[发明专利]一种适用于白芦笋选择性机械化采收的末端执行器及采收方法

说明书

本发明涉及一种适用于白芦笋选择性机械化采收的末端执行器，包括机架、驱动及限位装置、剪切装置、夹持装置和控制系统；机架用于支撑和固定其他装置；驱动及限位装置包括固定板、电动缸、限位板；剪切装置包括压缩板、外壳、剪切导杆、剪切弹簧、刀片护板和刀片；夹持装置包括夹板固定座、右夹板、左夹板、夹持导杆、夹持弹簧、舵机固定座、舵机和绳索；控制系统包括控制箱、舵机、电机驱动器、电动缸和电源。本发明还提供了一种适用于白芦笋选择性机械化采收的末端执行器的采收方法，能够实现白芦笋切根、夹持和拔取一体化作业，简化了末端执行器驱动过程，有利于机械化系统集成和自动化采收控制。

技术领域

本发明属于农业机械领域，涉及一种适用于白芦笋选择性机械化采收的末端执行器及采收方法，能够实现白芦笋切根、夹持和拔取一体化作业。

技术背景

白芦笋为多年生草本植物，富含蛋白质、碳水化合物、多种维生素、氨基酸及其他微量元素，具有特殊的营养价值和较高的药用价值，是一种高端蔬菜产品，被誉为“蔬菜之王”。白芦笋生长在地下30cm ~60cm，生长速度不均匀，必须进行选择性采收。采收期一般在上午8点前和下午4点后两次查垄，发现垄面龟裂时，扒开表土用笋刀切断白芦笋抽出，采收过程不可损伤地下茎，采收后应将垄土复原拍平。目前采收过程主要依靠人工使用非常简陋的工具进行，工作量大、效率低，已经成为制约白芦笋产业发展的瓶颈。究其原因主要是白芦笋采收过程较为复杂，且白芦笋脆嫩、多汁、易折断，目前尚缺乏适用于选择性采收机械的末端执行机构，因此采收过程难以实现机械化。

目前已有学者针对白芦笋采收工作进行研究。中国发明专利“一种白芦笋收获装置”（201611098257.0）采用套筒结构插入土壤，将垂直刀片拉平后旋转切割芦笋，该专利仍然面向人工采收，采收器入土和刀片作业阻力大，采收后需要手动回填垄土。中国发明专利“一种横切式白芦笋采收装置及采收方法”（201610887551.3）和中国发明专利“一种夹切式白芦笋采收装置及采收方法”（201610887545.8）分别实现了切根、夹持和拔取一体化操作，并对这3个环节采用了独立的驱动方式，不利于机械化集成和自动化采收控制。

随着我国白芦笋种植面积不断扩大，急需发明一种适用于白芦笋选择性机械化采收的末端执行器及采收方法，实现白芦笋的自动化选择性低损采收，简化控制步骤，提高采收效率，对白芦笋产业可持续性发展意义重大。

发明内容

本发明针对目前难以实现白芦笋选择性机械化采收的现状，提供了一种适用于白芦笋选择性机械化采收的末端执行器及采收方法，能够实现白芦笋切根、夹持和拔取一体化作业，简化了末端执行器驱动过程，有利于机械化系统集成和自动化采收控制。

本发明一种适用于白芦笋选择性机械化采收的末端执行器采用的技术方案包括：机架、驱动及限位装置、剪切装置、夹持装置和控制系统。所述的机架用于支撑和固定驱动及限位装置、剪切装置、夹持装置和控制系统；所述的驱动及限位装置固定在机架上，用于为末端执行器提供入土和剪切的驱动力；所述的剪切装置与驱动及限位装置连接，用于切断白芦笋；所述的夹持装置固定在剪切装置上，用于夹持白芦笋并带出土壤；所述的控制系统用于控制末端执行器实现入土、剪切和夹持动作。

所述的驱动及限位装置包括固定板、电动缸、限位板。所述的固定板为两端开有螺栓孔的长方形结构，固定在机架上；所述的电动缸通过螺栓固定在固定板上，为末端执行器的入土和剪切提供驱动力；所述的限位板为两块，均为内侧带有滑槽的“L”型结构，对称固定在固定板的两侧，用于限制刀片护板的位移。