本实用新型涉及农业工程装备技术领域，具体涉及非结构化可重构变形式土壤试验平台。
背景技术：
目前，我国南方丘陵山区总面积为占总国土面积的43％(山地占33％、丘陵占10％)，丘陵山区耕地面积占全国总耕地面积的63.2％，而适合于丘陵山区农业生产环节的特色农机装备严重匮乏，尤其广东省综合机械化率仅为5.75％，主要问题是多坡地非结构化地形较多，不规则地块分布散乱。多数传统的大田农机行走底盘已不能适应南方丘陵山区作业条件，目前虽有一些多功能可变性履带底盘技术应用，但在实际环境作业中的可靠性评价仍没有较合适的理论依据，经常出现突变环境导致的机具侧翻、倾翻现象，同时，在实际田间试验的运输成本较高，造成样机试验与优化设计周期过长，严重限制了该项技术的孵化与应用。
近年来，国内外多数科研院所、高效和部分企业通过研制土槽试验台实现传统农机具行走装置的可靠性测试，具体通过室内实际模拟被测机构与土壤在特定条件下的相互作用，依据地面力学相关理论进一步分析其滑移率、摩擦力、沉陷变化等，而多数为条形固定土槽试验平台，其验证试验范围和功能较局限，适合与传统大田农机具和部分车辆的应用。在非结构化土壤地形的试验条件和测试平台的研究领域，国外具体研究较少，而国内在丘陵非结构化可塑性土壤床行走试验平台研制与关键测试技术的研究是奠定我国丘陵山区农机转型升级的基础支撑。
技术实现要素：
本实用新型针对上述指出的问题，旨在提供一种非结构化可重构变形式土壤试验平台，实现仿丘陵山区地形的可重构式任意塑型和复杂环境模拟等功能，为丘陵山区智能农机的设计研制提供研究载体和试验测试平台。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
非结构化可重构变形式土壤试验平台，包括主体框架，所述主体框架上设置有土壤床、平移机构、土壤塑型机构、线性平移模组、平土梳刷机构以及总控箱，所述土壤床设置在所述主体框架内的底部，所述总控箱设置在所述主体框架内壁上，用于控制所述平移机构、土壤塑型机构以及平土梳刷机构，所述线性平移模组设置在所述主体框架下部两侧上，所述平土梳刷机构设置在所述线性平移模组上且可沿着所述线性平移模组移动，所述平移机构设置在所述主体框架的上部，所述土壤塑型机构设置在所述平移机构上，所述平移机构用于带动所述土壤塑型机构纵向和横向移动。
进一步地，所述平移机构包括横向平移机构和纵向平移机构，所述横向平移机构设置在所述纵向平移机构上，所述横向平移机构用于带动所述土壤塑型机构横向移动，所述纵向平移机构设置在所述主体框架的顶端上，用于带动所述土壤塑型机构和横向平移机构纵向移动。
进一步地，所述纵向平移机构包括纵向电机安装板、纵向驱动电机、纵向驱动齿轮、纵向齿条、纵向滑槽条、滑轨架以及滚轮，所述纵向电机安装板和纵向齿条设置在所述主体框架一侧的上端，所述纵向滑槽条设置在所述主体框架另一侧的上端，所述纵向驱动电机设置在所述纵向电机安装板上，所述纵向驱动齿轮与所述纵向驱动电机的输出轴连接且与所述纵向齿条啮合，所述滚轮设置在所述滑轨架的两端，所述滑轨架通过所述滚轮设置在所述纵向齿条和纵向滑槽条上，且所述滑轨架的一端与所述纵向驱动齿轮连接。
进一步地，所述横向平移机构包括横向电机安装架、横向驱动电机、横向驱动齿轮、横向齿条以及连接块，所述横向电机安装架设置在所述土壤塑型机构上，所述横向驱动电机设置在所述横向电机安装架上，所述横向齿条设置在所述连接块上，所述连接块一端与所述滑轨架上，另一端与所述横向齿条连接，所述横向驱动齿轮与所述横向驱动电机的输出轴连接且与所述横向齿条啮合。
