一種果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器及方法，引導(dǎo)裝置安裝在末端執(zhí)行器的前方；鋸片安裝在鋸片固定板下方，鋸片固定板安裝在直線導(dǎo)軌上，鋸片固定板與直線導(dǎo)軌螺紋配合，鋸片固定板能沿直線導(dǎo)軌軸向往復(fù)運動，用于剪切和粉碎枝條；限位開關(guān)安裝在固定板上，并位于直線導(dǎo)軌的兩端，用于限制固定板在直線導(dǎo)軌行程范圍內(nèi)移動；本發(fā)明體積小，重量輕，適應(yīng)機械手臂承載要求，同時也可作為單獨的剪切粉碎工具來使用。此外，將枝條修剪和粉碎有機結(jié)合，進行實時粉碎，能有效降低勞動強度，枝條碎末作為堆肥返還到果園中，能有效提高生物質(zhì)能的利用，提高生物質(zhì)能利用率，減小對化學合成肥料的依賴，降低生產(chǎn)成本，促進有機園藝發(fā)展。
【專利說明】一種果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及果樹枝條機械化修剪【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]果樹枝條的修剪對果樹生長和果實的品質(zhì)都有重要意義。近年來，園藝植物自動化修剪的研究受到廣泛關(guān)注，但是主要針對園林植物自動化修剪的研究。果樹枝條的修剪要求與園林植物的不同，需要對樹體的枝條進行選擇性的修剪，而園林植物一般是對樹體整體進行修剪。目前，對果樹的自動化修剪研究較少，亟待加強果樹枝條修剪及粉碎的智能化研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器及方法。
[0004]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]一種果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器，引導(dǎo)裝置1安裝在末端執(zhí)行器的前方；鋸片4安裝在鋸片固定板2下方，鋸片固定板2安裝在直線導(dǎo)軌9上，鋸片固定板2與直線導(dǎo)軌9螺紋配合，鋸片固定板2能沿直線導(dǎo)軌9軸向往復(fù)運動，用于剪切和粉碎枝條；限位開關(guān)5安裝在固定板2上，并位于直線導(dǎo)軌9的兩端，用于限制固定板3在直線導(dǎo)軌9行程范圍內(nèi)移動；
[0006]軟軸7的一端安裝在直流電機17的連接器18上，另一端通過軟軸連接器6與鋸片4相連；
[0007]直線導(dǎo)軌9的一端與驅(qū)動電機III 15連接，另一端與導(dǎo)軌固定裝置8轉(zhuǎn)動連接；
[0008]閘門控制裝置10設(shè)置在末端執(zhí)行器殼體頂部，引導(dǎo)裝置1的后側(cè)；
[0009]頂端齒輥12安裝在閘門控制裝置10下方，其兩端分別與彈簧連接；
[0010]中間夾層板14位于夾持輸送層13和剪切粉碎層16之間；
[0011]繞線盤26安裝在驅(qū)動電機II 23的聯(lián)軸器25上；鋼絲繩27分別固定在繞線盤26和鋼絲繩夾頭33上；
[0012]運動輥軸28穿過鋼絲繩夾頭33，用于控制運動齒輥28和固定齒32輥間的距離；運動齒輥28的兩端分別端安裝在齒輥固定裝置29和彈簧II 34上，能夠沿鋼絲繩27收縮方向移動，運動齒輥28在彈簧230和彈簧II 34的拉力作用下對枝條進行夾持。
[0013]引導(dǎo)裝置1安裝在末端執(zhí)行器的前方，成八字形分開，用于對枝條施加壓力，引導(dǎo)枝條進入執(zhí)行器中。
[0014]頂端齒輥12的下方設(shè)有夾持層隔板11。
[0015]軟軸7的中部設(shè)有軟軸固定裝置20，軟軸固定裝置20固定在粉碎擋板19上。
[0016]固定齒輥32連接驅(qū)動電機I 22，運動齒輥28 —側(cè)設(shè)置有進料口擋板31。
[0017]聯(lián)軸器25通過電機固定裝置24與驅(qū)動電機II 23的轉(zhuǎn)軸連接。
[0018]末端執(zhí)行器還包括一個外殼21。
[0019]采用上述末端執(zhí)行器對果樹枝條修剪粉碎的方法如下:
