CN107371600A - 一种采摘茶叶的机械装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采摘茶叶的机械装置及系统，包括：包括：能够识别茶树（5）新梢并获取其空间坐标的定位装置，机械装置（2），驱动机械装置（2）移动的行走装置，以及根据空间坐标控制行走装置和机械装置（2）的控制装置；定位装置、行走装置和机械装置（2）分别与控制装置电联接；机械装置（2），其特征在于：包括：定平台（6），动平台（10），三个沿周向均匀设置并联接于定平台（6）和动平台（10）之间的运动支链，以及设置于动平台（10）底侧的执行机构（3）；运动支链能够驱动动平台（10）以同一姿态在空间任意方向运动，执行机构（3）具有两个能够相互靠近和远离的刀片。本发明具有的有益效果：能够自动识别并定位茶树新梢从而实现茶叶高效采摘。
Description
技术领域
本发明属于农业采摘机械设备技术领域，具体涉及一种采摘茶叶的机械装置及系统。
背景技术
茶叶经济价值极高，但采摘面临着很大的难题。由于采茶期限较短，采摘任务十分繁重，传统的人工采摘无法满足当今的茶叶采摘要求。近年来机器采摘茶叶技术得到一定的发展，但是机采并不像人工那样灵活，而且采摘茶叶的质量有待提高，整体采摘效果需要进一步的发展。
我国在采摘机器人的研究方面已经取得了一些成绩，目前国内茶叶采摘中主要使用的是往复切割式采茶机。这种采茶机器有明显的不足，采摘茶叶的时候无法识别新梢和老叶，成功采摘的茶叶往往完整性和标准性较差，而且采摘效果无法保证。因此，合理利用并联机构的优势，设计茶叶采摘机械装置对于推动茶产业的发展具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种采摘茶叶的机械装置及系统，能够自动识别并定位茶树新梢从而实现茶叶高效采摘。
为解决现有技术问题，本发明公开了一种采摘茶叶的机械装置，包括：
定平台，
动平台，
三个沿周向均匀设置并联接于定平台和动平台之间的运动支链，以及
设置于动平台底侧的执行机构；
运动支链能够驱动动平台以同一姿态在空间任意方向运动，执行机构具有两个能够相互靠近和远离的刀片。
进一步地，运动支链包括：
三个沿周向均匀设置于定平台上的伺服电机，
三个分别与相应伺服电机的输出轴联接的主动臂，以及
三个分别与动平台和相应主动臂球铰联接的从动臂。
进一步地，每个从动臂包括两个等长且平行设置的连杆，每个连杆的两端分别与主动臂和动平台球铰联接。
进一步地，执行机构包括：
驱动电机，
联接驱动电机的输出轴的丝杠，
与丝杠平行设置的导杆，以及
一对与丝杠螺纹联接且与导杆滑动联接的夹子；
两个刀片以面对面方式分别设置于相应的夹子上，丝杠具有两段旋向相反的螺纹，每个夹子与相应的螺纹相配合。
进一步地，执行机构还包括：
一对设置于两个刀片之间的限位块，每个限位块能够限制相应的夹子运动。
进一步地，丝杠的两端分别通过轴承座联接动平台。
进一步地，执行机构包括：
驱动电机，
联接驱动电机的输出轴的主动齿轮，
与丝杠平行设置的导杆，以及
一对与主动齿轮相啮合且均与导杆滑动联接的齿条；
两个刀片以面对面方式分别设置于相应的齿条上，两个齿条分别设置于主动齿轮的两侧外圆处。
进一步地，执行机构还包括：
一对设置于两个刀片之间的限位块，每个限位块能够限制相应的齿条运动。
本发明还公开了一种采用上述机械装置的采摘茶叶的系统，还包括：
能够识别茶树新梢并获取其空间坐标的定位装置，
驱动机械装置移动的行走装置，以及
根据空间坐标控制行走装置和机械装置的控制装置；
定位装置、行走装置和机械装置分别与控制装置电联接。
进一步地，定位装置包括：
能够茶树冠层图像的摄像机，
能够投射图像的投影仪，以及
根据图像识别茶树新梢并获取其空间坐标的图像处理器。
本发明具有的有益效果：相比传统的手工采摘模式，用本发明的采摘茶叶的系统可以实现自动识别和高效采摘、采摘茶叶的效果比一般的采茶机有很高的完整性和标准性，对于推动茶产业的发展具有十分积极的作用。
附图说明
图1为本发明一个优选实施例的结构示意图；
图2为图1所示实施例中机械装置的结构示意图；
图3为图1所示实施例中一种执行机构的结构示意图；
图4为图1所示实施例中另一种执行机构的结构示意图。
附图标记：