进一步地，所述土壤塑型机构包括固定架、控制箱以及冲压机构，所述固定架顶端与所述滑轨架连接且可沿着所述滑轨架滑动，所述控制箱设置在所述固定架上部，所述冲压机构设置在所述固定架下部。
进一步地，所述冲压机构包括液压泵、升降推缸、组合板、冲压推缸以及成型压盘，所述液压泵设置在所述固定架上并通过油管与所述升降推缸和冲压推缸连接，所述升降推缸一端与所述固定架底端连接，另一端与所述组合板连接，所述升降推缸用于带动组合板上下移动，所述冲压推缸设置在所述组合板上，所述成型压盘设置在所述组合板下方且与所述冲压推缸连接，所述冲压推缸用于带动所述成型压盘上下移动。
进一步地，所述平土梳刷机构包括安装块、平土推板、角度调节装置以及梳刷板，所述安装块设置在所述线性平移模组上，所述平土推板和梳刷板分别设置在所述安装块的两端，所述角度调节装置一端固定在所述安装块的中部，另一端与所述平土推板连接。
进一步地，所述主体框架的一侧设置有支撑墙，所述支撑墙上设置有安装板滑道，所述纵向电机安装板一端设置在所述安装板滑道上。
进一步地，所述主体框架的内壁上还设置有高度标尺。
进一步地，所述主体框架的一端设置有出入口。
与现有技术相比较，本实用新型具备以下有益效果：
(1)土壤塑型机构：通过在主体框架上设置土壤塑型机构，土壤塑型机构包括了冲压机构，能够根据需求对主体框架内的土壤床进行塑型；
(2)平土梳刷机构：通过在主体框架上设置平土梳刷机构和线性平移模组，线性平移模组能够带动平土梳刷机构线性平移，使平土梳刷机构的平土推板和梳刷板，能够将土壤床上的非结构仿丘陵或山地进行推平和梳理，方便重新塑型；
(3)平移机构：通过在主体框架上设置平移机构，平移机构包括横向平移机构和纵向平移机构，横向平移机构能够带动土壤塑型机构横向移动，纵向平移机构能够带动土壤塑型机构和横向平移机构纵向移动，为土壤床的任意单元塑型和土壤塑型机构在平面内的控制提供运移载体，能够更全面地对土壤床进行重构塑型。
(4)通过平移机构、平土梳刷机构以及土壤塑型机构的相互配合，实现仿丘陵山区地形的可重构式任意塑型和复杂环境模拟等功能，为丘陵山区智能农机的设计研制提供研究载体和试验测试平台。
附图说明
图1为本实用新型立体结构示意图；
图2为本实用新型平移机构结构示意图；
图3为本实用新型纵向平移机构结构示意图；
图4为本实用新型横向平移机构结构示意图；
图5为本实用新型土壤塑型机构结构示意图；
图6为本实用新型冲压机构结构示意图；
图7为本实用新型平土梳刷机构结构示意图；
图8为本实用新型土壤床区域划分示意图；
图9为本实用新型冲压机构活动范围示意图；
图10为本实用新型平土推板的调节结构示意图。
附图标记说明
1.主体框架；2.土壤床；3.平移机构；4.土壤塑型机构；5.线性平移模组；6.平土梳刷机构；7.总控箱；8.支撑墙；9.安装板滑道；10.高度标尺；11.出入口；31.纵向平移机构；32.横向平移机构；41.固定架；42.控制箱；43.冲压机构；61.安装块；62.平土推板；63.角度调节装置；64.梳刷板；311.纵向电机安装板；312.纵向驱动电机；313.纵向驱动齿轮；314.纵向齿条；315.纵向滑槽条；316.滑轨架；317.滚轮；321.横向电机安装架；322.横向驱动电机；323.横向驱动齿轮；324.横向齿条；325.连接块；431.液压泵；432.升降推缸；433.组合板；434.冲压推缸；435.成型压盘。
具体实施方式
