可旋转式立体农业支架的设计

钱森，刘娟，牛成，吕高志，王岩，王梦迪，马鹏程

（徐州工业职业技术学院，江苏 徐州 221140）

0 引言

随着社会的不断发展和人口的不断增加，住房建设占用了大量耕地，导致耕地面积不断减少，虽然我国土地资源总量大，但人均占有土地少，人均占有有效耕地少。人口对土地的压力正在不断增大，人地矛盾越来越尖锐。传统农作物的立体种植模式大多数是固定支架形式，一般就是向高处做几层架子，实现分层递增种植,其基本的方式是将作物栽培在一层层特定的支架上，这种方式无法进一步提高土地利用率、无法保证作物的充分光照且可观赏性低。所以如何进一步提供一种占地少、空间利用率高、保证作物充分光照、便于规模化种植管理和可观赏性高的立体农业种植装置，已成为立体农业种植领域迫切的需求。

本文针对上述存在的不足，通过创新设计，以机械传动、机电控制形式构建可旋转式立体农业支架，实现机械化种植，提高农作物单产及土地、农药等资源利用率和保证作物进行科学充分的光照，达到人与环境和谐共处。该产品具有操作简单、省时省力、效率高、便于管理、减轻人力等特点，它可以在水平方向上做任何角度的旋转，使种植在其上的植物能够均匀地从不同的角度接受阳光的照射，不仅保证植物进行充分的光照，而且提高了土地利用率。该产品也可用于家庭、校园、市政等室内外绿化。

1 具体实施方案

图1 可旋转立体农业支架

如图1 所示为可旋转立体农业支架，它包括底部支撑座1、转轴5、步进电机3、多边形支架9 和种植槽8。其特征在于：底部支撑座1 上端固定有轴承座13，底部支撑座1 底部安装有底板12。转轴5 两端通过轴承安装在轴承座13 上。步进电机3 通过电机支架2 安装在底部支撑座1 上，其中，步进电机3 固定安装在电机支架2 上，电机支架2 固定在底部支撑座1 上。步进电机3 的输出轴通过联轴器与转轴5 连接。多边形支架9 为三角形支架，也可以是其它多边形支架。多边形支架9 通过支撑板14对称安装在转轴5 的两端，支撑板14 一端与多边形支架9 连接，另一端与转轴5 连接，支撑板14 起到连接和支撑多边形支架9 的作用。多边形支架9 之间均匀安装有多个悬挂杆7。悬挂杆7 两端制作有螺纹，并通过螺母固定安装在多边形支架9 上。种植槽8 两端通过挂钩6 悬挂在悬挂杆7 上。挂钩6 外侧悬挂杆7 上固定有挡块11，起到限位种植槽8 的作用，种植槽8 用于栽培。

使用时通过时间继电器控制步进电机3 转动,从而通过联轴器带动转轴5 转动。因为多边形支架9 通过支撑板14 与转轴5 固定在一起，所以转轴5 带动多边形支架9 旋转。又因为悬挂杆7 通过螺母固定安装在多边形支架9 上，种植槽8 通过挂钩6 悬挂在悬挂杆7 上，所以多边形支架9 的转动带动种植槽8 的转动，从而可使种植在种植槽8 里的植物得到充分的光照，达到了预期的效果。可旋转立体农业支架人性化的设计，可以用于多种不同的环境中，如温室大棚、家庭阳台、校园、公园、市政、会议厅、展览馆等场合，而且该支架可实现自动控制，便于规模化种植，方便管理，减少人力成本，提高工作效率，操作简单，省时省力，易于推广。

2 可转动式立体农业支架的特点

可转动式立体农业支架创新点主要体现在以下几个方面：

1）提高了土地利用率、保证作物进行充分科学的光照。

2）便于规模化种植，方便管理，减少人力成本。

3）可观赏性高，可在每个种植槽里种植不同颜色的花卉等植物，如在家庭、校园、公园、市政等室内外绿化。

4）结构简单、操作方便，省时省力，便于拆卸增减种植槽，易于推广。

5）该模块化种植槽种植可有效节约浇灌的水资源和提高农药化肥等资源利用率。

［1］檀润华.TRIZ 及应用技术创新过程方法［M］.北京：高等教育出版社，2010.

［2］张乃明.设施农业理论与实践［M］.北京：化学工业出版社，2006.

［3］张春林.机械创新设计［M］.北京：机械工业出版社，2010.

［4］杨黎明，杨志勤.机构选型与运动设计［M］.北京：国防工业出版社，2007.

［5］吴东累，陈声明，等.农业生态环境保护［M］.北京：化学工业出版社，2005.