘴轴508转动，使开沟嘴502斜向下插入沙面，为纵向插草刮开沟槽；当升降机构4上升时，钢丝绳松开，开沟机构5通过拉伸弹簧504的作用归位，开沟机构5整个工作过程无需额外动力源，实现联动。

驱动机架1前端的齿轮箱13里的齿轮驱动电机1318，纵向推草的滚轮1105与横向的多连杆推草机构配合使用自主设计的齿轮箱13，共用一个齿轮驱动电机1318驱动，控制简单，齿轮箱13中齿轮组与单向轴承1306的组合设计可以实现输入轴换向时，一输出轴转向恒定，另一输出轴停止转动。(在普通轮系中不能实现该功能，因此设计时巧妙结合单向轴承131的单向特性进行设计)；当齿轮驱动电机1318正转时，通过齿轮传动、第三同步带传动，同时驱动两个草箱机构中的L形推草板1223、滚轮1105，横向推草板采用连杆原理的结构较为简单、更易实现，无需齿轮传动，第三同步带带动中间轴1209转动，中间轴1209经第二同步带1218带动第一曲柄轴1214转动，同时中间轴1209和第一曲柄轴1214同步带动第二连杆1212，第二连杆1212带动第四连杆1220，进而带动第五连杆1220和第六连杆1221，使L形推草板1223通过板上的钉子，将横向草箱1202内的草间歇式推出；纵向草箱机构10通过第一同步带带动第一齿转动，第一齿带动滚轮轴1104，进而带动滚轮1105，实现纵向草箱1102里的草能随滚轮1105转动而持续送草，纵向插草机构7的铺设圆盘701持续滚动进行插草，此时横向与纵向同时铺设沙障；即横向草箱机构12通过连杆机构间歇式推草，横向插草机构8的第一横向插刀807间歇式插草，实现固沙机以“T”式铺设草方格；当电机反转时，齿轮箱13中齿轮组与单向轴承1306的组合设计可以输入轴1314换向而一个曲柄轴1315转向恒定，另一个曲柄轴1315不转，即滚轮1105不转，L形推草板 1223维持原来运动状态，从而实现以“一”式铺设草方格时横向继续插草，而纵向停止插草，符合“T+一”式草方格铺设工作模式，如图21所示。

典型的直插式气动插草机构存在的缺点：插刀在机器行驶中插入沙地易使插刀受力过大弯曲、刚性冲击大同时带来整机振动；而本实施例结合摆线运动规律，进行横向插草机构2的设计；横向插草机构2固定在机架1上，通过大舵机通电旋转，带动旋转气缸轴803旋转，旋转气缸轴803带动气缸固定板805上的第一双轴气缸806，从而第一双轴气缸806的双轴端能实现伸缩和旋转，旋转气缸轴803旋转时，第一横向插刀807同时随机器向前移动，第一横向插刀807的运动轨迹与摆线很相似，因此称为摆线式插草方式；假设横向插草机构2以旋转轴为中心旋转角速度为ω，同时固沙机前进速度v，当v/ω等于旋转半径r时，第一横向插刀807的轨迹恰好以摆线形状进行横向插草；本实施例利用气压传动，在复杂的沙漠作业环境中，气动系统对工作环境有更强的适应性且使用寿命较长。在繁重的作业中，提高工作效率。

横向覆压沙机构10中的第二横向插刀1011需要频繁往复上下运动且在插入沙地时有冲击性，因此使用第二双轴气缸1010驱动第二横向插刀1011及第二压沙轮1021 上下运动，结合机械限位装置，启动小舵机1003带动挡板轴1005，进而带动挡板1008，实现三位置连续覆压沙；如图22所示，1号位，机械限位装置打开，第二双轴气缸1010 驱动第二横向插刀1011向下压入沙地内，在固沙机向前行驶时，第二横向插刀1011 将沙子往横向草沙障推，模拟人工覆沙过程；将近草沙障时，第二横向插刀1011收回 (如图22中2号位，机械装置使气缸活塞杆回收至行程一半)，此时由压沙轮83压沙；最后机械装置打开(如3号位)，活塞杆全部收回，使草沙障顺利通过该装置而不被破坏。