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。
需要说明的是，当部件/零件被称为“设置在”另一个部件/零件上，它可以直接设置在另一个部件/零件上或者也可以存在居中的部件/零件。当部件/零件被称为“连接/联接”至另一个部件/零件，它可以是直接连接/联接至另一个部件/零件或者可能同时存在居中部件/零件。本文所使用的术语“连接/联接”可以包括电气和/或机械物理连接/联接。本文所使用的术语“包括/包含”指特征、步骤或部件/零件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、步骤或部件/零件的存在或添加。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意的和所有的组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，而并不是旨在限制本申请。
请参阅图1所示，一种非结构化可重构变形式土壤试验平台，包括主体框架1，所述主体框架1上设置有土壤床2、平移机构3、土壤塑型机构4、线性平移模组5、平土梳刷机构6以及总控箱7，所述土壤床2设置在所述主体框架1内的底部，所述总控箱7设置在所述主体框架1内壁上，用于控制所述平移机构3、土壤塑型机构4以及平土梳刷机构6，所述线性平移模组5设置在所述主体框架1下部两侧上，线性平移模组5可以是推杆电机线性模组、液压推缸线性模组、平移丝杠线性模组，优选推杆电机线性模组，所述平土梳刷机构6设置在所述线性平移模组5上且可沿着所述线性平移模组5移动，所述平移机构3设置在所述主体框架1的上部，所述土壤塑型机构4设置在所述平移机构3上，所述平移机构3用于带动所述土壤塑型机构4纵向和横向移动。
请参阅图8所示，在一些实施例中，在土壤床2上还可以放置一些辅助设备，例如松土装置，可以在对土壤床2进行塑型之前，通过松土装置对土壤床2进行松土，方便便后续平土梳刷机构6的作业。所述土壤床2包括划分的三个区域，即准备区、实验测试区、缓冲调节区，主体框架1的前方出入口处为准备区域，用于安放被测机具、装置、部件等目标研究对象，中间设置为试验测试区，用于实际工作测试与试验研究，在后部设置为缓冲调节区，用于放置辅助重构组合机具，且用于外部配套机具的转弯调节和姿态调整。
请参阅图2所示，在一些实施例中，所述平移机构3包括横向平移机构32和纵向平移机构31，所述横向平移机构32设置在所述纵向平移机构31上，所述横向平移机构32用于带动所述土壤塑型机构4横向移动，所述纵向平移机构31设置在所述主体框架1的顶端上，用于带动所述土壤塑型机构4和横向平移机构32纵向移动。
请参阅图3所示，在一些实施例中，所述纵向平移机构31包括纵向电机安装板311、纵向驱动电机312、纵向驱动齿轮313、纵向齿条314、纵向滑槽条315、滑轨架316以及滚轮317，所述纵向电机安装板311和纵向齿条314设置在所述主体框架1一侧的上端，所述纵向滑槽条315设置在所述主体框架1另一侧的上端，所述纵向驱动电机312设置在所述纵向电机安装板311上，所述纵向驱动齿轮313与所述纵向驱动电机312的输出轴连接且与所述纵向齿条314啮合，所述滚轮317设置在所述滑轨架316的两端，滚轮317可以由多个构成，所述滑轨架316通过所述滚轮317设置在所述纵向齿条314和纵向滑槽条315上，且所述滑轨架316的一端与所述纵向驱动齿轮313连接。
