[0001] 本发明涉及智能采运技术领域，尤其涉及一种绿芦笋智能采运一体设备。

[0002] 截至目前，水稻、小麦、玉米等主流大田作物均已普及实现机械化收割，但在新鲜绿芦笋这一特色作物上，市面仍未见机械化采收的广泛应用。鉴于中国绿芦笋种植规模位居世界前列，且种植面积持续扩展，其采收环节的挑战日益凸显，包括采收周期长、劳动强度巨大、工作环境恶劣及高昂的人工成本等。因此，研发替代人工采运绿芦笋的自动采摘机器人已成为亟待解决的重要课题。

[0003] 当前有少量自动采摘机器人问世，但此类采摘机器人技术面临的一大瓶颈在于其末端执行器普遍采用“采一次、放一次”的操作模式，显著降低采摘效率，阻碍采摘机器人在实际生产中的广泛推广。故如何在突破采摘后放置的局限，转而聚焦于实现连续采摘与采运一体化的技术创新核心问题，这不仅是对采摘机器人设计理念的革新，更是推动绿芦笋采收向机械化、智能化转型的关键所在。

[0030] 下面结合实施例和说明书的附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

[0031] 参见图1 2所示的一种绿芦笋智能采运一体设备，包括抬升机构1、夹持机构2、切~割机构3、采后转运机构4、四轴连杆型机械臂5、采摘机底盘6及移动终端，其中，抬升机构1、夹持机构2、切割机构3组成采摘执行器，采摘执行器安装在四轴连杆型机械臂5上，四轴连杆型机械臂5安装在采摘机底盘6上，采后转运机构4安装在采摘机底盘6上，并位于采摘执行器的上方；且采后转运机构4的旋转中心与四轴连杆型机械臂5的旋转中心在同一轴线上，移动终端分别与采摘执行器、采后转运机构4及四轴连杆型机械臂5连接；各部分具体结构如下：
如图3 5所示，所述抬升机构1包括一号抬升支撑板101、抬升气缸102、一号抬升曲~
臂103、下连接架104、二号抬升支撑板105、三号抬升支撑板106、二号抬升曲臂107、四号抬升支撑板108、抬升连接架109及上连接架110，其中，一号抬升支撑板101、二号抬升支撑板
105、三号抬升支撑板106、四号抬升支撑板108之间通过螺栓固定连接，再通过抬升连接架
109和上连接架110固定连接，作为抬升气缸102的支撑；抬升气缸102铰接于一号抬升支撑板101与三号抬升支撑板106之间，一号抬升曲臂103与二号抬升曲臂107固定连接在下连接架104两侧，下连接架104通过一号抬升曲臂103和二号抬升曲臂107的中部与上连接架110铰接；一号抬升曲臂103端部与抬升气缸102铰接，形成类曲柄滑块机构以使得下连接架104向上翻转，从而带动安装在下连接架104上的夹持机构2整体向上翻转，以便向上转运；抬升气缸102与移动终端连接；
如图6 7所示，所述夹持机构2包括夹持机构连接杆201、左夹爪背板202、左夹爪
~
203、右夹爪204、右夹爪背板205、下夹持机构连接架206、上夹持机构连接架207、弹簧208、左夹持下连杆209和左夹持上连杆210、左夹爪连接架211、右夹爪连接架212、右夹持上连杆
213及右夹持下连杆214，其中，夹持机构连接杆201两端分别设置有螺栓孔，夹持机构连接杆201一端通过螺栓与上夹持机构连接架207连接，夹持机构连接杆201另一端通过螺栓与下夹持机构连接架206连接；上夹持机构连接架207固定在下连接架104上端，下夹持机构连接架206上对称设置有四个转轴，左夹持下连杆209和左夹持上连杆210一端的孔洞与下夹持机构连接架206左侧的两转轴铰接，左夹持下连杆209和左夹持上连杆210另一端的孔洞与左夹爪连接架211上设置的两转轴铰接，形成左类平行四杆机构；右夹持上连杆213和右夹持下连杆214一端的孔洞与下夹持机构连接架206右侧的两转轴铰接，右夹持上连杆213和右夹持下连杆214另一端的孔洞与右夹爪连接架212上设置的两转轴铰接，形成右类平行四杆机构；两个对称的类平行四杆机构使得左夹爪连接架211与右夹爪连接架212可以保持平行的夹紧和张开，弹簧208一端连接在左夹持下连杆209中部，弹簧208另一端连接在右夹持下连杆214中部，用于提供夹紧力；同时在左夹持下连杆209下部设置有用于支撑左夹爪
