一种罩笼式棉花打顶末端执行器

本发明涉及农业机械装备，具体为一种罩笼式棉花打顶末端执行器。

背景技术：

1、为了保证棉花产量，棉花打顶是一项不可或缺的管理措施。目前，棉花打顶有人工打顶、化学打顶、机械打顶三种方式。传统的机械打顶主要使用圆盘刀和滚筒刀对顶芽进行一刀切式打顶，造成棉花顶芽过切漏切及对侧枝侧叶花蕾误伤的现象，导致棉花产量下降。

2、已有发明专利（cn108370740b）公开了一种打顶末端执行器以及含有该执行器的打顶机，其通过剪切和气吸实现顶芽的去除与回收，但其顶芽回收装置处于开放状态，该装置可能面临顶芽回收困难问题，同时该装置的模块化程度有较大提升空间。

3、已有发明专利（cn114568142b）公开了打顶刀具、打顶执行器及打顶方法，其通过驱动多刀片转动形成张开闭合面对顶芽进行包围与剪切进而实现顶芽去除，但其顶芽回收需要将打顶执行器移至指定的顶芽回收位置，可能面临打顶效率低的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种罩笼式棉花打顶末端执行器，以实现棉花打顶作业的精准化以及顶芽回收的高效化。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种罩笼式棉花打顶末端执行器，其特征在于：包括姿态调整模块、打顶执行模块、顶芽罩、吸芽管罩、传感器模块；所述姿态调整模块通过螺栓连接安装于顶芽罩的顶面，所述打顶执行模块通过螺栓对称安装于顶芽罩的左右两侧面，所述吸芽管罩通过螺栓连接安装于顶芽罩的前侧面；

4、所述姿态调整模块包括机械臂连接块、旋转伺服电机、俯仰伺服电机固定座、俯仰伺服电机、法兰轴承、顶芽罩连接块。机械臂连接块上部设置有螺栓孔用于连接机械臂，机械臂连接块底部加工有与旋转伺服电机相配合的螺栓孔用于安装固定旋转伺服电机；旋转伺服电机轴与俯仰伺服电机固定座通过螺栓连接；俯仰伺服电机固定座呈u型结构，固定座左右两侧设置有螺栓孔分别用于连接俯仰伺服电机和顶芽罩连接块；俯仰伺服电机通过螺栓固定安装于俯仰伺服电机固定座的一侧，俯仰伺服电机轴与顶芽罩连接块通过螺栓连接，俯仰伺服电机固定座的另一侧与顶芽罩连接块通过法兰轴承和螺栓连接；顶芽罩连接块也呈u型结构，其左右两侧通过螺栓分别连接俯仰伺服电机轴和俯仰伺服电机固定座，顶芽罩连接块的底面与顶芽罩螺栓连接；姿态调整模块能够带动顶芽罩实现水平旋转运动和竖直俯仰运动；

5、所述打顶执行模块包括丝杆电机、丝杆、丝杆固定块、丝杆滑台、刀具、上侧板、下盖板；上侧板固定连接在顶芽罩的左右两侧；丝杆电机与丝杆固定块螺栓连接于上侧板；丝杆与电机转轴连接做旋转运动；丝杆滑台安装于丝杆上，并在丝杆驱动下做直线运动，刀具同丝杆滑台螺栓连接同步做直线运动。

6、所述传感器模块包括光电接近开关和矩形光纤传感器，光电接近开关安装于打顶执行模块下盖板前侧面，矩形光纤传感器安装于顶芽罩的前后两侧面。

7、作为优选：所述顶芽罩为类似空心长方体去除底面的壳体，其顶面、左侧面、右侧面均为矩形，且左右侧面尺寸相同，前后两侧面是由矩形和等腰三角形上下拼接组成的五边形，等腰三角形的底边与前后两侧面矩形下边线相连，前后两侧面尺寸相同；顶芽罩前侧面设置有开孔和螺栓孔，顶芽罩前侧面与吸芽管罩螺栓连接，顶芽罩的后侧面设置有大小相同，分布均匀的圆孔；顶芽罩的顶面和左右两侧面均设置有螺栓孔。采用以上结构，便于在顶芽回收时，顶芽罩的后侧面的圆孔与前侧面的开孔形成气流柱，将已剪切的顶芽可靠稳定的吸入吸芽管罩内，便于在作业维修时对各模块进行快速更换，便于刀具与顶芽罩形成密闭空间。

8、作为优选：所述吸芽管罩为一种漏斗式管道，吸芽管罩的顶芽吸入端开口面积大于顶芽输出端开口面积；吸芽管罩与顶芽罩连接面设置有螺栓孔，安装于顶芽罩的前侧面。采用以上结构，便于顶芽高效顺利的回收。

9、作为优选：顶芽罩与打顶执行模块、姿态调整模块均使用沉头螺栓连接，螺栓采用由内向外的安装方式，螺栓的杆部朝向顶芽罩的外侧面。采用以上结构，可以避免顶芽与顶芽罩内螺栓的缠绕，影响顶芽回收效率。

10、作为优选：所述左右两侧打顶执行模块下盖板底面分别与顶芽罩底部开口左右两切面平行，打顶执行模块左右对称呈v型分布与顶芽罩两侧。采用以上结构，打顶作业时，v型分布的打顶执行模块下盖板可将棉花最高侧叶和次高侧叶压弯与顶芽分离，使顶芽处于棉株最高点，便于实施精准打顶，避免对侧枝侧叶以及花蕾的误伤。