1摄像机；2机械装置；3执行机构；4投影仪；5茶树；6定平台；7伺服电机；8主动臂；9从动臂；10动平台；11主动齿轮；12导杆；13左限位块；14右限位块；15驱动电机；16电机座；17左轴承座；18丝杠；19左夹子；20紧定螺钉；21右夹子；22右轴承座；23第一齿条；24第二齿条。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至4所示，一种采摘茶叶的系统，包括：能够识别茶树5新梢并获取其空间坐标的定位装置，驱动机械装置2移动的行走装置，能够采摘茶叶的机械装置2，以及根据空间坐标控制行走装置和机械装置2的控制装置。
定位装置、行走装置和机械装置2分别与控制装置电联接。
机械装置2，包括：定平台6，动平台10，三个运动支链，以及执行机构3。
定平台6安装于行走装置上，能够起到减少转动惯量的作用。运动支链沿周向均匀设置，其上端联接顶平添、下端球铰联接动平台10，从而能够驱动动平台10以同一姿态在空间任意方向运动。执行机构3设置于动平台10的底侧，其具有一个左刀片和一个右刀片。通过左刀片和右刀片不断往复式靠近和远离从而高效地将茶树5新梢采摘下来。
作为优选方案，运动支链包括：三个伺服电机7，三个主动臂8，以及三个从动臂9。伺服电机7通过电机卡座沿周向均匀固定在定平台6上，每个主动臂8的一端联接相应的伺服电机7的输出轴，另一端球铰联接相应从动臂9的一端，从动臂9的另一端球铰联接动平台10。
作为更具体地优选方案，每个从动臂9包括两个等长且平行设置的连杆，每个连杆的两端分别与主动臂8和动平台10球铰联接从而具有平行四连杆的运动特性。连杆为碳素材质，具有更轻的质量和更高的强度。
作为优选方案，执行机构3包括：驱动电机15，丝杠18，导杆12，左夹子19以及右夹子21。驱动电机15通过电机座16安装于动平台10的底侧，丝杠18的一端联接驱动电机15的输出轴，导杆12与丝杠18平行设置，左夹子19和右夹子21均与丝杠18螺纹联接且与导杆12滑动联接。
左刀片设置于左夹子19上，右刀片设置于右夹子21上，两个刀片以面对面方式设置。丝杠18具有两段旋向相反的螺纹，每个夹子与相应的螺纹相配合从而实现彼此靠近和远离。
作为更具体地优选方案，执行机构3还包括：左限位块13和右限位块14，左限位块13通过紧定螺钉20设置于左夹子19的右侧的丝杆上，右限位块14通过紧定螺钉20设置于右夹子21的左侧的丝杆上。根据采摘要求设置左限位块13和右限位块14的位置，避免出现刀片重叠过大的问题，并用紧定螺钉20固定，本实施例中左限位块13和右限位块14之间的最大距离为35mm。
作为更具体地优选方案，丝杠18的左端通过左轴承座17联接动平台10，右端通过右轴承座22联接动平台10。左轴承座17和右轴承座22内均设置有相应的轴承，从而与丝杠18构成转动安装。
作为另一种优选方案，执行机构3包括：驱动电机15，主动齿轮11，导杆12，第一齿条23和第二齿条24。主动齿轮11联接驱动电机15的输出轴，导杆12与丝杠18平行设置。左刀片设置于第一齿条23上，右刀片设置于第二齿条24上，两个刀片以面对面方式设置。第一齿条23设置于主动齿轮11的一侧外圆处与其啮合，第二齿条24设置于主动齿轮11的另一侧外圆处与其啮合。
作为更具体地优选方案，执行机构3还包括：左限位块13和右限位块14，左限位块13设置于第一齿条23的右侧，右限位块14设置于第二齿条24的左侧。
作为优选方案，定位装置包括：能够茶树5冠层图像的摄像机1，能够投射图像的投影仪4，以及根据图像识别茶树5新梢并获取其空间坐标的图像处理器。
本发明的工作原理及过程
机械装置由行走装置驱动在茶树丛的上方移动，当在对某一范围内的茶树进行采摘时，先由摄像机1将茶树5冠层图像拍摄下来，之后通过颜色特征进行老叶和新梢的区分，并通过图像处理器确定新梢的平面坐标。投影仪4与摄像机1分别进行图像的投射、摄取，并经图像处理器处理调制过的图像，获取新梢高度的坐标。将高度坐标与平面坐标结合起来，就可以获得新梢的空间坐标，将其传至控制装置内，就能够实现机械装置2的运动控制。最后，准确定位执行机构3，就能够实现高效的茶叶采摘。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种采摘茶叶的机械装置（2），其特征在于：包括：
定平台（6），
动平台（10），
