一种果蔬整枝打叶机器人及打叶方法技术

本发明专利技术涉及一种果蔬整枝打叶机器人及打叶方法，其中一种果蔬整枝打叶机器人包括行走装置、机械臂装置、伸缩装置和剪切装置；剪切装置包括固定于伸缩装置伸出端的旋转底座、与旋转底座固接的剪切框架，剪切框架上沿左右方向滑接有两刀柄滑块，刀柄滑块上固接有剪切刀头，两刀柄滑块相对的侧面分别为第一斜面，两第一斜面之间设有剪切推块，剪切推块的两侧面分别为与两第一斜面适配的第二斜面，旋转底座上安装驱动剪切推块前后移动的推动机构。本发明专利技术实现了剪切装置三个自由度的移动，可以灵活调整剪切位置和剪切角度，大大提高了整个剪切过程的准确性；通过将剪切刀头的前端设置为向上弯曲，改善了对叶柄垂直剪切的操作难度，减小了切口面积。小了切口面积。小了切口面积。

【技术实现步骤摘要】
一种果蔬整枝打叶机器人及打叶方法


[0001]本专利技术涉及设施农业装备
，尤其涉及到果蔬整枝打叶装备，具体是指一种果蔬整枝打叶机器人及打叶方法。

技术介绍

[0002]整枝打叶是对番茄、黄瓜、辣椒等果蔬进行栽培管理的一个必要环节，且贯穿于果蔬的整个生产周期。通过合理地整枝打叶，可以调节植物营养和生殖生长的平衡，改善植株间的通风透光条件，并降低病虫害发生的风险，对于提高果蔬产量和品质具有重要的意义。
[0003]由于每周需要对植株进行2
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3次的整枝打叶操作，仅仅依靠人工通过剪切工具进行整枝操作，不仅劳动强度大、作业效率低下，而且还消耗了大量的种植管理成本。建立基于机器人作业的整枝打叶无人化生产体系，已成为当前大型设施生产的迫切要求。
[0004]目前已经出现的果蔬整枝打叶执行器及整枝机器人（专利申请号 CN202010859048.3），在整枝打叶过程中，使用限位件阻止主茎移动，然后通过夹持装置的旋转运动，将叶柄从主茎上拉扯下来，另一种果蔬整枝器（专利申请号CN202111501654.9），在其整枝打叶过程中，使用螺旋凹槽引导果蔬叶柄向刀口运动。上述两种机器人在打叶时均会因拉扯动作而导致果蔬秧苗损伤。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种果蔬整枝打叶机器人及打叶方法，减少了打叶后枝条的断口面积，避免了果蔬秧苗被过分破坏。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的，提供一种果蔬整枝打叶机器人，包括行走装置、机械臂装置、安装在机械臂装置执行部上的伸缩装置，以及安装在伸缩装置伸出端的剪切装置；所述剪切装置包括固定于伸缩装置伸出端的旋转底座、位于所述旋转底座前方且与旋转底座固接的剪切框架，所述剪切框架上沿左右方向滑接有两刀柄滑块，刀柄滑块上固接有延伸至剪切框架前方的剪切刀头，两刀柄滑块通过弹簧连接，两刀柄滑块相对的侧面分别为第一斜面，且两第一斜面前端的间距小于后端的间距，两第一斜面之间设有剪切推块，剪切推块的两侧面分别为与两第一斜面适配的第二斜面，所述旋转底座上安装有驱动剪切推块前后移动的推动机构。
[0007]本方案的机器人在作业时，先通过行走装置移动到合适位置，再通过机械臂装置带动剪切装置及伸缩装置整体移动，以使剪切装置的位置与秧苗适配，通过伸缩装置带动剪切装置前后移动，以使剪切刀头移至待打枝条并在剪切动作完成后退回，待打枝条位于两剪切刀头之间时，推动机构带动剪切推块向后移动，两刀柄滑块在弹簧的作用下相靠近移动，实现剪切刀头的闭合，完成剪切动作，推动机构推动剪切推块向前移动时，通过第二斜面与第一斜面的作用，使两刀柄滑块相远离移动，实现剪切刀头的打开。
[0008]作为优化，所述推动机构包括安装在旋转底座上的第一电机、与第一电机的输出轴固接的丝杆，以及与所述丝杆通过螺纹连接的套筒，所述套筒的前端与剪切推块固接；剪
切推块的第二斜面上设有滑槽，第一斜面上设有与滑槽适配的滑轨。本优化方案的滑轨延伸至滑槽中，以避免套筒旋转，使得丝杆转动时，套筒沿轴向移动，实现对剪切推块的前后驱动，并且保证了剪切推块移动的连续性。
[0009]作为优化，机械臂装置的执行部为上下转动的支撑臂，所述伸缩装置包括安装在支撑臂上的第二电机、固设在第二电机机体前端的导向柜，以及与第二电机的输出轴传动连接的丝杠，所述丝杠上通过螺纹连接有丝套，丝套的前端与旋转底座固接，导向柜上设有平行于丝套轴向的导向槽，丝套侧壁上固设有滑接于导向槽中的导向块。本优化方案的机械臂装置执行部采用支撑臂的结构形式，结构简单，通过支撑臂的上下转动便于调整剪切装置的高度；通过第二电机带动丝杠转动，利用螺纹的作用实现丝套的前后移动，以达到伸缩目的，实现剪切装置的前后移动；通过设置导向槽和导向块，避免丝套转动，以保证伸缩的可靠性。
[0010]作为优化，机械臂装置包括机械臂底座、执行部和驱动执行部绕横轴转动的第三电机，所述机械臂底座上安装有旋转支撑机构和驱动旋转支撑机构绕竖轴转动的第四电机，执行部通过横轴与旋转支撑机构转动连接。本优化方案通过执行部绕横轴的转动，实现剪切装置高度位置的调整，通过旋转支撑机构绕竖轴的转动，实现剪切装置横向位置的调整，从而便于保证剪切装置的位置准确。