[0020]1)預(yù)備階段:啟動驅(qū)動電機II 23，固定在驅(qū)動電機II 23軸上的繞線盤26開始轉(zhuǎn)動并纏繞鋼絲繩27，使運動齒輥28通過進料口擋板31前后兩側(cè)的移動通道沿鋼絲繩27收縮方向移動，逐漸加大與固定齒輥32之間的距離；
[0021]運動齒輥28兩側(cè)的彈簧I 30和彈簧II 34被拉伸，當兩齒輥相距一定距離時，停止驅(qū)動電機II 23 ；
[0022]2)枝條進入階段:調(diào)控機械手臂，使末端執(zhí)行器向待剪枝條運動，枝條受到引導(dǎo)裝置1的壓力作用而沿預(yù)定路徑進入末端執(zhí)行器中，并通過對閘門控制裝置10的擠壓，打開閘門；通過閘門后，枝條將推動頂端齒輥12繼續(xù)運動，直到頂端齒輥12的控制彈簧拉伸到一定長度時停止末端執(zhí)行器的移動；
[0023]3)枝條加持階段:反向啟動驅(qū)動電機II 23，直到鋼絲繩27恢復(fù)到原來長度為止；運動齒輥28在彈簧I 30和彈簧II 34的拉力作用下對枝條進行夾持；
[0024]4)枝條與樹體分離階段:同時啟動直流電機17和驅(qū)動電機III15，高速旋轉(zhuǎn)的鋸片4通過鋸片固定板3沿直線導(dǎo)軌9方向移動，并剪斷枝條，使枝條脫離樹體；
[0025]5)枝條輸送階段:啟動驅(qū)動電機I 22，固定齒輥32開始轉(zhuǎn)動將修剪下來的枝條輸送到固定面板2處進行粉碎；
[0026]6)枝條粉碎階段:調(diào)控驅(qū)動電機III 15輸入的電流方向，使高速旋轉(zhuǎn)的鋸片4沿直線導(dǎo)軌9方向往復(fù)移動粉碎枝條，枝條碎末通過粉碎擋板19排出末端執(zhí)行器，再排放到果園中。
[0027]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果:
[0028]本發(fā)明體積小，重量輕，適應(yīng)機械手臂承載要求，同時也可作為單獨的剪切粉碎工具來使用。此外，將枝條修剪和粉碎有機結(jié)合，進行實時粉碎，能有效降低勞動強度，枝條碎末作為堆肥返還到果園中，能有效提高生物質(zhì)能的利用，提高生物質(zhì)能利用率，減小對化學合成肥料的依賴，降低生產(chǎn)成本，促進有機園藝發(fā)展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器的仰視圖
[0030]圖2是圖1沿六-八面的剖面圖。
[0031]圖3是本發(fā)明果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器的正視圖
[0032]圖4是圖3沿8-8面的剖面圖

【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述。
[0034]實施例
[0035]如圖1至4所示。本發(fā)明公開了一種果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器，引導(dǎo)裝置1安裝在末端執(zhí)行器的前方；鋸片4(圓盤鋸片)安裝在鋸片固定板2下方，鋸片固定板2安裝在直線導(dǎo)軌9上，鋸片固定板2與直線導(dǎo)軌9螺紋配合，鋸片固定板2能沿直線導(dǎo)軌9軸向往復(fù)運動，用于剪切和粉碎枝條；限位開關(guān)5安裝在固定板2上，并位于直線導(dǎo)軌9的兩端，用于限制固定板3在直線導(dǎo)軌9行程范圍內(nèi)移動；
[0036]軟軸7的一端安裝在直流電機17的連接器18上，另一端通過軟軸連接器6與鋸片4相連，用于控制圓盤鋸片轉(zhuǎn)動。
[0037]直線導(dǎo)軌9的一端與驅(qū)動電機III 15連接，另一端與導(dǎo)軌固定裝置8轉(zhuǎn)動連接；
[0038]閘門控制裝置10設(shè)置在末端執(zhí)行器殼體頂部，引導(dǎo)裝置1的后側(cè)，用于隔離枝條。
[0039]頂端齒輥12安裝在閘門控制裝置10下方，其兩端分別與彈簧連接，可在枝條推力作用下移動，用于枝條粉碎時對枝條的固定。
[0040]中間夾層板14位于夾持輸送層13和剪切粉碎層16之間，作為兩層的支撐及連接板；