三个沿周向均匀设置并联接于所述定平台（6）和所述动平台（10）之间的运动支链，以及
设置于所述动平台（10）底侧的执行机构（3）；
所述运动支链能够驱动所述动平台（10）以同一姿态在空间任意方向运动，所述执行机构（3）具有两个能够相互靠近和远离的刀片。
2.根据权利要求1所述的一种采摘茶叶的机械装置（2），其特征在于：所述运动支链包括：
三个沿周向均匀设置于所述定平台（6）上的伺服电机（7），
三个分别与相应所述伺服电机（7）的输出轴联接的主动臂（8），以及
三个分别与所述动平台（10）和相应所述主动臂（8）球铰联接的从动臂（9）。
3.根据权利要求2所述的一种采摘茶叶的机械装置（2），其特征在于：每个所述从动臂（9）包括两个等长且平行设置的连杆，每个所述连杆的两端分别与所述主动臂（8）和所述动平台（10）球铰联接。
4.根据权利要求1所述的一种采摘茶叶的机械装置（2），其特征在于：所述执行机构（3）包括：
驱动电机（15），
联接所述驱动电机（15）的输出轴的丝杠（18），
与所述丝杠（18）平行设置的导杆（12），以及
一对与所述丝杠（18）螺纹联接且与所述导杆（12）滑动联接的夹子；
两个所述刀片以面对面方式分别设置于相应的所述夹子上，所述丝杠（18）具有两段旋向相反的螺纹，每个所述夹子与相应的螺纹相配合。
5.根据权利要求4所述的一种采摘茶叶的机械装置（2），其特征在于：所述执行机构（3）还包括：
一对设置于两个所述刀片之间的限位块，每个所述限位块能够限制相应的所述夹子运动。
6.根据权利要求4所述的一种采摘茶叶的机械装置（2），其特征在于：所述丝杠（18）的两端分别通过轴承座联接所述动平台（10）。
7.根据权利要求1所述的一种采摘茶叶的机械装置（2），其特征在于：所述执行机构（3）包括：
驱动电机（15），
联接所述驱动电机（15）的输出轴的主动齿轮（11），
与所述丝杠（18）平行设置的导杆（12），以及
一对与所述主动齿轮（11）相啮合且均与所述导杆（12）滑动联接的齿条；
两个所述刀片以面对面方式分别设置于相应的所述齿条上，两个所述齿条分别设置于所述主动齿轮（11）的两侧外圆处。
8.根据权利要求7所述的一种采摘茶叶的机械装置（2），其特征在于：所述执行机构（3）还包括：
一对设置于两个所述刀片之间的限位块，每个所述限位块能够限制相应的所述齿条运动。
9.一种采摘茶叶的系统，其特征在于：包括：
能够识别茶树（5）新梢并获取其空间坐标的定位装置，
如权利要求1至8任一所述的机械装置（2），
驱动所述机械装置（2）移动的行走装置，以及
根据所述空间坐标控制所述行走装置和机械装置（2）的控制装置；
所述定位装置、行走装置和所述机械装置（2）分别与所述控制装置电联接。
10.根据权利要求9所述的一种采摘茶叶的系统，其特征在于：所述定位装置包括：
能够茶树（5）冠层图像的摄像机（1），
能够投射所述图像的投影仪（4），以及
根据所述图像识别茶树（5）新梢并获取其空间坐标的图像处理器。
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|---|---|
| CN (1) | CN107371600A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108555921A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-21 | 华南农业大学 | 一种丘陵山区轨道式茶叶采摘机械人 |
| CN108684323A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-10-23 | 新昌县三新空调风机有限公司 | 一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置及其运行方法 |
| CN110583241A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-20 | 江苏大学 | 一种飞行式核桃采摘装置 |
| CN111428712A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-17 | 青岛农业大学 | 基于人工智能识别的名优茶采摘机及采摘机用识别方法 |
