[发明专利]一种枝条修剪粉碎机器人及方法

说明书

技术领域

本发明涉及果树枝条机械化修剪技术领域，尤其涉及一种枝条修剪粉碎机器人及方法。

背景技术

果树枝条的修剪对果树生长和果实的品质都有重要意义。近年来，园艺植物自动化修剪的研究受到广泛关注，但是主要针对园林植物自动化修剪的研究。果树枝条的修剪要求与园林植物的不同，需要对树体的枝条进行选择性的修剪，而园林植物一般是对树体整体进行修剪。目前，对果树的自动化修剪研究较少，亟待加强果树枝条修剪及粉碎的智能化研究。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种枝条修剪粉碎机器人及方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种枝条修剪粉碎机器人，包括安装在机架6上的机械手臂、安装在机械手臂前端的修剪末端执行器7、安装在机架6上的控制单元3、与控制单元3连接的摄像机4，安装在机架上的驱动轮总成1、从动轮总成2；

所述机械手臂包括依次连接的腕旋转关节5、伸缩臂8、肘转动关节9、臂转动关节10、腰旋转关节11；

所述修剪末端执行器7、摄像机4、驱动轮总成1和从动轮总成2的动作，由控制单元3控制；

所述机械手臂包括电动机15、手指驱动装置16、叉形手指17、锯片18、锯片轴19、锯片轴驱动装置20；电动机15驱动手指驱动装置16及锯片轴驱动装置20动作；所述锯片18安装在锯片轴19的外周，锯片轴19连接锯片轴驱动装置20；所述叉形手指17与手指驱动装置16连接。

所述锯片轴19在锯片轴驱动装置20的作用下转动，其转动平面与叉形手指17运动平面平行。

所述枝条修剪粉碎机器人还包括一个设置在机架6后端的枝条粉碎机13。

所述枝条粉碎13机包括刺辊21、压缩板22、进料口23、齿状槽24、滚动装置25、转动轴26、刀片组件、驱动刀片组件转动的驱动电机14；

所述进料口23的入口处设有齿状槽24；所述压缩板22的一端通过转动轴26安装在刀片组件上方的进料板上，另一端安装有滚动装置25并与齿状槽24滚动连接；

所述刺辊21由多根带齿牙的辊体构成，呈一字型排列安装在压缩板22相对另一侧的进料板上。

所述刀片组件包括安装在驱动电机14转轴上的刀辊27、飞刀28、刀盘29。

所述枝条粉碎机还包括一个外壳30，外壳30上设有机械手臂滑动通道12。

采用枝条修剪粉碎机器人修剪破碎枝条的方法如下：

1)机器人位置驱动

控制单元3对摄像机4收集的地面信息进行分析，确定目标枝条所在地面的位置坐标，调控驱动轮总成1和从动轮总成2运动，并指令机器人到达相应位置；

2)机械手臂位置驱动

摄像机4对修剪枝条的图像信息进行收集并送至控制单元3进行分析，根据枝条的密集程度、姿态、粗细程度以及健康情况确定需要修剪的目标枝条，控制单元3发出指令并驱动腕旋转关节5、伸缩臂8、肘转动关节9、臂转动关节10、腰旋转关节11发生相应运动，将修剪末端执行器7送至待剪切枝条的目标工位；

3)枝条的剪切

枝条末端执行器7上的叉形手指17在手指驱动装置16控制下夹持住枝条，夹持完成之后，锯片18在锯片轴驱动装置20的作用下对枝条进行切割；

4)枝条的粉碎

在控制单元3的控制下，机械手臂将剪切下来的枝条送至枝条粉碎机13的进料口23处，修剪末端执行器7通过机械手臂滑动通道12释放枝条并离开进料口23；枝条在压缩板22的挤压下对刺辊21产生压力，并被转动的刺辊21运送到刀片组件处，最后通过刀辊27将枝条输送至刀盘29进行粉碎，枝条被飞刀28切碎后沿出料口飞出，铺洒到地面。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明集对枝条进行选择性剪枝与粉碎为一体，减少了为了枝条粉碎进行的枝条搬运环节，可以进行实时粉碎。

通过安装在机械手臂上的枝条末端执行器将枝条修剪和粉碎有机结合起来，不仅能使果农从手工修剪中解脱出来，让机械进行智能化的高效安全修剪，而且利用枝条和树叶就地粉碎的碎末作为有机肥料，返回到土壤中，降低了生产成本，减少了作物对化学合成肥料的使用量，促进了有机水果产业的发展，同时也大大提高了生物质能的利用率。

附图说明

图1是枝条修剪粉碎机器人结构整体示意图；

图2是图1修剪末端执行器结构示意图；

图3是末端执行器7的叉形手指17结构示意图；

图4是枝条粉碎机剖视图。

具体实施方式