启动播种洒水机构2中的电机，带动小齿轮212，小齿轮212转动带动旁边两个大齿轮211转动，从而带动播种蜗杆208，播种洒水机构2利用播种蜗杆208把螺旋运动变换为种子的直线运动，种子由漏种孔落下，还可以通过控制播种蜗杆208转动的圈数来实现定量播种；种子箱214下方装有第三压力传感器213，当种子箱214中种子质量发生变化时，第三压力传感器213通过传感器应用电路所反馈给主控板的数值也会发生变化，可以实现对种子剩余量的监控，快耗尽时通过智能反馈功能提醒工作人员；种子箱214下方(播种分散盒207后方)设计有变流器洒水箱204，在完成播种作业后及时为种子洒水，保证种子的存活率。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和约定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

综上所述，本发明立足于传统草方格固沙理论与经验，综合考虑解放劳动力、提高装备自动化程度和实用性、降低装备成本、设计体积较为小巧轻便的自动巡航草方格固沙机，将运用草方格种植方式于沙漠治理，通过使用“T+一”式草方格种植方式，以及采用GNSS的自动巡航控制代替人工驾驶，从而有效降低碾压率和铺设成本，大幅度提高铺设效率，高效完成在恶劣的沙漠环境下连续工作，减轻了工作人员的压力，并提高了草方格种植的准确性，大大提升了经济效益。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动巡航草方格固沙机，其特征在于，包括机架、插草机构、覆压沙机构、播种洒水机构、轮架机构、升降机构、草箱机构、开沟机构和控制箱，所述插草机构活动安装在机架内部的中端，所述覆压沙机构安装在插草机构的后端，所述播种洒水机构安装在机架的后端，所述轮架机构为两个，两个轮架机构安装在机架下部的前后端，且每个轮架机构的两端固定安装有车轮，所述升降机构安装在机架上部的外表面，所述草箱机构安装在机架的前端，所述开沟机构安装在草箱机构下部的外表面一侧，所述控制箱安装在机架上；

所述插草机构包括纵向插草机构和横向插草机构，所述覆压沙机构包括纵向覆压沙机构和横向覆压沙机构，所述纵向插草机构和纵向覆压沙机构安装在升降机构上，所述草箱机构包括纵向草箱机构和横向草箱机构；所述控制箱分别与横向插草机构、横向覆压沙机构、播种洒水机构、升降机构、横向草箱机构连接。

2.根据权利要求1所述的自动巡航草方格固沙机，其特征在于，所述纵向插草机构包括铺设圆盘、轴承套、悬挂滑道、悬挂弹簧、第一弹簧套筒、第二弹簧套筒、角码、滑道铝型材、升降板、超声波传感器支架和超声波传感器；

所述升降板安装在升降机构上，所述第一弹簧套筒与升降板固定连接，所述第二弹簧套筒与悬挂滑道固定连接，所述超声波传感器支架与悬挂滑道固定连接，所述超声波传感器与超声波传感器支架固定连接，所述悬挂弹簧安装在第一弹簧套筒和第二弹簧套筒之间，所述角码安装在升降板上，并将滑道铝型材安装在升降板上，所述悬挂滑道与滑道铝型材活动连接，所述轴承套安装在悬挂滑道上，且轴承套活动安装有圆盘轴，所述铺设圆盘与圆盘轴活动连接。

3.根据权利要求1所述的自动巡航草方格固沙机，其特征在于，所述横向插草机构包括固定支架、第一法兰、旋转气缸轴、第一立式轴承、气缸固定板、第一双轴气缸、第一横向插刀和大舵机；

所述第一法兰与大舵机固定连接，所述旋转气缸轴与第一法兰连接，所述第一立式轴承与旋转气缸轴活动连接，且第一立式轴承安装在固定支架上，所述气缸固定板与旋转气缸轴固定连接，所述第一双轴气缸与气缸固定板连接，所述第一横向插刀与第一双轴气缸固定连接。