| CN114766202A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-07-22 | 华南农业大学 | 一种九自由度的茶叶采摘机器人 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102487667A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-13 | 南京林业大学 | 茶叶摘采机器人 |
| CN203840824U (zh) * | 2014-05-22 | 2014-09-24 | 济南大学 | 一种伸缩式修剪刀 |
| CN205132865U (zh) * | 2015-11-02 | 2016-04-06 | 安川双菱电梯有限公司 | 一种电梯用电动门刀 |
| CN105642928A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-08 | 重庆工商职业学院 | 一种镗削机械臂镗削刀具结构 |
| CN207167075U (zh) * | 2017-08-10 | 2018-04-03 | 浙江大学昆山创新中心 | 一种采摘茶叶的机械装置及系统 |
-
2017
- 2017-08-10 CN CN201710679021.4A patent/CN107371600A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102487667A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-13 | 南京林业大学 | 茶叶摘采机器人 |
| CN203840824U (zh) * | 2014-05-22 | 2014-09-24 | 济南大学 | 一种伸缩式修剪刀 |
| CN205132865U (zh) * | 2015-11-02 | 2016-04-06 | 安川双菱电梯有限公司 | 一种电梯用电动门刀 |
| CN105642928A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-08 | 重庆工商职业学院 | 一种镗削机械臂镗削刀具结构 |
| CN207167075U (zh) * | 2017-08-10 | 2018-04-03 | 浙江大学昆山创新中心 | 一种采摘茶叶的机械装置及系统 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108555921A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-21 | 华南农业大学 | 一种丘陵山区轨道式茶叶采摘机械人 |
| CN108684323A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-10-23 | 新昌县三新空调风机有限公司 | 一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置及其运行方法 |
| CN110583241A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-20 | 江苏大学 | 一种飞行式核桃采摘装置 |
| CN111428712A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-17 | 青岛农业大学 | 基于人工智能识别的名优茶采摘机及采摘机用识别方法 |
| CN111428712B (zh) * | 2020-03-19 | 2021-11-30 | 青岛农业大学 | 基于人工智能识别的名优茶采摘机及采摘机用识别方法 |
| CN114766202A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-07-22 | 华南农业大学 | 一种九自由度的茶叶采摘机器人 |
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