[0011]作为优化，行走装置包括行走主体、两第一连接板和分别位于两第一连接板后方的两第二连接板，第一连接板的后端通过横向设置的第一铰轴与行走主体铰接，第一连接板上安装有位于第一铰轴前方的第一行走轮，第一连接板还通过第一减震装置与行走主体连接，且第一减震装置位于第一铰轴与第一行走轮轮轴连线的上方；第二连接板的前端通过横向设置的第二铰轴与行走主体铰接，第二连接板上安装有位于第二铰轴后方的第二行走轮，第二连接板还通过第二减震装置与行走主体连接，且第二减震装置位于第二铰轴与第二行走轮轮轴连线的上方。本优化方案通过设置连接板，当行走装置遇到坑洼路面时，由于连接板水平末端固连，车轮受到的冲击力大都被斜面末端的减震装置吸收，从而大幅减少机器人的晃动。
[0012]作为优化，两第一连接板和两第二连接板呈矩形分布在行走主体左右两侧，行走主体的左右两侧分别固设有保险横杠，保险横杠上固设有向上延伸的固定板，固定板与同侧的第一减震装置、第二减震装置铰接，保险横杠与同侧的第一连接板、第二连接板铰接。本优化方案通过设置，同一个固定板同时连接两个减震装置，同一个保险横杠同时连接两连接板，结构更加紧凑。
[0013]作为优化，剪切刀头的前端设有向上延伸的弯曲刀头，两弯曲刀头相对的侧边设有刀刃。本优化方案通过设置弯曲刀头，在剪切时，剪切刀头与枝条只需保持相对平行就可以完成剪切，改善了垂直剪切的操作难度，避免不规则剪切对果蔬秧的破坏。
[0014]本方案还提供一种使用上述果蔬整枝打叶机器人进行的打叶方法，包括如下步骤：1、机器人通过行走装置移动至目标位置，然后通过第四电机驱动旋转支撑机构旋转，使剪切装置到达需要修整的部分，通过第三电机驱动执行部旋转，调整剪切装置的高度，使剪切刀头与待剪枝条相对；2、第一电机动作，带动丝杆转动，利用螺纹的作用使套筒和剪切推块向前移动，通
过第二斜面与第一斜面的作用，使两刀柄滑块相远离移动，将剪切刀头张开；3、第二电机动作，带动丝杠转动，利用螺纹的作用使丝套和剪切装置向前移动，当剪切装置与枝条之间的距离达到合适长度时，第二电机停止运行；4、枝条进入剪切装置的剪切范围后，第一电机反向转动，套筒拉动剪切推块向后运动，两刀柄滑块在弹簧作用下相靠近运动，剪切刀头闭合，剪切动作完成。
[0015]本专利技术的有益效果为：1、通过设置的支撑臂、旋转支撑机构和伸缩装置，实现了剪切装置三个自由度的移动，可以灵活调整剪切位置和剪切角度，大大提高了整个剪切过程的准确性；2、通过将剪切刀头的前端设置为向上弯曲，剪切时，刀头与枝条更易于平行，改善了对叶柄垂直剪切的操作难度，减小了切开面积；3、通过剪切推块与弹簧的配合，实现了剪切刀头的张开和闭合，从而保证了剪切动作的可靠性。
附图说明
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种果蔬整枝打叶机器人，其特征在于：包括行走装置、机械臂装置、安装在机械臂装置执行部上的伸缩装置，以及安装在伸缩装置伸出端的剪切装置；所述剪切装置包括固定于伸缩装置伸出端的旋转底座（12）、位于所述旋转底座前方且与旋转底座固接的剪切框架（2），所述剪切框架（2）上沿左右方向滑接有两刀柄滑块（14），刀柄滑块（14）上固接有延伸至剪切框架前方的剪切刀头（1），两刀柄滑块通过弹簧连接，两刀柄滑块相对的侧面分别为第一斜面，且两第一斜面前端的间距小于后端的间距，两第一斜面之间设有剪切推块（13），剪切推块的两侧面分别为与两第一斜面适配的第二斜面，所述旋转底座上安装有驱动剪切推块前后移动的推动机构。2.根据权利要求1所述的一种果蔬整枝打叶机器人，其特征在于：所述推动机构包括安装在旋转底座（12）上的第一电机（4）、与第一电机的输出轴固接的丝杆，以及与所述丝杆通过螺纹连接的套筒（3），所述套筒的前端与剪切推块固接。3.根据权利要求1所述的一种果蔬整枝打叶机器人，其特征在于：机械臂装置的执行部为上下转动的支撑臂（10），所述伸缩装置包括安装在支撑臂上的第二电机（11）、固设在第二电机机体前端的导向柜，以及与第二电机的输出轴传动连接的丝杠，所述丝杠上通过螺纹连接有丝套（5），丝套（5）的前端与旋转底座（12）固接，导向柜上设有平行于丝套轴向的导向槽，丝套侧壁上固设有滑接于导向槽中的导向块。4.根据权利要求1所述的一种果蔬整枝打叶机器人，其特征在于：机械臂装置包括机械臂底座（7）、执行部和驱动执行部绕横轴转动的第三电机，所述机械臂底座上安装有旋转支撑机构（9）和驱动旋转支撑机构绕竖轴转动的第四电机（8），执行部通过横轴与旋转支撑机构转动连接。5.根据权利要求1所述的一种果蔬整枝打叶机器人，其特征在于：行走装置包括行走主体（16）、两第一连接板和分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天华，张思琪，施国英，林森，郑文刚，张观山，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：