[0041]繞線盤26安裝在驅(qū)動電機II 23的聯(lián)軸器25上，用于控制鋼絲繩的長度。鋼絲繩27分別固定在繞線盤26和鋼絲繩夾頭33上；
[0042]運動輥軸28穿過鋼絲繩夾頭33可自由旋轉(zhuǎn)，用于控制運動齒輥28和固定齒32輥間的距離；運動齒輥28的兩端分別端安裝在齒輥固定裝置29和彈簧II 34上，能夠沿鋼絲繩27收縮方向移動，運動齒輥28在彈簧430和彈簧II 34的拉力作用下對枝條進行夾持。
[0043]引導(dǎo)裝置1安裝在末端執(zhí)行器的前方，成八字形分開，用于對枝條施加壓力，引導(dǎo)枝條進入執(zhí)行器中。
[0044]頂端齒輥12的下方設(shè)有夾持層隔板11。
[0045]軟軸7的中部設(shè)有軟軸固定裝置20，軟軸固定裝置20固定在粉碎擋板19上。
[0046]固定齒輥32連接驅(qū)動電機I 22，運動齒輥28 —側(cè)設(shè)置有進料口擋板31。
[0047]聯(lián)軸器25通過電機固定裝置24與驅(qū)動電機II 23的轉(zhuǎn)軸連接。
[0048]末端執(zhí)行器還包括一個外殼21。
[0049]采用本發(fā)明末端執(zhí)行器對果樹枝條修剪粉碎的方法，可通過幾個階段實現(xiàn):
[0050]1)預(yù)備階段:啟動驅(qū)動電機II 23，固定在驅(qū)動電機II 23軸上的繞線盤26開始轉(zhuǎn)動并纏繞鋼絲繩27，使運動齒輥28通過進料口擋板31前后兩側(cè)的移動通道沿鋼絲繩27收縮方向移動，逐漸加大與固定齒輥32之間的距離；
[0051]運動齒輥28兩側(cè)的彈簧I 30和彈簧II 34被拉伸，當兩齒輥相距一定距離時，停止驅(qū)動電機II 23 ；
[0052]2)枝條進入階段:調(diào)控機械手臂，使末端執(zhí)行器向待剪枝條運動，枝條受到引導(dǎo)裝置1的壓力作用而沿預(yù)定路徑進入末端執(zhí)行器中，并通過對閘門控制裝置10的擠壓，打開閘門；通過閘門后，枝條將推動頂端齒輥12繼續(xù)運動，直到頂端齒輥12的控制彈簧拉伸到一定長度時停止末端執(zhí)行器的移動；
[0053]3)枝條加持階段:反向啟動驅(qū)動電機II 23，直到鋼絲繩27恢復(fù)到原來長度為止；運動齒輥28在彈簧I 30和彈簧II 34的拉力作用下對枝條進行夾持；
[0054]4)枝條與樹體分離階段:同時啟動直流電機17和驅(qū)動電機III15，高速旋轉(zhuǎn)的鋸片4通過鋸片固定板3沿直線導(dǎo)軌9方向移動，并剪斷枝條，使枝條脫離樹體；
[0055]5)枝條輸送階段:啟動驅(qū)動電機I 22，固定齒輥32開始轉(zhuǎn)動將修剪下來的枝條輸送到固定面板2處進行粉碎；
[0056]6)枝條粉碎階段:調(diào)控驅(qū)動電機III 15輸入的電流方向，使高速旋轉(zhuǎn)的鋸片4沿直線導(dǎo)軌9方向往復(fù)移動粉碎枝條，枝條碎末通過粉碎擋板19排出末端執(zhí)行器，再排放到果園中。
[0057]如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
[0058]本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器，其特征在于:引導(dǎo)裝置(1)安裝在末端執(zhí)行器的前方；鋸片(4)安裝在鋸片固定板(2)下方，鋸片固定板(2)安裝在直線導(dǎo)軌(9)上，鋸片固定板(2)與直線導(dǎo)軌(9)螺紋配合，鋸片固定板(2)能沿直線導(dǎo)軌(9)軸向往復(fù)運動，用于剪切和粉碎枝條；限位開關(guān)(5)安裝在固定板(2)上，并位于直線導(dǎo)軌(9)的兩端，用于限制固定板(3)在直線導(dǎo)軌(9)行程范圍內(nèi)移動； 軟軸(7)的一端安裝在直流電機(17)的連接器(18)上，另一端通過軟軸連接器(6)與鋸片⑷相連； 直線導(dǎo)軌(9)的一端與驅(qū)動電機III (15)連接，另一端與導(dǎo)軌固定裝置(8)轉(zhuǎn)動連接； 閘門控制裝置(10)設(shè)置在末端執(zhí)行器殼體頂部，引導(dǎo)裝置(1)的后側(cè)，用于隔離枝條; 頂端齒輥(12)安裝在閘門控制裝置(10)下方，其兩端分別與彈簧連接； 中間夾層板(14)位于夾持輸送層(13)和剪切粉碎層(16)之間； 繞線盤(26)安裝在驅(qū)動電機II (23)的聯(lián)軸器(25)上； 鋼絲繩(27)分別固定在繞線盤(26)和鋼絲繩夾頭(33)上； 運動輥軸(28)穿過鋼絲繩夾頭(33)，用于控制運動齒輥(28)和固定齒(32)輥間的距離；運動齒輥(28)的兩端分別端安裝在齒輥固定裝置(29)和彈簧II (34)上，能夠沿鋼絲繩(27)收縮方向移動，運動齒輥(28)在彈簧1(30)和彈簧II (34)的拉力作用下對枝條進行夾持。