请参阅图4所示，在一些实施例中，所述横向平移机构32包括横向电机安装架321、横向驱动电机322、横向驱动齿轮323、横向齿条324以及连接块325，所述横向电机安装架321设置在所述土壤塑型机构4上，所述横向驱动电机322设置在所述横向电机安装架321上，所述横向齿条323设置在所述连接块325上，所述连接块325一端与所述滑轨架316上，另一端与所述横向齿条324连接，所述横向驱动齿轮323与所述横向驱动电机322的输出轴连接且与所述横向齿条324啮合。
请参阅图5所示，在一些实施例中，所述土壤塑型机构4包括固定架41、控制箱42以及冲压机构43，所述固定架41顶端与所述滑轨架316连接且可沿着所述滑轨架316滑动，所述控制箱42设置在所述固定架41上部，控制箱42内还设有电源，可对液压泵431站内的驱动电机实现实时供电，同时，控制箱42内另设有信号装置，可与总控箱7保持实时通讯和信号传输功能，所述冲压机构43设置在所述固定架41下部。
请参阅图6所示，在一些实施例中，所述冲压机构43包括液压泵431、升降推缸432、组合板433、冲压推缸434以及成型压盘435，所述液压泵431设置在所述固定架41上并通过油管与所述升降推缸432和冲压推缸434连接，所述升降推缸432一端与所述固定架41底端连接，另一端与所述组合板433连接，所述升降推缸432用于带动组合板433上下移动，所述冲压推缸434设置在所述组合板433上，所述成型压盘435设置在所述组合板433下方且与所述冲压推缸434连接，所述冲压推缸434用于带动所述成型压盘435上下移动。
请参阅图7所示，在一些实施例中，所述平土梳刷机构6包括安装块61、平土推板62、角度调节装置63以及梳刷板64，所述安装块61设置在所述线性平移模组5上，所述平土推板62和梳刷板64分别设置在所述安装块61的两端，所述角度调节装置63一端固定在所述安装块61的中部，另一端与所述平土推板62连接。
请参阅图10所示，角度调节装置63作用是通过内部推杆电机实现对平土推板62的状态切换，便于平土推板62将松弛后的土壤推平或结构化，当需要梳刷刚刚塑型后的土壤表面时，需通过内部推杆电机控制角度调节装置63，将平土推板62顺时针转动，此时平土推板62处于非工作状态，这样只有梳刷板起作用，可将刚刚塑型后的土壤表面的圆柱型棱角平滑处理。
请参阅图1所示，在一些实施例中，所述主体框架1的一侧设置有支撑墙8，所述支撑墙8上设置有安装板滑道9，所述纵向电机安装板311一端设置在所述安装板滑道9上。
在一些实施例中，所述主体框架1的内壁上还设置有高度标尺10。主体框架1的一端设置有出入口11。
请参阅图9所示，当进行任意面积区域的土壤塑型工作时，只需由外部程序嵌入总控箱7，而后总控箱7与控制箱42保持实施通讯，联合控制横向驱动电机322与纵向驱动电机312，综合规划在目标作业面内的路径顺序，配合土壤塑型机构4进行多次土壤塑型作业，即可实现多次不同单元位置的组合土壤塑型功能，至此，在试验测试区内可实现一定高度范围内的任意地形塑造。在此需要说明的是，例如hmax为目标地形的最高高度值，hl为升降推缸432的伸缩值，hs为冲压推缸434的伸缩值，ht为主体框架1总高度，hf为土壤塑型机构4上部不变固定高度，δh为土壤塑型机构4有效运动高度范围，即δh＝(hlmax hsmax)-(hlmin hsmin)。其中土壤床2的初始高度(即目标地形的最高高度值)hmax不可小于一定值，以确保土壤塑型机构4作业有效接触作用到土壤床2；另一方面，土壤床2的初始高度(即目标地形的最高高度值)hmax不可大于一定值，以保土壤塑型机构4有足够高度空间设置调节冲压推缸434的初始位置，基于上述调节，即有条件如下：ht-hfix-hlmax-hsmax＜hmax＜ht-hfix-hlmin-hsmin。