4.根据权利要求1所述的自动巡航草方格固沙机，其特征在于，所述纵向覆压沙机构包括纵向压沙固定板、第二立式轴承、压沙轮轴、轴承、第一压沙轮和覆土板；

所述第二立式轴承与纵向压沙固定板固定连接，所述压沙轮轴与第二立式轴承活动连接，所述轴承与压沙轮轴固定连接，所述第一压沙轮与轴承连接，所述覆土板与纵向压沙固定板连接。

5.根据权利要求1所述的自动巡航草方格固沙机，其特征在于，所述横向覆压沙机构包括第一固定架、小舵机架、小舵机、第二法兰、挡板轴、第一卧式轴承、第三法兰、挡板、舵机支撑板、第二双轴气缸、第二横向插刀、滑轮底板、滑轮、第一滑轨、悬挂固定板、减震器架、减震器、悬挂下孔固定块、压沙轮轴承固定板、第三立式轴承和第二压沙轮；

所述小舵机架与第一固定架固定连接，所述小舵机与小舵机架连接，所述第二法兰与小舵机连接，所述挡板轴与第二法兰固定连接，所述第一卧式轴承与挡板轴活动连接，所述第三法兰与挡板轴固定连接，所述挡板与第三法兰固定连接，所述舵机支撑板和第二双轴气缸分别与第一固定架固定连接，所述第二横向插刀与第二双轴气缸的轴端连接，所述滑轮底板与第二双轴气缸的轴端连接，且滑轮底板位于第二横向插刀的上方，所述滑轮与滑轮底板固定连接，所述第一滑轨与第二双轴气缸固定连接，所述悬挂固定板与第一滑轨连接，所述减震器架与悬挂固定板固定连接，所述减震器与减震器架固定连接，所述悬挂下孔固定块与减震器活动连接，所述压沙轮轴承固定板与悬挂下孔固定块连接，所述第三立式轴承与压沙轮轴承固定板固定连接，所述第二压沙轮与第三立式轴承活动连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的自动巡航草方格固沙机，其特征在于，所述升降机构包括第二固定架、轴承支撑板、第四立式轴承、蜗轮轴、蜗轮、蜗杆、蜗杆轴、升降电机联轴器、升降电机、升降电机支架、线轮、升降电机夹紧联轴器、链轮、链条、滑轨固定板、第二卧式轴承、第二滑轨和升降架；

所述轴承支撑板与第二固定架固定连接，所述第四立式轴承与轴承支撑板固定连接，所述蜗轮轴与第四立式轴承连接，所述蜗轮与蜗轮轴固定连接，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗杆轴与蜗杆固定连接，所述升降电机通过升降电机联轴器与蜗杆轴连接，且升降电机通过升降电机支架固定在轴承支撑板上，所述线轮与蜗轮轴连接，所述升降电机夹紧联轴器与线轮固定连接，所述链轮与升降电机夹紧联轴器固定连接，所述链条与链轮啮合，所述滑轨固定板与第二固定架固定连接，所述第二滑轨通过第二卧式轴承与滑轨固定板固定连接，所述升降架与第二滑轨固定连接，所述纵向插草机构和纵向覆压沙机构安装在升降架上。

7.根据权利要求1-5任一项所述的自动巡航草方格固沙机，其特征在于，所述纵向草箱机构包括第三固定架、纵向草箱、第五立式轴承、滚轮轴、滚轮、第一压力传感器、第一齿和第一同步带；

所述纵向草箱与第三固定架固定连接，第三固定架与第一压力传感器固定连接，第一压力传感器与轮架机构的轮架固定板固定连接，所述第五立式轴承与纵向草箱固定连接，所述滚轮轴与第五立式轴承活动连接，所述滚轮安装在滚轮轴上，所述第一齿与滚轮轴固定连接，所述第一同步带与第一齿啮合，并连接齿轮箱。

8.根据权利要求1-5任一项所述的自动巡航草方格固沙机，其特征在于，所述横向草箱机构包括第四固定架、横向草箱、轴承座板、第三卧式轴承、摇杆轴、第四法兰、第一连杆、第四卧式轴承、中间轴、第二齿、第五法兰、第二连杆、第五卧式轴承、曲柄轴、第三齿、第六法兰、第三连杆、六角圆铜柱螺钉、第二同步带、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、L形推草板、第二压力传感器和第三同步带；

