一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器

本发明涉及农业机器人领域，尤其是涉及一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器。

背景技术：

1、长期以来，农业生产受到杂草的严重影响，因为杂草与农作物争夺阳光、水分和养分，导致作物产量和品质下降，给农业经济造成巨大损失。特别是玉米作为全球重要的粮食作物之一，其生长期经常受到杂草的干扰。传统的除草方式需要大量的人力投入，且效率低下，可能导致对农作物的损害。因此，研发玉米除草机器人成为了备受关注的课题。机器人能够在狭窄的玉米田间自动执行除草操作，从而减轻人工劳动强度、提高除草效率，并且减少对农药的依赖，符合可持续农业发展的要求。

2、相比传统人工和化学除草，机械除草更为高效，能够在短时间内完成大面积的除草作业，并且减少对农药的依赖，有利于减少环境污染，符合可持续农业发展的要求。然而，玉米除草机器人的设计面临着诸多挑战。首先，机器人需要在狭小的玉米田间精确执行除草操作，确保对杂草的有效清除的同时减少对玉米植株的伤害，这对机器人的操作性能提出了较高要求。其次，现有的末端执行机构难以同时实现玉米的行间和株间除草，增加了除草机器人的重复作业次数，因此，合理设计玉米行株间除草机器人的末端执行器至关重要。优化设计的末端执行器能够确保机器人在狭窄的玉米田间进行精准的除草作业，保证对杂草的有效清除同时减少对玉米植株的损伤。这样的优化设计可以有效改善玉米田间的除草作业，提高农业生产效率，降低劳动强度，并且减少对环境的负面影响，从而促进农业机械化水平的提升。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，能通过一次作业或者一个动作实现玉米行株间杂草的清理工作，降低了多余能量损耗，提高了杂草清理效率，有利于作物增产；降低了相邻玉米植株被除草刀碰伤的可能性，降低了伤苗率。

2、本发明提供了一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，包括罩苗防切机构、旋转切割机构、除草驱动机构和末端执行器固定架，罩苗防切机构固定在末端执行器固定架的内部，旋转切割机构安装在末端执行器固定架的外侧，末端执行器固定架的一侧连接除草驱动机构，罩苗防切机构包括罩苗驱动电机、旋转罩壳连接件、防切旋转罩壳、防切固定圆盘、防切旋转圆盘和伸缩开合机构，罩苗驱动电机通过旋转罩壳连接件实现与防切旋转罩壳的连接，防切旋转罩壳和防切旋转圆盘一体成型，防切固定圆盘位于罩苗防切机构的最底端，伸缩开合机构被限位于防切固定圆盘和防切旋转圆盘之间。

3、优选的，罩苗驱动电机是正反转减速电机，防切旋转罩壳随着罩苗驱动电机输出轴的转动而转动。

4、优选的，伸缩开合机构由开合机构连接轴、开口销、开合机构挡板和三个滑动法兰轴承组成；伸缩开合机构顶端由最上方的滑动法兰轴承的法兰边与防切旋转圆盘的槽口配合，开口销对法兰边轴向限位，伸缩开合机构底端由开合机构连接轴下方的轴头与防切固定圆盘轴向限位。

5、优选的，伸缩开合机构的开合机构连接轴与防切固定圆盘和防切旋转圆盘上异向槽口的配合为平动转动副。

6、优选的，防切固定圆盘和防切旋转圆盘上的槽口为直线型槽口或者曲线型槽口。

7、优选的，防切固定圆盘和防切旋转圆盘的内径设计为50～300mm。

8、优选的，旋转切割机构包括除草从动齿轮、齿轮固定轴承、驱动旋转连接件、伞骨形支撑连接管、方管连接件、驱动回转轮盘和分段式伸缩除草刀，分段式伸缩除草刀为单段刀或多段刀形式，分段式伸缩除草刀分为固定除草刀和伸缩除草刀。

9、优选的，除草驱动机构包括除草电机紧固件、除草驱动齿轮、除草驱动电机，除草驱动电机通过螺栓组与除草电机紧固件固接，驱动齿轮连接轴通过螺栓组与除草驱动齿轮固接，除草驱动电机的输出轴通过联轴器与驱动齿轮连接轴相连。

