[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

本發明涉及了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，包括固定架、調整裝置、采收裝置和控制系統。固定架用于固定調整裝置、采收裝置和控制系統，帶動采收裝置插入和拔出土壤；調整裝置用于實現對白蘆筍莖部的卷持收緊；采收裝置用于實現對白蘆筍根部的剪切卷持；控制系統用于控制整個末端執行器。本發明采用刀片和卷持分步動作，實現白蘆筍根部剪切與莖部卷持分步進行。

技術領域

本發明屬于農業機械領域，涉及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，實現白蘆筍的切根、卷持、拔取作業且無需挖土回填。

背景技術

蘆筍是一種深受消費者喜愛的營養保健型高檔蔬菜。蘆筍又名石刁柏，分為白蘆筍和青蘆筍，而白蘆筍含有更多的微量元素，其質嫩味美，營養豐富，風味獨特，素有“蔬菜之王”、“世界十大名菜之一”的美譽。

近年來我國蘆筍產業發展迅猛，已成為世界上第一大蘆筍生產國和出口國。2011年，全球蘆筍收獲面積達146萬公頃，我國蘆筍收獲面積達132萬公頃，占全球的90％。白蘆筍采收工具多為細長的蘆筍刀，加之白蘆筍的采收時間多在早上太陽出來之前或傍晚太陽下山后，采收時間集中，采收過程費工多、工作量大，因此目前白蘆筍的收獲效率非常低。

經對現有技術的文獻檢索發現，中國發明專利“一種夾切式白蘆筍采收裝置及采收方法”專利申請號201610887545.8，采用夾持切割方式采收白蘆筍，這種采收方式存在以下幾個方面需要改進：①夾持切割動作步驟較多，機械結構設計復雜。②切割刀片需要額外刀板保護。③采收過程中夾板會對白蘆筍產生機械性損傷。針對現有白蘆筍采收工具落后的狀況，發明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，利用固定架的移動帶動采收裝置的移動實現白蘆筍的剪切，通過調整裝置的動作實現對白蘆筍的卷持，使作業步驟更為簡單、快捷，提高采收效率。

發明內容

本發明針對白蘆筍采收存在的不足，提供了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，實現白蘆筍根部剪切與莖部卷持分步進行，使作業步驟更為簡單、快捷，提高采收效率。

本發明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包括：固定架、調整裝置、采收裝置和控制系統。所述的固定架為一個矩形金屬板，用于固定其它裝置實現采收裝置的插入和拔出土壤；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。

所述的固定架包括一個矩形金屬板，用于固定采收裝置、調整裝置與控制系統，帶動采收裝置插入和拔出土壤。

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采收裝置中的旋轉軸；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，用于帶動采收裝置中的滑塊連接軸運動。

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。

所述的采收方法包括固定位采收和原位采收兩種技術方案。