所述横向草箱与第四固定架固定连接，所述轴承座板与第二压力传感器固定连接后再与机架固定连接，所述第三卧式轴承与轴承座板固定连接，所述摇杆轴与第三卧式轴承活动连接，所述第四法兰与摇杆轴固定连接，所述第一连杆与第四法兰固定连接，所述第四卧式轴承与轴承座板固定连接，所述中间轴与第五卧式轴承活动连接，所述第二齿和第五法兰分别与中间轴固定连接，所述第二连杆与第五法兰固定连接，所述第五卧式轴承与轴承座板固定连接，所述曲柄轴与第五卧式轴承活动连接，所述第三齿和第六法兰分别与曲柄轴固定连接，所述第三连杆与第六法兰固定连接，所述六角圆铜柱螺钉与轴承座板固定连接，所述第二同步带分别与第二齿、第三齿、六角圆铜柱螺钉连接，所述第四连杆分别与第二连杆、第三连杆、第五连杆、第六连杆活动连接，所述第五连杆分别与第一连杆、第二连杆活动连接，所述第六连杆与第三连杆活动连接，所述第七连杆分别与第五连杆、第六连杆活动连接，所述L形推草板与第七连杆固定连接，所述第三同步带与第二齿啮合，并连接齿轮箱。

9.根据权利要求1-5任一项所述的自动巡航草方格固沙机，其特征在于，所述播种洒水机构包括第五固定架、安装架、水箱支撑、洒水箱、洒水箱盖、细蜗杆外壳、播种分散盒、播种蜗杆、挡片、第七法兰、大齿轮、小齿轮、第三压力传感器、种子箱和第四压力传感器；

所述安装架和水箱支撑分别与第五固定架固定连接，所述洒水箱与水箱支撑固定连接，所述洒水箱盖与洒水箱配合，所述细蜗杆外壳和播种分散盒分别与安装架固定连接，第四压力传感器与安装架固定连接，所述播种蜗杆和挡片分别与细蜗杆外壳配合，所述第七法兰与播种蜗杆固定连接，所述大齿轮与第七法兰固定连接，所述小齿轮与大齿轮啮合，所述第三压力传感器与细蜗杆外壳固定连接，所述种子箱与第三压力传感器固定连接。

10.一种巡航草方格固沙方法，基于权利要求1-9任一项所述的自动巡航草方格固沙机实现，其特征在于，所述方法包括：

通过超声波传感器测量固沙机底部相对沙面的距离，实时调整升降机构中升降架的高度以控制纵向插草机构和纵向覆压沙机构压入沙面的深度；

当升降机构下降时，钢丝绳拉紧，使开沟机构绕开沟嘴轴转动，使开沟嘴斜向下插入沙面，为纵向插草刮开沟槽；当升降机构上升时，钢丝绳松开，开沟机构通过拉伸弹簧的作用进行归位；

当齿轮箱的齿轮驱动电机正转时，同时驱动纵向草箱机构的滚轮以及横向草箱机构的L形推草板，实现纵向草箱的草能随滚轮转动而持续送草，纵向插草机构的铺设圆盘持续滚动进行插草，横向草箱机构通过连杆机构间歇式推草，横向插草机构的第一横向插刀间歇式插草，实现固沙机以“T”式铺设草方格；当齿轮箱的齿轮驱动电机反转时，纵向草箱机构的滚轮不转，横向草箱机构的L形推草板维持原来运动状态，实现固沙机以“一”式铺设草方格时横向继续插草，而纵向停止插草；

在固沙机向前行驶时，横向覆压沙机构的横向插刀将沙子往横向草沙障推，模拟人工覆沙过程；将近草沙障时，横向插刀收回，此时由横向覆压沙机构的第二压沙轮压沙；

启动播种及洒水机构，通过带动小齿轮转动，使小齿轮带动大齿轮转动，从而带动播种蜗杆，利用播种蜗杆把螺旋运动变换为种子的直线运动，使种子由漏种孔落下，当种子箱中种子质量发生变化时，压力传感器反馈给控制箱的数值也会发生变化，以实现对种子剩余量的监控。

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