具体使用及原理：当要进行仿丘陵山区非结构土壤地形塑型时，首先对土壤床2进行松土作业，可通过在土壤床2上放置松土辅助设备即可松土，如旋耕机、深松机、碎土机具等，当土壤床2内的土壤无硬性顽固土壤块后，通过线性平移模组5带动平土梳刷机构6由主体框架1的后端作业至前圈，完成结构化平土作业后，通过横向平移机构32和纵向平移机构31带动土壤塑型机构4对土壤床2进行塑型作业，横向电机安装架321是固定在土壤塑型机构4上，且连接块325一端连接纵向平移机构31，另一端连接横向齿条324，当纵向平移机构31的纵向驱动电机312带动纵向驱动齿轮313在纵向齿条314上移动，从而带动土壤塑型机构4和横向平移机构32移动，横向驱动电机322通过横向电机安装架321设置在土壤塑型机构4上，当土壤塑型机构4需要横向移动的时候，横向驱动电机322带动横向驱动齿轮323在横向齿条324上移动，即可带动土壤塑型机构4横向移动；冲压机构43上的液压泵431能够为升降推缸432和冲压推缸434提供动力，当土壤塑型机构4进行土壤塑型时，首先液压泵431通过油管给升降推缸432动力，使其能够带动冲压推缸434下降，随后液压泵431通过油管给冲压推缸434动力，使其各自能够带动各个成型压盘435按设定的高程值进行高度升降调节，并对土壤床2进行压实塑型；塑型完成后，升降推缸432带动冲压推缸434上升，冲压推缸434带动成型压盘435上升即完成塑型作业；当需要梳刷刚刚塑型后的土壤表面时，需通过内部推杆电机控制角度调节装置63，将平土推板62顺时针转动，此时平土推板62处于非工作状态，这样只有梳刷板64起作用，可将刚刚塑型后的土壤表面的圆柱型棱角平滑处理，使塑型更加接近真实土壤环境。
本实用新型的土壤塑型机构4：通过在主体框架1上设置土壤塑型机构4，土壤塑型机构4包括了冲压机构43，能够根据需求对主体框架1内的土壤床2进行塑型；平土梳刷机构6：通过在主体框架1上设置平土梳刷机构6和线性平移模组5，线性平移模组5能够带动平土梳刷机构6线性平移，使平土梳刷机构6的平土推板62和梳刷板64，能够将土壤床2上的非结构仿丘陵或山地进行推平和梳理，更加接近真实土壤环境。
方便重新塑型；平移机构3：通过在主体框架1上设置平移机构3，平移机构3包括横向平移机构32和纵向平移机构31，横向平移机构32能够带动土壤塑型机构4横向移动，纵向平移机构32能够带动土壤塑型机构4和横向平移机构32纵向移动，能够更全面地对土壤床2进行重构塑型；通过平移机构3、平土梳刷机构6以及土壤塑型机构4的相互配合，实现仿丘陵山区地形的可重构式任意塑型和复杂环境模拟等功能，为丘陵山区智能农机的设计研制提供研究载体和试验测试平台。
需要增加说明的是，横向平移机构、纵向平移机构以及冲压机构仅仅作为案例之一来实现运移功能，不限于目前的电机齿条配合方式、线性模组驱动方式或液压推缸运动方式，可通过多种形式替代实现同样功能，如气缸、丝杠等均可实现同功能的替代效果。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
