專利名稱：：一種除草機器人的六爪執行機構的制作方法
技術領域：
：本發明涉及農業機器人領域，特別涉及一種除草機器人的六爪執行機構。技術背景為了擺脫田間除草的繁重體力勞動和克服化學除草方法所帶來的危害，機械化和智能化除草成為植保發展的方向。其中行內植株之間雜草的清除必須由智能化的除草機器人來完成。目前所見的除草機構，如Einbock、Lely、RabeWerk等公司的耙子、Bezzerides公司的轉動除草器、Yetter公司的轉動鋤、Kongskilde公司的丹麥釘齒除草器等(JedColquhounandRobinBellinder.NewCultivationToolsforMechanicalWeedControlinVegetables;RobinBellinder.CultivationToolsforMechanicalWeedControlinVegetables;Marie-Jos6eHotte,etal.Useofmechanicalcultivatorsformarketvegetablecrops.),均面向行間的機械化除草而設計，無法應用于行內除草。少數面對行內除草的裝置，如Buddingh公司的傾斜對滾轉盤手指式除草機構(RobinBellinder.CultivationToolsforMechanicalWeedControlinVegetables)，僅適用于草非常小時，且只能在植株間距非常均勻的情況下使用。以上除草機構無法滿足一般栽培方式下行內除草的需要，更無法實現行內、行間一體化除草的需要。
發明內容為了克服現有機器人除草裝置的不足，本發明提供一種應用于除草機器人的六爪執行機構，通過六爪轉盤結構和凹、凸鎖止輪的嚙合，同時實現行內與行間除草。同時通過對凸鎖止輪的上提和轉盤速度的控制，控制在植株間距變化時割刀進入行內的動作和頻率，滿足機器人除草的智能化要求。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是由外殼、主軸轉盤系、割刀軸系、鋼絲滑桿系所組成，外殼固定于除草機器人平臺上，外殼固定于除草機器人平臺上，電機與主軸轉盤系相連，6套割刀軸系支承在主軸轉盤系上。電機帶動主軸轉盤系轉動，6套割刀軸系隨同主軸轉盤系轉動。當其中l套割刀軸系轉至植株行一側時，該軸系上凹鎖止輪與鋼絲滑桿系上的凸鎖止輪進入嚙合并被鎖止，使割刀外伸進入行內植株間完成除草動作。如兩植株間距過小，則由另一電機拉動鋼絲，使鋼絲滑桿系上的凸鎖止輪上移，凹鎖止輪無法與其嚙合，使割刀不伸出進入行內，以避免割刀傷害植株。本發明的有益效果是，只通過主軸的主運動和鋼絲的從運動配合，實現了6套割刀的任意行內、行間除草運動及其控制，除草動作連續，整體尺寸小巧，操作簡單靈活，便于除草機器人的控制與操縱。下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖l為除草機器人六爪執行機構主視示意圖，圖2為該機構俯視示意圖，圖3為鎖止輪輪廓曲線示意圖，圖4為該機構田間作業示意圖。圖中l.外殼，2.主軸，3.軸承，4.鋼絲，5.滑桿，6.導槽，7.壓縮彈簧，8.鍵，9.凸鎖止輪，IO.螺栓，ll.軸端擋圈，12.鍵，13.割刀，14.轉軸，15.彈性擋環，16.凹鎖止輪，17.螺栓，18.軸端擋圈，19.螺栓，20.軸端擋圈，21.鍵，22.轉盤。具體實施方式如圖l、圖2所示，該除草機器人六爪執行機構由外殼、主軸轉盤系、割刀軸系、鋼絲滑桿系所組成。其中主軸轉盤系包括主軸(2)、轉盤(22)、鍵(21)、軸端擋圈(20)、螺栓(19)。主軸(2)由滾動軸承(3)支承，相對外殼(1)轉動。