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器，其特征在于:引導(dǎo)裝置(1)安裝在末端執(zhí)行器的前方，成八字形分開，用于對枝條施加壓力，引導(dǎo)枝條進入執(zhí)行器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器，其特征在于:頂端齒輥(12)的下方設(shè)有夾持層隔板(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器，其特征在于:軟軸(7)的中部設(shè)有軟軸固定裝置(20)，軟軸固定裝置(20)固定在粉碎擋板(19)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器，其特征在于:固定齒輥(32)連接驅(qū)動電機I (22)，運動齒輥(28) —側(cè)設(shè)置有進料口擋板(31)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器，其特征在于:聯(lián)軸器(25)通過電機固定裝置(24)與驅(qū)動電機II (23)的轉(zhuǎn)軸連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的果樹枝條修剪粉碎末端執(zhí)行器，其特征在于:末端執(zhí)行器還包括一個外殼(21)。
8.采用權(quán)利要求1至7任一項所述末端執(zhí)行器對果樹枝條修剪粉碎的方法，其特征在于如下步驟: 1)預(yù)備階段:啟動驅(qū)動電機II(23)，固定在驅(qū)動電機II (23)軸上的繞線盤(26)開始轉(zhuǎn)動并纏繞鋼絲繩(27)，使運動齒輥(28)通過進料口擋板(31)前后兩側(cè)的移動通道沿鋼絲繩(27)收縮方向移動，逐漸加大與固定齒輥(32)之間的距離； 運動齒輥(28)兩側(cè)的彈簧I (30)和彈簧II (34)被拉伸，當兩齒輥相距一定距離時，停止驅(qū)動電機II (23)； 2)枝條進入階段:調(diào)控機械手臂，使末端執(zhí)行器向待剪枝條運動，枝條受到引導(dǎo)裝置(1)的壓力作用而沿預(yù)定路徑進入末端執(zhí)行器中，并通過對閘門控制裝置(10)的擠壓，打開閘門；通過閘門后，枝條將推動頂端齒輥(12)繼續(xù)運動，直到頂端齒輥(12)的控制彈簧拉伸到一定長度時停止末端執(zhí)行器的移動； 3)枝條加持階段:反向啟動驅(qū)動電機II(23)，直到鋼絲繩(27)恢復(fù)到原來長度為止；運動齒輥(28)在彈簧I (30)和彈簧II (34)的拉力作用下對枝條進行夾持； 4)枝條與樹體分離階段:同時啟動直流電機(17)和驅(qū)動電機III(15)，高速旋轉(zhuǎn)的鋸片(4)通過鋸片固定板(3)沿直線導(dǎo)軌(9)方向移動，并剪斷枝條，使枝條脫離樹體； 5)枝條輸送階段:啟動驅(qū)動電機I(22)，固定齒輥(32)開始轉(zhuǎn)動將修剪下來的枝條輸送到固定面板(2)處進行粉碎； 6)枝條粉碎階段:調(diào)控驅(qū)動電機III(15)輸入的電流方向，使高速旋轉(zhuǎn)的鋸片(4)沿直線導(dǎo)軌(9)方向往復(fù)移動粉碎枝條，枝條碎末通過粉碎擋板(19)排出末端執(zhí)行器，再排放到果園中。
【文檔編號】A01G3/00GK104335829SQ201410512579
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】邵明, 黃彪, 宋雷 申請人:華南理工大學