本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是涉及一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器。

背景技術(shù)：

1、長(zhǎng)期以來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到雜草的嚴(yán)重影響，因?yàn)殡s草與農(nóng)作物爭(zhēng)奪陽(yáng)光、水分和養(yǎng)分，導(dǎo)致作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降，給農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。特別是玉米作為全球重要的糧食作物之一，其生長(zhǎng)期經(jīng)常受到雜草的干擾。傳統(tǒng)的除草方式需要大量的人力投入，且效率低下，可能導(dǎo)致對(duì)農(nóng)作物的損害。因此，研發(fā)玉米除草機(jī)器人成為了備受關(guān)注的課題。機(jī)器人能夠在狹窄的玉米田間自動(dòng)執(zhí)行除草操作，從而減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高除草效率，并且減少對(duì)農(nóng)藥的依賴，符合可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。

2、相比傳統(tǒng)人工和化學(xué)除草，機(jī)械除草更為高效，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成大面積的除草作業(yè)，并且減少對(duì)農(nóng)藥的依賴，有利于減少環(huán)境污染，符合可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。然而，玉米除草機(jī)器人的設(shè)計(jì)面臨著諸多挑戰(zhàn)。首先，機(jī)器人需要在狹小的玉米田間精確執(zhí)行除草操作，確保對(duì)雜草的有效清除的同時(shí)減少對(duì)玉米植株的傷害，這對(duì)機(jī)器人的操作性能提出了較高要求。其次，現(xiàn)有的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)玉米的行間和株間除草，增加了除草機(jī)器人的重復(fù)作業(yè)次數(shù)，因此，合理設(shè)計(jì)玉米行株間除草機(jī)器人的末端執(zhí)行器至關(guān)重要。優(yōu)化設(shè)計(jì)的末端執(zhí)行器能夠確保機(jī)器人在狹窄的玉米田間進(jìn)行精準(zhǔn)的除草作業(yè)，保證對(duì)雜草的有效清除同時(shí)減少對(duì)玉米植株的損傷。這樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以有效改善玉米田間的除草作業(yè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并且減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，能通過一次作業(yè)或者一個(gè)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)玉米行株間雜草的清理工作，降低了多余能量損耗，提高了雜草清理效率，有利于作物增產(chǎn)；降低了相鄰玉米植株被除草刀碰傷的可能性，降低了傷苗率。

2、本發(fā)明提供了一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，包括罩苗防切機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)、除草驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行器固定架，罩苗防切機(jī)構(gòu)固定在末端執(zhí)行器固定架的內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)安裝在末端執(zhí)行器固定架的外側(cè)，末端執(zhí)行器固定架的一側(cè)連接除草驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，罩苗防切機(jī)構(gòu)包括罩苗驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)罩殼連接件、防切旋轉(zhuǎn)罩殼、防切固定圓盤、防切旋轉(zhuǎn)圓盤和伸縮開合機(jī)構(gòu)，罩苗驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過旋轉(zhuǎn)罩殼連接件實(shí)現(xiàn)與防切旋轉(zhuǎn)罩殼的連接，防切旋轉(zhuǎn)罩殼和防切旋轉(zhuǎn)圓盤一體成型，防切固定圓盤位于罩苗防切機(jī)構(gòu)的最底端，伸縮開合機(jī)構(gòu)被限位于防切固定圓盤和防切旋轉(zhuǎn)圓盤之間。

3、優(yōu)選的，罩苗驅(qū)動(dòng)電機(jī)是正反轉(zhuǎn)減速電機(jī)，防切旋轉(zhuǎn)罩殼隨著罩苗驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。

4、優(yōu)選的，伸縮開合機(jī)構(gòu)由開合機(jī)構(gòu)連接軸、開口銷、開合機(jī)構(gòu)擋板和三個(gè)滑動(dòng)法蘭軸承組成；伸縮開合機(jī)構(gòu)頂端由最上方的滑動(dòng)法蘭軸承的法蘭邊與防切旋轉(zhuǎn)圓盤的槽口配合，開口銷對(duì)法蘭邊軸向限位，伸縮開合機(jī)構(gòu)底端由開合機(jī)構(gòu)連接軸下方的軸頭與防切固定圓盤軸向限位。

5、優(yōu)選的，伸縮開合機(jī)構(gòu)的開合機(jī)構(gòu)連接軸與防切固定圓盤和防切旋轉(zhuǎn)圓盤上異向槽口的配合為平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副。

6、優(yōu)選的，防切固定圓盤和防切旋轉(zhuǎn)圓盤上的槽口為直線型槽口或者曲線型槽口。

7、優(yōu)選的，防切固定圓盤和防切旋轉(zhuǎn)圓盤的內(nèi)徑設(shè)計(jì)為50～300mm。

8、優(yōu)選的，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)包括除草從動(dòng)齒輪、齒輪固定軸承、驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)連接件、傘骨形支撐連接管、方管連接件、驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)輪盤和分段式伸縮除草刀，分段式伸縮除草刀為單段刀或多段刀形式，分段式伸縮除草刀分為固定除草刀和伸縮除草刀。

