[發明專利]一種適用于白蘆筍選擇性采收機器人的切卷式末端執行器及采收方法

有效

• 申請號: 201811549898.2
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109328633B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 苑進;劉雪美;竇寶剛;李揚;王善平
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: A01D45/00
• 分類號: A01D45/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種適用于白蘆筍選擇性采收機器人的切卷式末端執行器，其特征在于包括固定架、調整裝置、采收裝置和控制系統組成；

所述的固定架為一個矩形實心金屬板，用于固定調整裝置、采收裝置和控制系統，帶動采收裝置實現插入和拔出土壤；所述的調整裝置固定在固定架上，用于實現采收部件的調整；所述的采收裝置連接在調整裝置上，用于實現對蘆筍的剪切和卷持；

所述的調整裝置包括電機、聯軸器、軸承座、絲杠滑塊、絲杠導軌、步進電機；所述的電機和軸承座固定在固定架上；所述的聯軸器兩端分別連接電機輸出軸與旋轉軸；所述的絲杠導軌、步進電機固定在固定架上；所述的絲杠滑塊固定在絲杠導軌上，用于帶動滑塊連接軸運動；

所述的采收裝置包括旋轉軸、滑塊連接軸、卷持線、剪切線；所述的旋轉軸為側壁有開口的空心金屬軸，通過聯軸器與電機輸出軸相連；所述的滑塊連接軸為側壁有開口的空心金屬軸，一端固定在絲杠滑塊上；所述的卷持線由一定寬度的柔性材料制成，位于采收裝置中下部兩端分別固定在旋轉軸與滑塊連接軸的側壁開口處；所述的剪切線為有一定剛性的金屬絲，位于采收裝置底部兩端分別固定于旋轉軸與滑塊連接軸軸尖處；

所述的控制系統包括控制箱、控制器、電機驅動器、電源；所述的控制箱包括控制器、電機驅動器，固定在機架上，主要實現電機控制、通訊等功能；所述的控制器可由單片機、微處理器、工控機等其他具備同等處理能力設備和I/O驅動接口電路構成；所述的電機驅動器，根據電機類型選用不同型號的交、直流電機驅動器、步進電機驅動器、伺服電機驅動器等，接收由控制器發出的控制信號，驅動電機轉動；所述的電源可為控制系統的工作提供電能。

2.根據權利要求1所述一種適用于白蘆筍選擇性采收機器人的切卷式末端執行器采用的技術方案一的工作過程，其特征在于包括如下步驟：

1)固定架水平移動帶動采收裝置移動使露出表層土壤的白蘆筍位于剪切線的正前方，固定架豎直向下運動，使采收裝置順利插入土壤中；

2)固定架水平向前運動，帶動剪切線切割白蘆筍莖部后到達白蘆筍正前方，隨后步進電機轉動使固定在絲杠滑塊上的滑塊連接軸向旋轉軸靠近，到達指定距離后，電機轉動帶動旋轉軸轉動，收緊卷持線，同時檢測電機電流，當電機負載電流微分值超過設定值時表示卷持線已經收緊，控制系統控制電機停止轉動，完成對白蘆筍的卷持；

3)固定架豎直向上運動，拔出采收裝置，白蘆筍被帶出土壤，控制系統控制電機反向轉動帶動旋轉軸反方向轉動同時步進電機反方向轉動帶動滑塊連接軸回到初始位置，白蘆筍就會落下，完成一次采收工作。

3.根據權利要求1所述一種適用于白蘆筍選擇性采收機器人的切卷式末端執行器采用的技術方案二的工作過程，其特征在于包括如下步驟：

1)固定架通過滑臺與工作車連接，固定架水平移動帶動采收裝置移動使露出表層土壤的白蘆筍位于剪切線的正前方，固定架豎直向下運動，同時滑臺帶動固定架向工作車運動反方向移動，使固定架與地面保持相對靜止，使采收裝置順利插入土壤中；

2)工作車帶動固定架水平向前運動，帶動剪切線切割白蘆筍莖部后到達白蘆筍正前方，同時滑臺帶動固定架向工作車運動反方向移動，使固定架與地面保持相對靜止，隨后步進電機轉動使固定在絲杠滑塊上的滑塊連接軸向旋轉軸靠近，到達指定距離后，電機轉動帶動旋轉軸轉動，收緊卷持線，同時檢測電機電流，當電機負載電流微分值超過設定值時表示卷持線已經收緊，控制系統控制電機停止轉動，完成對白蘆筍的卷持；

3)固定架豎直向上運動，拔出采收裝置，白蘆筍被帶出土壤，控制系統控制電機反向轉動帶動旋轉軸反方向轉動同時步進電機反方向轉動帶動滑塊連接軸回到初始位置，白蘆筍就會落下，完成一次采收工作。