11、作为优选：所述左右两侧打顶执行模块刀具在剪切顶芽闭合时，与顶芽罩形成密闭空间。采用以上结构，可以将已剪切的顶芽可靠稳定的吸入吸芽管罩内，完成顶芽回收。

12、作为优选：所述打顶执行模块上侧板设置有刀具滑槽。采用以上结构，可以保证刀具在运动过程的平稳可靠。

13、作为优选：所述打顶执行模块丝杆电机内置霍尔ab相编码器和行星减速箱。采用以上结构，可以增加电机输出扭矩，便于对丝杆电机的控制。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、本发明提供的一种罩笼式棉花打顶末端执行器，结构新颖紧凑，模块化程度较高，方案简洁易于实现，可以实现对棉株顶芽的精准去除及顶芽的可靠回收；本发明的顶芽罩、吸芽管罩、姿态调整模块、打顶执行模块均通过螺栓固定连接，在打顶作业过程中可以快速对各部件模块进行更换维修，缩短维修时间提高执行器作业效率；本发明在对顶芽剪切去除时，刀具与顶芽罩可以形成密闭的空间，顶芽罩的后侧面的圆孔与前侧面的开孔可以形成气流柱，可以将已剪切的顶芽可靠稳定的吸入吸芽管罩内，完成顶芽回收；打顶执行模块的v型分布可以在执行器靠近顶芽时将最高侧枝和次高侧枝与顶芽分离，提高打顶的精准性，避免对侧枝侧叶与花蕾的损伤；本发明的姿态调整模块，通过旋转伺服电机和俯仰伺服电机的驱动，可实现对水平旋转运动和竖直俯仰运动，对各种姿态的顶芽实现精准打顶。

技术特征：

1.一种罩笼式棉花打顶末端执行器，其特征在于：包括姿态调整模块、打顶执行模块、顶芽罩（1）、吸芽管罩（2）、传感器模块；所述姿态调整模块通过螺栓连接安装于顶芽罩（1）的顶面，所述打顶执行模块通过螺栓对称安装于顶芽罩（1）的左右两侧面，所述吸芽管罩（2）通过螺栓连接安装于顶芽罩（1）的前侧面；

2.根据权利要求1所述的一种罩笼式棉花打顶末端执行器，其特征在于：所述顶芽罩（1）为类似空心长方体去除底面的壳体，其顶面、左侧面、右侧面均为矩形，且左右侧面尺寸相同，前后两侧面是由矩形和等腰三角形上下拼接组成的五边形，等腰三角形的底边与前后两侧面矩形下边线相连，前后两侧面尺寸相同；顶芽罩（1）前侧面设置有开孔和螺栓孔，顶芽罩（1）前侧面与吸芽管罩（2）螺栓连接，顶芽罩（1）的后侧面设置有大小相同，分布均匀的圆孔；顶芽罩（1）的顶面和左右两侧面均设置有螺栓孔。

3.根据权利要求1所述的一种罩笼式棉花打顶末端执行器，其特征在于：所述吸芽管罩（2）为一种漏斗式管道，吸芽管罩（2）的顶芽吸入端开口面积大于顶芽输出端开口面积；吸芽管罩（2）与顶芽罩（1）连接面设置有螺栓孔，安装于顶芽罩（1）的前侧面。

4.根据权利要求1所述的一种罩笼式棉花打顶末端执行器，其特征在于：顶芽罩（1）与打顶执行模块、姿态调整模块均使用沉头螺栓连接，螺栓采用由内向外的安装方式，螺栓的杆部朝向顶芽罩（1）的外侧面。

5.根据权利要求1所述的一种罩笼式棉花打顶末端执行器，其特征在于：所述左右两侧打顶执行模块下盖板（33）底面分别与顶芽罩（1）底部开口左右两切面平行，打顶执行模块左右对称呈v型分布与顶芽罩（1）两侧。

6.根据权利要求1所述的一种罩笼式棉花打顶末端执行器，其特征在于：所述左右两侧打顶执行模块刀具（34）在剪切顶芽闭合时，与顶芽罩（1）形成密闭空间。

7.根据权利要求1所述的一种罩笼式棉花打顶末端执行器，其特征在于：所述打顶执行模块上侧板（31）设置有刀具滑槽。

8.根据权利要求1所述的一种罩笼式棉花打顶末端执行器，其特征在于：所述打顶执行模块丝杆电机（32）内置霍尔ab相编码器和行星减速箱。

技术总结本发明公开了一种罩笼式棉花打顶末端执行器，该末端执行器包括：姿态调整模块、打顶执行模块、顶芽罩、吸芽管罩、传感器模块。姿态调整模块包括与机械臂连接的机械臂连接块，与机械臂连接块固定连接的旋转伺服电机，与旋转伺服电机螺栓连接的俯仰伺服电机固定座，以及与仰伺服电机固定座相连接的俯仰伺服电机和顶芽罩连接块；打顶执行模块包括与顶芽罩连接的上侧板，与上侧板固定连接的直线丝杆机构，以及打顶刀具和下盖板；顶芽罩通过螺栓与姿态调整模块、打顶执行模块、吸芽管罩连接；本发明结构新颖紧凑，模块化程度较高，能够精准可靠的去除并回收顶芽，降低打顶对棉株侧枝侧叶及花蕾的损伤。技术研发人员：张宏文,侯玉强,陈立平,王蒙,王磊,支韶华,陈韦宇,张凯迪,徐国新,郭逸,吕海亮受保护的技术使用者：石河子大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10