轉盤(22)通過鍵(21)聯接于主軸上，并通過軸端擋圈(20)和螺栓(19)進行軸向定位。割刀軸系包括割刀(13)、轉軸(14)、彈性擋環(15)、鍵(12)、凹鎖止輪(16)、軸端擋圈(11)和螺栓(10)。割刀(13)通過螺栓與轉軸(14)聯接，轉軸(14)可以相對轉盤(22)轉動，并通過彈性擋環(15)進行軸向定位。轉軸(14)通過鍵(12)與凹鎖止輪(16)聯接，并通過軸端擋圈(11)和螺栓(10)進行軸向定位。割刀(13)、轉軸(14)、彈性擋環(15)、鍵(12)、凹鎖止輪(16)、軸端擋圈(11)、螺栓(10)所形成的割刀軸系共有6套，均布于主軸(2)軸線周圍，均由轉盤(22)支承并相對于轉盤(22)轉動。鋼絲滑桿系包括鋼絲(4)、滑桿(5)、導槽(6)、壓縮彈簧(7)、凸鎖止輪(9)、鍵(8)、軸端擋圈(18)和螺栓(17)。導槽(6)通過螺釘固定于外殼(1)內，滑桿(5)具有矩形截面，只能相對導槽(6)上下滑動。鋼絲(4)與滑桿(5)連接。凸鎖止輪(9)與滑桿(5)通過鍵(8)聯接，并通過軸端擋圈(18)和螺栓(17)進行軸向定位。壓縮彈簧(7)套于滑桿(5)上，位于導槽(6)和凸鎖止輪(9)之間。圖3中，凸鎖止輪(9)的輪廓曲線由8段曲線組成，其中M美和M美對稱，為以凸鎖止輪9軸心A為圓心的圓弧；M美為以轉盤(22)軸心0為圓心的圓弧；M美為直線；M美和M美對稱，MeM7和MJi對稱，為過渡圓弧。凹鎖止輪(16)的輪廓曲線由4段曲線組成，其中N扎是以凹鎖止輪(16)軸心B為圓心的圓弧，N2N3則是與M3M4相同半徑的圓弧，N凡和N3N4對稱，為過渡圓弧。為了保證凸鎖止輪(9)和凹鎖止輪(16)順利嚙合，兩鎖止輪的輪廓曲線還應具有如下特征從M2到M3，M美過渡曲線上的點到軸心A的距離逐漸減小;從N!到N"線過渡曲線上的點到軸心B的距離逐漸減小；N具圓弧長度小于M3M4圓弧。由圖1圖4，該機構掛接于除草機器人移動平臺上，外殼(1)相對于移動平臺固定，由移動平臺上的兩電機分別帶動主軸(2)轉動和拉動鋼絲(4)。當除草機器人工作時，該執行機構位于行間。在除草機器人前進時，在俯視方向，主軸(2)帶動轉盤(22)順時針轉動，6套割刀軸系隨轉盤(22)相對轉盤(22)軸心轉動，同時土壤與割刀(13)間的阻力使該割刀軸系繞轉軸(14)的軸心轉動至內側，割刀(13)進行行間的除草。當其中l套割刀軸系隨轉盤(22)轉動至植株行一側，凹鎖止輪(16)和凸鎖止輪(9)進入嚙合，使割刀(13)繞轉軸(14)的軸心順時針轉動直至兩同心圓弧M美和N2N3進入鎖止狀態，割刀(13)被鎖止在與主軸(2)中心的連線方向。這一過程中，割刀(13)自該六爪執行機構內側伸出，進入行內植株之間完成切割除草動作。當割刀軸系隨轉盤(22)繞其軸心繼續轉動，凹鎖止輪(16)和凸鎖止輪(9)脫離嚙合，割刀軸系被解除鎖止，割刀(13)與土壤間的阻力又重新使割刀(13)進入六爪執行機構的內側。故在除草機器人前進過程中，轉盤(22)連續轉動，而在轉盤上平均分布的6套割刀軸系中，只有當其中一套割刀軸系轉動到達植株行一側時，割刀(13)才伸入行內植株之間完成切割除草動作。這樣該六爪執行機構可以同時實現行內和行間的除草作業。在除草機器人前進過程中，當除草機器人檢測到行內兩植株的間距過小，割刀(13)不能伸入行內植株間除草時，則控制電機帶動鋼絲(4)上拉，通過滑桿(5)帶動凸鎖止輪(9)向上運動，從而使割刀軸系隨轉盤(22)轉動到植株行一側相應位置時，凹鎖止輪(16)和凸鎖止輪(9)無法進入嚙合，割刀(13)仍處于六爪執行機構內側而不外伸進入行內。隨后該電機停，通過壓縮彈簧(7)的彈性力作用使凸鎖止輪(9)下降回到初始位置。