9、優(yōu)選的，除草驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括除草電機(jī)緊固件、除草驅(qū)動(dòng)齒輪、除草驅(qū)動(dòng)電機(jī)，除草驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過螺栓組與除草電機(jī)緊固件固接，驅(qū)動(dòng)齒輪連接軸通過螺栓組與除草驅(qū)動(dòng)齒輪固接，除草驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)齒輪連接軸相連。

10、優(yōu)選的，末端執(zhí)行器固定架包括機(jī)械臂末端緊固件、罩苗電機(jī)固定外殼、罩苗防切機(jī)構(gòu)外殼、仿形凸輪連接件、行株差距仿形凸輪和除草刀限位滑道。

11、因此，本發(fā)明采用上述的一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，能通過一次作業(yè)或者一個(gè)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)玉米行株間雜草的清理工作，降低了多余能量損耗，提高了雜草清理效率，有利于作物增產(chǎn)；降低了相鄰玉米植株被除草刀碰傷的可能性，降低了傷苗率。

12、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，其特征在于，包括罩苗防切機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)、除草驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行器固定架，罩苗防切機(jī)構(gòu)固定在末端執(zhí)行器固定架的內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)安裝在末端執(zhí)行器固定架的外側(cè)，末端執(zhí)行器固定架的一側(cè)連接除草驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，罩苗防切機(jī)構(gòu)包括罩苗驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)罩殼連接件、防切旋轉(zhuǎn)罩殼、防切固定圓盤、防切旋轉(zhuǎn)圓盤和伸縮開合機(jī)構(gòu)，罩苗驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過旋轉(zhuǎn)罩殼連接件實(shí)現(xiàn)與防切旋轉(zhuǎn)罩殼的連接，防切旋轉(zhuǎn)罩殼和防切旋轉(zhuǎn)圓盤一體成型，防切固定圓盤位于罩苗防切機(jī)構(gòu)的最底端，伸縮開合機(jī)構(gòu)被限位于防切固定圓盤和防切旋轉(zhuǎn)圓盤之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，其特征在于，罩苗驅(qū)動(dòng)電機(jī)是正反轉(zhuǎn)減速電機(jī)，防切旋轉(zhuǎn)罩殼隨著罩苗驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，其特征在于，伸縮開合機(jī)構(gòu)由開合機(jī)構(gòu)連接軸、開口銷、開合機(jī)構(gòu)擋板和三個(gè)滑動(dòng)法蘭軸承組成；伸縮開合機(jī)構(gòu)頂端由最上方的滑動(dòng)法蘭軸承的法蘭邊與防切旋轉(zhuǎn)圓盤的槽口配合，開口銷對(duì)法蘭邊軸向限位，伸縮開合機(jī)構(gòu)底端由開合機(jī)構(gòu)連接軸下方的軸頭與防切固定圓盤軸向限位。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，其特征在于，伸縮開合機(jī)構(gòu)的開合機(jī)構(gòu)連接軸與防切固定圓盤和防切旋轉(zhuǎn)圓盤上異向槽口的配合為平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，其特征在于，防切固定圓盤和防切旋轉(zhuǎn)圓盤上的槽口為直線型槽口或者曲線型槽口。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，其特征在于，防切固定圓盤和防切旋轉(zhuǎn)圓盤的內(nèi)徑設(shè)計(jì)為50～300mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，其特征在于，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)包括除草從動(dòng)齒輪、齒輪固定軸承、驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)連接件、傘骨形支撐連接管、方管連接件、驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)輪盤和分段式伸縮除草刀，分段式伸縮除草刀為單段刀或多段刀形式，分段式伸縮除草刀分為固定除草刀和伸縮除草刀。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，其特征在于，除草驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括除草電機(jī)緊固件、除草驅(qū)動(dòng)齒輪、除草驅(qū)動(dòng)電機(jī)，除草驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過螺栓組與除草電機(jī)緊固件固接，驅(qū)動(dòng)齒輪連接軸通過螺栓組與除草驅(qū)動(dòng)齒輪固接，除草驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)齒輪連接軸相連。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，其特征在于，末端執(zhí)行器固定架包括機(jī)械臂末端緊固件、罩苗電機(jī)固定外殼、罩苗防切機(jī)構(gòu)外殼、仿形凸輪連接件、行株差距仿形凸輪和除草刀限位滑道。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，包括罩苗防切機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)、除草驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行器固定架，罩苗防切機(jī)構(gòu)固定在末端執(zhí)行器固定架的內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)安裝在末端執(zhí)行器固定架的外側(cè)，末端執(zhí)行器固定架的一側(cè)連接除草驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，罩苗防切機(jī)構(gòu)包括罩苗驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)罩殼連接件、防切旋轉(zhuǎn)罩殼、防切固定圓盤、防切旋轉(zhuǎn)圓盤和伸縮開合機(jī)構(gòu)。本發(fā)明采用上述的一種罩切式玉米行株間除草機(jī)器人末端執(zhí)行器，能通過一次作業(yè)或者一個(gè)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)玉米行株間雜草的清理工作，降低了多余能量損耗，提高了雜草清理效率，有利于作物增產(chǎn)；降低了相鄰玉米植株被除草刀碰傷的可能性，降低了傷苗率。

技術(shù)研發(fā)人員：李云祥,楊潔,孔新昊,易維云,孫宏喆,呂躍祖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23