203张开的滑槽，在右夹持下连杆214下部设置有用于支撑右夹爪204张开的滑槽；
优选地，左夹爪203、右夹爪204为柔性硅胶材质制成，左夹爪203通过左夹爪背板
202与左夹爪连接架211固定连接，右夹爪204通过右夹爪背板205与右夹爪连接架212固定连接，同时在左夹爪203与右夹爪204上分别设置有能够环抱住绿芦笋的倒钩型齿，防止采摘时绿芦笋脱爪；
如图8 9所示，所述切割机构3包括采摘气缸301、切割机构连接架302、切割机构连~
接杆303、滑块304、刀架305及切割刀306，其中，采摘气缸301通过缸体上的螺栓孔与下连接架104下端固定连接，采摘气缸301前端与切割机构连接架302固定连接，切割机构连接架
302前端固定有切割机构连接杆303，切割机构连接杆303前端安装有连接刀架305与切割刀
306；
进一步地，滑块304固定在切割机构连接杆303中部，以与左夹持下连杆209和右夹持下连杆214下部的滑槽配合；
如图10 11所示，所述采后转运机构4包括下传送带轮401、右传送挡板402、左传送~
挡板403、上传送带轮404、回收辊405、传送长皮带406、下传送带轮支架407、散热支架408、传送电机409、散热风扇410、导向传送挡板411、下挡板支架412、下传送轴413、下回收带轮
414、回收传动皮带415、上回收带轮416、回收导向罩417、上传送轴418、上传送带轮支架
419、上挡板支架420、传送机构支撑杆421、一级传送连杆422、二级传送连杆423及传送机构连接柱424，其中，传送电机409固定在下传送带轮支架407上，传送电机409的输出轴连接下传送带轮401，上传送带轮404通过下传送轴413安装在上传送带轮支架419上，上传送轴418设置上传送带轮支架419前端，传送长皮带406一端连接下传送带轮401，传送长皮带406另一端连接上传送带轮404，配合实现绿芦笋的向后转运，同时在传送长皮带406的两侧设置有右传送挡板402、左传送挡板403，防止绿芦笋运在送途中掉落；下回收带轮414与下传送轴413连接，上回收带轮416与上传送轴418连接，上传送轴418上连接有回收辊405，回收传动皮带415套装在下传送轴413与上传送轴418上，通过回收传动皮带415形成第二级传动，将回收动力传递给连接在上传送轴418上的回收辊405；
传送机构连接柱424下端安装面设置有螺栓孔，传送机构连接柱424上端与二级传
送连杆423竖直铰接，二级传送连杆423与一级传送连杆422水平铰接；传送机构支撑杆421一端与一级传送连杆422固定连接，传送机构支撑杆421另一端与上传送带轮支架419固定连接，下挡板支架412设置在一级传送连杆422与传送机构支撑杆421之间，上挡板支架420设置在上传送带轮支架419与传送机构支撑杆421之间，上挡板支架420用于安装右传送挡板402和左传送挡板403的一端，下挡板支架412用于安装右传送挡板402和左传送挡板403的另一端；下传送带轮支架407设置在散热支架408与下挡板支架412之间，散热风扇410通过散热支架408固定在传送电机409尾部，在采后转运机构工作时提供主动散热防止电机过热；下传送带轮支架407上部水平铰接有导向传送挡板411，导向传送挡板411用于为转运终点提供导向，回收导向罩417固定在上传送带轮支架419前端，用于为转运起点提供导向；
优选地，回收辊405为柔性硅胶材质制成，以在不损伤绿芦笋的情况下提供较大的回收摩擦力，确保绿芦笋顺利进入位于后部的传送长皮带406上；
所述移动终端包括主控电脑和控制箱，主控电脑中集成有控制程序，控制箱上设
置有数据接口、IO接口和电磁阀，主控电脑通过USB数据线与控制箱的数据接口连接，进行数据传输和交互，IO接口与采后转运机构4的传送电机409连接，电磁阀与切割机构3的采摘气缸301、抬升机构1的抬升气缸102连接；控制程序按步骤自动发送信号给控制箱，控制箱控制采摘气缸301、抬升气缸102的伸出和收缩，控制采后转运机构4的传送电机409的启动与停止，及四轴连杆型机械臂5的移动。

