产品背景:
我国草地资源丰富，拥有各类天然草地近4亿hm2，占国土面积的 41.7%，由于气候变暖、干旱，以及长期超载放牧等原因，造成土壤板结严重、坚实度较高，极大地影响了牧草的生产和自我繁育，进而危害到草原生态系统的稳定。巨大 的草原退化面积恢复治理，亟需草原生态恢复的专用机械设备及配套的恢复方法，如果没有专用机械设备及恢复方法做保障，草原生态恢复治理的效率会大大降低，恢复治理成本大大增加。因此，研发基于草原植被恢复技术下的退化草原恢复的机械装备及配套恢复方法，才能为草原大规模生态恢复提供保障。
基于上述问题，本团队推出一款用于治理土壤结板问题的产品。恢复退化草地需要对土壤进行翻动,使得草系更容易扎根,土壤含氧量高,且土壤更容易渗透进浇的水分和营养元素,然而现有的翻土装置,大多结构复杂,操作难度大,在进行运输时只在设备底部加设有万向轮等,而在确定好翻土位置时设备上的翻土刀难以升降,如果将整台设备降低至翻土刀接触土壤不仅对土壤有压迫力,还需工作人员对设备进行抬放,耗时耗力,同时进行翻土时存在的翻土不充分等因素都不利于草系的后续生长，因此一种可方便调节设备高度、翻土充分的翻土机极为需要。
产品简介:
本产品主要承载结构为类长方体的结构，采用履带移动。顶板部位还焊接有支撑座,支撑座上安装有有摇杆，用于耕刀装置的上下移动。伸缩杆上还设有压力传感控制系统，翻土刀装置由电机作为机械动力源，采用滚动作业方式，通过传动装置提供机械输出。翻土刀采用双螺旋结构刀片为圆弧形且刀口向滚筒一侧弯折，该结构使刀片承力分散，提升翻土效率。顶板下焊接电池模块，采用四块大容量电板，提供电力输出。

底盘的结构设计:由于小车底盘起主要承重以及固定其他零部件的作用，可谓整个小车的核心，故在设计时要考虑的因素有很多。首先是尺寸，在小车底盘上部要安装通孔铜柱支架、超声波测距模块、红外测距模块、履带以及电机等等，经过设计尺寸为1000*290*140mm，既可以完美承重也不会浪费材料，强度和硬度也比较好。第二是外观设计，根据空气动力学知识，小车前端边缘设计为三角形，可以减小小车行进过程中受到的阻力而且美观，后端设计为矩形，主要是为了小车后续零部件安装的方便。第三是功能设计，底盘上挖的孔和槽，主要用于安装履带,履带的支架、上端安装需要用到的通孔铜柱支架、红外传感器、电机以及小车的一些走线。材料为碳钢，其结构稳定，性能也比较好，能够适应草原环境.

采用履带的结构: 受力面积加大，增大摩擦，抓地力变好，同比地面的压强减小，不容易引起陷轮。并且结构简单，结实耐用。而且履带板上有花纹，并能安装履刺，所以在雨、雪、冰或上坡等路面上能牢牢地抓住地面，不会滑转。履带适合工程机戒汽车在条件不好的环境下做业。履带车能适应水稻田、沼泽地、泥泞的田间道路、崎岖的山路、松软的草地、山林和沙漠、湿滑的冰面和雪地等复杂恶劣路况，在农林果园运输、货场装载、水利建设、基建工程、矿山场所应用广泛。操作简单，档位齐全，承载接地比压小，能够胜任更深的泥坑和水池，复杂的石块路面。还有，履带车比普通运输车拥有适应穿越地形的车辆尺寸，能轻易通过狭窄的山石，林地，建筑物。

结构上采用主动轮驱动、围绕着主动轮驱动、围绕着主动轮、从动轮轮、上下从动轮轴的柔性链环。履带由带板和履带销等组成。履带销将各履带板连接起来构成履带链环。履带板的两端有孔，与主动轮啮合，中部有诱导齿，用来规正履带，并防止机器转向或侧倾行驶时履带脱落，在与地面接触的一面有加强防滑筋（简称花纹），以提高履带板的坚固性和履带与地面的附着力.

减速器与电机的连接采用镶嵌结构,保证了连接的稳定性,并且电机能为履带的屯东提供充足的电力支持,还可以在面对坡度较大的地面时及时刹停,给予车身缓冲时间. 整体结构为三角形加矩形,保证机器的稳定性,顶部打了6个圆形小孔尺寸为45mm,让水箱中的水可以随重力流入下层储水机构.中间采用3个圆孔来安装压力阀, 左上采用直径为150mm的通孔便于后面安装曲柄摇杆机构中间制作了3个孔来安装电机,分别用于曲柄的转动,压力阀的上下移动与左右后灌溉的伸缩

翻土器采用螺旋结构采用滚动作业方式，通过传动装置提供机械输出。翻土刀采用双螺旋结构刀片为圆弧形且刀口向滚筒一侧弯折，该结构使刀片承力分散，提升翻土效率。

伸缩器采用圆柱机构,有利于减少磨损,提高耐久度.还有利于水管中水的输出与电线的穿插.有利于机器的运作与后续灌溉器的固定.后方圆孔直径为20mm,用于水管的放置,前面灌溉方式采用圆形结构,1可以保证水份的均匀播撒,也有利于相关植物对于雾化液体的需求.

由于设计的机器主要用于草原，其特点主要为活动范围大，活动时间长。故在设计喷洒机构的过程中，我们根据小车每分钟通过雾化片的消毒量的设计依据进行水箱容积的确定和雾化片的选型。在小车承重范围内和不浪费水资源的前提下最终设计出小车水箱总体尺寸为350×300×150mm，具体三维图如图3.5所示，由一个大水箱构成，采用常规水箱外观,便于制作,降低成本与能源消耗，本设计中水箱的设计思路主要是为了节约资源，容量约为15750ml，符合小型灌溉容量的需求，加满可以使用一天。在水箱中固定三根压力阀，再把一片雾化片与之接触，配合对应的一块驱动线板，接上USB电源就能实现喷雾灌溉的功能。雾化器相对简单，通过陶瓷雾化片产生的高频共振，打散水分子的结构，让水分子细化，从而产生飘逸的水雾。一般来说，雾化器的使用寿命约为2000小时，寿命较短。雾化片为消耗品，可以多备几个。它安装相对简单，便于使用.此外，该车的设计还采用了红外传感器.利用红外线来进行数据处理的一种传感器,有灵敏度高等优点，红外线传感器可以控制驱动装置的行。故红外线传感器也是有发射模块以及接收模块两部分模块的。任何一种物体本身有一定温度的都会反射红外线。红外测量传感器与物体无不接触，所以没有摩擦受损、灵敏度比较高高、响应比较快等优点，而且红光反射范围广、因为其构造精致，响应时间也比较短，符合本设计的要求

研究意义:
(1)节省劳力,只需设定好程序,便可立即投入生态恢复工作中(2)节能减排,将原先的燃油驱动变为电力驱动,减少环境污染;回转电机吸收回转制能量提高能量利用率(3)节约生产成本,机器人不仅能够搞笑的进行草原生态恢复流程,还能改善土质,能够重各个方面减少生产成本费用(4)提供新思路,为草原恢复机器人的创新提供新的思路