當除草機器人檢測發現行內兩植株間間距較大時，只需提高主軸(2)的轉速，使轉盤(22)帶動割刀軸系更快繞轉盤(22)軸心轉動，使6套割刀軸系中兩套甚至多套更快與凸鎖止輪(9)進入嚙合，兩把甚至更多割刀(13)伸入行內植株間完成除草。權利要求1.一種除草機器人的六爪執行機構，其特征在于由外殼、主軸轉盤系、割刀軸系、鋼絲滑桿系所組成，外殼固定于除草機器人平臺上，電機與主軸轉盤系相連，6套割刀軸系支承在主軸轉盤系上。2.根據權利要求1所述的除草機器人的六爪執行機構，其特征在于主軸轉盤系包括主軸(2)、轉盤(22)、鍵(21)、軸端擋圈(20)、螺栓(19)，主軸(2)由滾動軸承(3)支承，轉盤(22)通過鍵(21)聯接于主軸上，并通過軸端擋圈(20)和螺栓(19)進行軸向定位。3.根據權利要求1所述的除草機器人的六爪執行機構，其特征在于割刀軸系包括割刀(13)、轉軸(14)、彈性擋環(11)、鍵(12)、凹鎖止輪(16)、軸端擋圈(11)和螺栓(10)，割刀(13)通過螺栓與轉軸(14)聯接，并通過彈性擋環(15)進行軸向定位；轉軸(14)通過鍵(12)與凹鎖止輪(16)聯接，并通過軸端擋圈(11)和螺栓(10)進行軸向定位；割刀(13)、轉軸(14)、彈性擋環(15)、鍵(12)、凹鎖止輪(16)、軸端擋圈(11)、螺栓(10)所形成的割刀軸系共有6套，均布于主軸(2)軸線周圍，均由轉盤(22)支承并相對于轉盤(22)轉動。4.根據權利要求1所述的除草機器人的六爪執行機構，其特征在于鋼絲滑桿系包括鋼絲(4)、滑桿(5)、導槽(6)、壓縮彈簧(7)、凸鎖止輪(9)、鍵(8)、軸端擋圈(18)和螺栓(17)，導槽(6)通過螺釘固定于外殼(1)內，滑桿(5)具有矩形截面，只能相對導槽(6)上下滑動，鋼絲(4)與滑桿(5)連接，凸鎖止輪(9)與滑桿(5)通過鍵(8)聯接，并通過軸端擋圈(18)和螺栓(17)進行軸向定位，壓縮彈簧(7)套于滑桿(5)上，位于導槽(6)和凸鎖止輪(9)之間。5.根據權利要求1所述的除草機器人的六爪執行機構，其特征在于凸鎖止輪(9)的輪廓曲線由8段曲線組成，其中M美和M美對稱，為以凸鎖止輪(9)軸心A為圓心的圓弧；MsM4為以轉盤(22)軸心0為圓心的圓弧；M美為直線；M美和M4Ms對稱，MeM7和MA對稱，為過渡圓弧；從M2到M"M美過渡曲線上的點到軸心A的距離逐漸減小；凹鎖止輪(16)的輪廓曲線由4段曲線組成，其中N凡是以凹鎖止輪(16)軸心B為圓心的圓弧，N^是與M美相同半徑的圓弧，N2N3圓弧長度小于M美圓弧;N凡和N3N4對稱，為過渡圓弧；從N!到N2，N凡過渡曲線上的點到軸心B的距離逐漸減小。全文摘要本發明屬于農業機器人領域，其由外殼、主軸轉盤系、割刀軸系、鋼絲滑桿系所組成，外殼固定于收獲機器人平臺上，電機帶動主軸轉盤系轉動，6套割刀軸系隨同主軸轉盤系轉動。當其中1套割刀軸系轉至植株行一側時，該軸系上凹鎖止輪與鋼絲滑桿系上的凸鎖止輪進入嚙合并被鎖止，使割刀外伸進入行內植株間完成除草動作。如兩植株間距過小，則由另一電機拉動鋼絲，使鋼絲滑桿系上的凸鎖止輪上移，凹鎖止輪無法與其嚙合，使割刀不伸出進入行內，以避免割刀傷害植株。本發明只通過主軸的主運動和鋼絲的從運動配合，實現了6套割刀的任意行內、行間除草運動及其控制，除草動作連續，整體尺寸小巧，操作簡單靈活，便于除草機器人的控制與操縱。文檔編號A01M21/00GK101238805SQ200810019830公開日2008年8月13日申請日期2008年3月18日優先權日2008年3月18日發明者劉繼展,尹建軍,毛罕平,胡建平,陳樹人申請人:江蘇大學