[0001] 本发明涉及农业机械装备技术领域，具体为一种罩笼式棉花打顶末端执行器。

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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。

[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0018] 如图1所示，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；姿态调整模块通过螺栓连接安装于顶芽罩1的顶面，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，吸芽管罩2通过螺栓连接于顶芽罩1的前侧面；如图7所示，姿态调整模块包括机械臂连接块41、旋转伺服电机42、俯仰伺服电机固定座43、俯仰伺服电机44、法兰轴承45、顶芽罩连接块46。机械臂连接块41上部设置有螺栓孔用于连接机械臂，机械臂连接块41底部加工有与旋转伺服电机42相配合的螺栓孔用于安装固定旋转伺服电机42；旋转伺服电机轴421与俯仰伺服电机固定座43通过螺栓连接；俯仰伺服电机固定座43呈U型结构，其左右两侧设置有螺栓孔分别用于连接俯仰伺服电机44和顶芽罩连接块46；俯仰伺服电机44通过螺栓固定安装于俯仰伺服电机固定座43的一侧，俯仰伺服电机轴441与顶芽罩连接块46通过螺栓连接，俯仰伺服电机固定座43的另一侧与顶芽罩连接块46通过法兰轴承45和螺栓连接；顶芽罩连接块46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441和俯仰伺服电机固定座43，顶芽罩连接块46的底面与顶芽罩1螺栓连接；采用以上结构，姿态调整模块能够带动顶芽罩1实现水平旋转运动和竖直俯仰运动。

[0019] 如图5和图6所示，打顶执行模块包括丝杆电机32、丝杆35、丝杆固定块37、丝杆滑台36、刀具34、上侧板31、下盖板33；上侧板31通过螺栓固定连接在顶芽罩1的左右两侧；丝杆电机32与丝杆固定块37螺栓连接于上侧板31；丝杆35与丝杆电机32转轴连接做旋转运动；丝杆滑台36安装于丝杆35上，并在丝杆35驱动下做直线运动，刀具34同丝杆滑台36螺栓连接同步做直线运动。

[0020] 如图1和图5所示，传感器模块包括光电接近开关51和矩形光纤传感器52，光电接近开关51安装于打顶执行模块下盖板33前侧面，矩形光纤传感器52安装于顶芽罩1的前后两侧面。

[0021] 如图2和图3所示，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。采用以上结构，便于在顶芽回收时，顶芽罩1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2内，便于在作业维修时对各模块进行快速更换，便于刀具34与顶芽罩1形成密闭空间。

[0022] 如图4所示，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。采用以上结构，便于顶芽高效顺利的回收。

[0023] 如图1所示，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的外侧面。采用以上结构，可以避免顶芽与顶芽罩1内螺栓的缠绕，影响顶芽回收效率。

[0024] 如图10所示，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。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33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。左右两侧打顶执行模块刀具34在剪切顶芽闭合时，可与顶芽罩1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。

[0025] 打顶执行模块上侧板31设置有刀具滑槽。采用以上结构，可以保证刀具34在运动过程的平稳可靠。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。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。

[0026] 本发明的工作过程如下：如图1所示的末端执行器通过机械臂连接块41与棉花打顶机器人机械臂相连接。
打顶作业时，如图8所示末端执行器在机械臂的带动下移至棉花顶芽的上方，由于棉花顶芽在棉田中的分布随机姿态各异，末端执行器需要在旋转电机42和俯仰电机44的驱动下进行姿态调整，使顶芽罩1正对棉花顶芽，顶芽处于顶芽罩1开口范围内，两侧打顶执行模块的下盖板33正对棉株的最高侧枝和次高侧枝，避免对顶芽附近的棉叶和花蕾的损伤，以便实现精准有效的打顶作业，姿态调整完毕后执行器的状态如图9所示；而后进行如图10所示的操作，末端执行器在机械臂的带动下向棉花顶芽移动，棉花顶芽进入顶芽罩内，棉株最高侧枝和次高侧枝在打顶执行模块下盖板33的作用下弯曲变形，当矩形光纤传感器52检测棉花顶芽进入顶芽罩1时将检测信息反馈给棉花打顶机器人控制模块，控制模块控制两侧打顶执行模块丝杆电机32同步开始工作带动丝杆35做旋转运动，丝杆滑台36在丝杆35的驱动下做直线运动，通过螺栓固定在丝杆滑台36上的刀具34也同步做直线运动靠近顶芽，当左右两侧的刀具34相遇闭合完成对棉花顶芽的剪切时，闭合的刀具34与顶芽罩1形成了密闭空间，在吸芽管罩2处的吸力下，顶芽罩1后侧面的圆孔与顶芽罩1前侧面的开孔形成了气流柱将顶芽吸入吸芽管罩2完成顶芽的回收。当左右两侧刀具34闭合时，丝杆滑台36运动至相应位置触发光电接近开关51，光电接近开关51将感应信号反馈给棉花打顶机器人控制模块，控制模块控制丝杆电机32反向旋转，刀具34收入上侧板31与下盖板33形成的空间内。完成顶芽的剪切和回收后，末端执行器如图11所示在机械臂的带动下离开棉株，继续对其他棉株进行打顶。

[0027] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。