10、优选的，末端执行器固定架包括机械臂末端紧固件、罩苗电机固定外壳、罩苗防切机构外壳、仿形凸轮连接件、行株差距仿形凸轮和除草刀限位滑道。

11、因此，本发明采用上述的一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，能通过一次作业或者一个动作实现玉米行株间杂草的清理工作，降低了多余能量损耗，提高了杂草清理效率，有利于作物增产；降低了相邻玉米植株被除草刀碰伤的可能性，降低了伤苗率。

12、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，其特征在于，包括罩苗防切机构、旋转切割机构、除草驱动机构和末端执行器固定架，罩苗防切机构固定在末端执行器固定架的内部，旋转切割机构安装在末端执行器固定架的外侧，末端执行器固定架的一侧连接除草驱动机构，罩苗防切机构包括罩苗驱动电机、旋转罩壳连接件、防切旋转罩壳、防切固定圆盘、防切旋转圆盘和伸缩开合机构，罩苗驱动电机通过旋转罩壳连接件实现与防切旋转罩壳的连接，防切旋转罩壳和防切旋转圆盘一体成型，防切固定圆盘位于罩苗防切机构的最底端，伸缩开合机构被限位于防切固定圆盘和防切旋转圆盘之间。

2.根据权利要求1所述的一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，其特征在于，罩苗驱动电机是正反转减速电机，防切旋转罩壳随着罩苗驱动电机输出轴的转动而转动。

3.根据权利要求1所述的一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，其特征在于，伸缩开合机构由开合机构连接轴、开口销、开合机构挡板和三个滑动法兰轴承组成；伸缩开合机构顶端由最上方的滑动法兰轴承的法兰边与防切旋转圆盘的槽口配合，开口销对法兰边轴向限位，伸缩开合机构底端由开合机构连接轴下方的轴头与防切固定圆盘轴向限位。

4.根据权利要求3所述的一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，其特征在于，伸缩开合机构的开合机构连接轴与防切固定圆盘和防切旋转圆盘上异向槽口的配合为平动转动副。

5.根据权利要求4所述的一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，其特征在于，防切固定圆盘和防切旋转圆盘上的槽口为直线型槽口或者曲线型槽口。

6.根据权利要求5所述的一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，其特征在于，防切固定圆盘和防切旋转圆盘的内径设计为50～300mm。

7.根据权利要求1所述的一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，其特征在于，旋转切割机构包括除草从动齿轮、齿轮固定轴承、驱动旋转连接件、伞骨形支撑连接管、方管连接件、驱动回转轮盘和分段式伸缩除草刀，分段式伸缩除草刀为单段刀或多段刀形式，分段式伸缩除草刀分为固定除草刀和伸缩除草刀。

8.根据权利要求1所述的一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，其特征在于，除草驱动机构包括除草电机紧固件、除草驱动齿轮、除草驱动电机，除草驱动电机通过螺栓组与除草电机紧固件固接，驱动齿轮连接轴通过螺栓组与除草驱动齿轮固接，除草驱动电机的输出轴通过联轴器与驱动齿轮连接轴相连。

9.根据权利要求1所述的一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，其特征在于，末端执行器固定架包括机械臂末端紧固件、罩苗电机固定外壳、罩苗防切机构外壳、仿形凸轮连接件、行株差距仿形凸轮和除草刀限位滑道。

技术总结本发明公开了一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，包括罩苗防切机构、旋转切割机构、除草驱动机构和末端执行器固定架，罩苗防切机构固定在末端执行器固定架的内部，旋转切割机构安装在末端执行器固定架的外侧，末端执行器固定架的一侧连接除草驱动机构，罩苗防切机构包括罩苗驱动电机、旋转罩壳连接件、防切旋转罩壳、防切固定圆盘、防切旋转圆盘和伸缩开合机构。本发明采用上述的一种罩切式玉米行株间除草机器人末端执行器，能通过一次作业或者一个动作实现玉米行株间杂草的清理工作，降低了多余能量损耗，提高了杂草清理效率，有利于作物增产；降低了相邻玉米植株被除草刀碰伤的可能性，降低了伤苗率。技术研发人员：李云祥,杨洁,孔新昊,易维云,孙宏喆,吕跃祖受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/12/23