[0032] 在本实施例中，如图12所示，采摘执行器抬升翻转状态时，抬升气缸102收缩使一号抬升曲臂103绕上连接架110转轴位置转动，进而带动连接在上连接架110上的夹持机构2一起抬升翻转；夹持动作原理如图 13所示，采摘气缸301收缩时，切割机构连接架302带动切割机构连接杆303收起，安装在切割机构连接杆303上的滑块304滑进左夹持下连杆209与右夹持下连杆214的滑槽内，以克服弹簧208的张紧力促使左夹爪203与右夹爪204张开；采摘气缸301伸出时，滑块304滑出左夹持下连杆209与右夹持下连杆214的滑槽促使左夹爪203与右夹爪204夹紧绿芦笋，同时切割刀306继续前伸以切断绿芦笋，在切割绿芦笋过程，
中，Fs表示张开状态时弹簧208的张紧力，Fs 表示夹持状态时弹簧208的张紧力，Fp表示对绿芦笋的夹持力，具体运行步骤如下：
（1）初始状态时采摘气缸301为收缩状态，抬升气缸102为伸出状态，传送电机409保持开启；
（2）移动终端控制四轴连杆型机械臂5带动采摘执行器移动至绿芦笋所在位置，使被采绿芦笋位于左夹爪203与右夹爪204之间；移动过程中，由于四轴连杆型机械臂5与采后转运机构4的转动轴线重合，四轴连杆型机械臂5能带动采后转运机构4跟随移动，使采后转运机构4保持在采摘执行器上方；
（3）由移动终端控制采摘气缸301伸出，带动滑块304滑出左夹持下连杆209与右夹持下连杆214的滑槽，从而使得张开的左夹爪203与右夹爪204失去支撑力，在弹簧208的作用力下夹紧绿芦笋，与此同时采摘气缸301继续伸出，设置在采摘气缸301最前端的切割刀
306依靠采摘气缸301的推力切断绿芦笋；
（4）由移动终端控制抬升气缸102收缩，以带动一号抬升曲臂103和下连接架104向上翻转，由此将夹持住的绿芦笋向上抬升，进而将绿芦笋置于采后转运机构4的入口处；
（5）由移动终端控制采摘气缸301收缩，带动滑块304滑进左夹持下连杆209与右夹持下连杆214的滑槽，将左夹爪203与右夹爪204再次支撑开，使绿芦笋失去夹紧力下落至传送长皮带406上；
（6）绿芦笋在传送长皮带406的传送下被回收，四轴连杆型机械臂5不用费时做另外动作转运；
（7）由移动终端控制抬升气缸102伸出，带动一号抬升曲臂103和下连接架104向下翻转，返回至初始状态；
（8）重复步骤（2）（7），采收下一棵绿芦笋。
~

[0033] 在本实施例的描述中，需要说明的是：术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“前端”、“尾端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“二”、“三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0034] 在本实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。