1.非结构化可重构变形式土壤试验平台，其特征在于，包括主体框架，所述主体框架上设置有土壤床、平移机构、土壤塑型机构、线性平移模组、平土梳刷机构以及总控箱，所述土壤床设置在所述主体框架内的底部，所述总控箱设置在所述主体框架内壁上，用于控制所述平移机构、土壤塑型机构以及平土梳刷机构，
所述线性平移模组设置在所述主体框架下部两侧上，所述平土梳刷机构设置在所述线性平移模组上且可沿着所述线性平移模组移动，
所述平移机构设置在所述主体框架的上部，所述土壤塑型机构设置在所述平移机构上，所述平移机构用于带动所述土壤塑型机构纵向和横向移动。
2.根据权利要求1所述的非结构化可重构变形式土壤试验平台，其特征在于，所述平移机构包括横向平移机构和纵向平移机构，所述横向平移机构设置在所述纵向平移机构上，所述横向平移机构用于带动所述土壤塑型机构横向移动，所述纵向平移机构设置在所述主体框架的顶端上，用于带动所述土壤塑型机构和横向平移机构纵向移动。
3.根据权利要求2所述的非结构化可重构变形式土壤试验平台，其特征在于，所述纵向平移机构包括纵向电机安装板、纵向驱动电机、纵向驱动齿轮、纵向齿条、纵向滑槽条、滑轨架以及滚轮，所述纵向电机安装板和纵向齿条设置在所述主体框架一侧的上端，所述纵向滑槽条设置在所述主体框架另一侧的上端，所述纵向驱动电机设置在所述纵向电机安装板上，所述纵向驱动齿轮与所述纵向驱动电机的输出轴连接且与所述纵向齿条啮合，所述滚轮设置在所述滑轨架的两端，所述滑轨架通过所述滚轮设置在所述纵向齿条和纵向滑槽条上，且所述滑轨架的一端与所述纵向驱动齿轮连接。
4.根据权利要求3所述的非结构化可重构变形式土壤试验平台，其特征在于，所述横向平移机构包括横向电机安装架、横向驱动电机、横向驱动齿轮、横向齿条以及连接块，所述横向电机安装架设置在所述土壤塑型机构上，所述横向驱动电机设置在所述横向电机安装架上，所述横向齿条设置在所述连接块上，所述连接块一端与所述滑轨架连接，另一端与所述横向齿条连接，所述横向驱动齿轮与所述横向驱动电机的输出轴连接且与所述横向齿条啮合。
5.根据权利要求4所述的非结构化可重构变形式土壤试验平台，其特征在于，所述土壤塑型机构包括固定架、控制箱以及冲压机构，所述固定架顶端与所述滑轨架连接且可沿着所述滑轨架滑动，所述控制箱设置在所述固定架上部，所述冲压机构设置在所述固定架下部。
6.根据权利要求5所述的非结构化可重构变形式土壤试验平台，其特征在于，所述冲压机构包括液压泵、升降推缸、组合板、冲压推缸以及成型压盘，所述液压泵设置在所述固定架上并通过油管与所述升降推缸和冲压推缸连接，所述升降推缸一端与所述固定架底端连接，另一端与所述组合板连接，所述升降推缸用于带动组合板上下移动，所述冲压推缸设置在所述组合板上，所述成型压盘设置在所述组合板下方且与所述冲压推缸连接，所述冲压推缸用于带动所述成型压盘上下移动。
7.根据权利要求1所述的非结构化可重构变形式土壤试验平台，其特征在于，所述平土梳刷机构包括安装块、平土推板、角度调节装置以及梳刷板，所述安装块设置在所述线性平移模组上，所述平土推板和梳刷板分别设置在所述安装块的两端，所述角度调节装置一端固定在所述安装块的中部，另一端与所述平土推板连接。
8.根据权利要求3所述的非结构化可重构变形式土壤试验平台，其特征在于，所述主体框架的一侧设置有支撑墙，所述支撑墙上设置有安装板滑道，所述纵向电机安装板一端设置在所述安装板滑道上。
9.根据权利要求8所述的非结构化可重构变形式土壤试验平台，其特征在于，所述主体框架的内壁上还设置有高度标尺。
10.根据权利要求9所述的非结构化可重构变形式土壤试验平台，其特征在于，所述主体框架的一端设置有出入口。
技术总结