CN107615991B - 采茶机械臂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采茶机械臂，包括主臂、主机架、采摘机械手和若干支臂，所述主臂通过所述主机架与所述若干支臂连接，所述若干支臂的连接部环绕于所述主机架，所述支臂可各自独立的在一定角度内摆动，所述采摘机械手与所述支臂固定。本发明的有益效果是：多采摘机械手协同工作，通过智能算法得到各采摘机械手最优采摘路径，采摘效率高速度快。
Description
技术领域
本发明涉及一种采茶机械臂。
背景技术
随着农业机械化的发展，采茶机逐步得到发展与应用。目前市场上成熟的采茶机都以切割茶树树梢方法进行采茶，虽然这类采茶机提高了采茶效率，但是使用这种采茶方法所采摘的鲜叶质量都明显比手工采摘的差，特别是对于名优茶的生产。因此不少研究者开始对智能选择性采茶机器人进行研究。
通常选择性采茶机器人一条机械臂上只有一个采摘执行机构，想要做到快速采摘必须提高对叶芽的识别速度与采摘速度，但是机械臂因为其驱动装置性能的限制以及自身惯性等因素限制了采摘速度，所以有必要设计一种可做到高效采摘的机械臂。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种能够安装在智能采茶设备上的采茶机械臂，用于茶树叶芽的高效快速采摘。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
采茶机械臂，包括主臂、主机架、采摘机械手和若干支臂，所述主臂通过所述主机架与所述若干支臂连接，所述若干支臂的连接部环绕于所述主机架，所述支臂可各自独立的在一定角度内摆动，所述采摘机械手与所述支臂固定。
所述主臂与所述主机架之间通过倾角调节装置连接。
所述支臂通过支臂角度调节装置与所述主机架连接。
所述支臂通过折叠装置与所述主机架连接。
所述折叠装置包括旋转轴，所述旋转轴的上端通过齿轮与所述支臂角度调节装置上的驱动齿轮相连，所述支臂与所述旋转轴铰接。
所述折叠装置还包括一锁定机构，所述锁定机构采用弹簧拉销结构。
所述采摘机械手与所述支臂通过水平调节装置连接。
所述水平调节装置包括一直线驱动装置，所述直线驱动装置为同步带直线模组，所述采摘机械手固定于所述同步带直线模组的滑块上。
所述采摘机械手与所述支臂通过高度调节装置连接。
所述高度调节装置包括基座和滑轨，所述基座固定于水平调节装置移动滑块上，所述基座中的驱动装置使得所述滑轨能够上下运动，所述采摘机械手固定在滑轨底端。
本发明的有益效果是：多采摘机械手协同工作，通过智能算法得到各采摘机械手最优采摘路径，采摘效率高速度快。
附图说明
图1是本发明实施例的总体结构示意图。
图2是图1实施例的侧视图。
图3是图1实施例折叠装置锁定机构的结构示意图。
图4是图1实施例水平调节装置和高度调节装置结构示意图。
图5是图1折叠状态结构示意图。
图6是图1实施例采茶时的俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步地详细说明。
如图1所示，采茶机械臂，包括主臂8、倾角调节装置1、主机架2、支臂3、采摘机械手5、支臂角度调节装置6及折叠装置7。
所述主臂通过所述主机架与所述若干支臂连接，所述若干支臂的连接部环绕于所述主机架，所述支臂可各自独立的在一定角度内摆动，所述采摘机械手与所述支臂固定。
倾角调节装置1连接在采茶设备和主机架2之间，用于整体调节采茶机械手倾角，使得当采茶设备工作在坡地或其他原因而导致倾斜时，采茶机械手的工作基准平面仍能保持相对于茶树。具体而言本实例中采用了两个电机，分别可调节X轴向与Y轴向角度。
主机架2，用于对各部分进行连接与支撑。具体而言本实例中主机架2上端与倾角调节装置1固定；支臂角度调节装置6固定在内部。
支臂角度调节装置6，由驱动电机或类似驱动装置及传动装置如齿轮组成，用于控制支臂3水平摆动角度。
如图2所示，折叠装置7上端有一旋转轴连接在主机架底板上，使其整体能够相对于主机架在一定角度旋转，旋转轴上端固定有一传动机构，具体而言在本实例中为齿轮，它与支臂角度调节装置6上的驱动齿轮相连，使得支臂角度调节装置6中能够控制折叠装置7旋转。同时还有一铰链结构和支臂3一端相连接，该铰链在图2中，以剖视图中一轴线垂直于图纸的轴表示。所述铰链结构使得支臂3能够绕其旋转以切换展开和折叠状态。
如图3所示，折叠装置7另外还包括一锁定机构，具体而言在本实例中采用弹簧拉销结构，当支臂3展开时，图3中右侧的弹簧拉销插入支臂3中，使支臂3不能下摆。当把弹簧拉销向外拉出，支臂3则可向下折叠。
支臂3一端铰接于折叠装置7上，当采茶机械臂处于工作状态时，支臂3被折叠装置7中的锁定机构锁住，支臂3只能通过支臂角度调节装置6的控制而在水平平面上摆动。如图5中所示：当采茶机械臂处于非工作状态时，支臂3向下折叠竖直向下，并被折叠装置7中的锁定机构锁住。
支臂3还包括一直线驱动装置，具体而言本实例中为一同步带直线模组。如图4中所示，高度调节装置包括基座和滑轨4，基座固定在同步带直线模组的滑块上，滑轨4及相连的采摘机械手5整体可以左右移动。配合支臂3的左右摆动，单条支臂3即可控制采摘机械手5在一扇形平面区域内任意定位。虽然本实例中采用了六条支臂3，但是每条支臂3并不是只有60度摆角范围，因为考虑到各支臂3摆动旋转中心不在同一点，以及考虑到茶树叶芽密度区域分布不同，为提高采摘效率，对于一支臂3所对应的采摘区允许两侧的机械臂进入共同采摘。
高度调节装置用于调节采摘机械手5高度。如图4中所示，在本实例中基座固定于支臂3移动滑块上，基座中驱动装置使得滑轨4能够上下运动，固定在滑轨底端的采摘机械手5以此能做上下运动。水平调节装置和高度调节装置配合，即可完成采摘机械手5的三维空间定位。
具体操作流程如下：
步骤一：采茶设备进入茶园前向下折叠的支臂3向上转至水平位置，并锁住防止其下落。
步骤二：在采茶设备进入茶园后，倾角调节装置1实时调节采茶机械臂使采茶机械手的工作基准平面保持相对于茶树，采茶设备将采茶机械臂调至合适高度。
步骤三：采茶设备视觉识别设备工作，对茶树叶芽识别与空间定位，控制器计算出各采摘机械手最优采摘路径。
步骤四：采摘机械手5采摘叶芽，并通过机械手内的抽吸软管或其他收集装置及时的将采下叶芽收集。
步骤五：采摘工作完成后，支臂3向下折叠，同时采摘机械手5交错分布，防止互相碰撞，如图5中所示。
Claims (6)
1.采茶机械臂，其特征在于：包括主臂、主机架、采摘机械手和若干支臂，所述主臂通过所述主机架与所述若干支臂连接，所述若干支臂的连接部环绕于所述主机架，所述支臂可各自独立的在一定角度内摆动，所述采摘机械手与所述支臂固定；所述主臂与所述主机架之间通过倾角调节装置连接；倾角调节装置采用两个电机，分别调节X轴向与Y轴向角度，以使采茶机械手的工作基准平面保持相对于茶树；
所述支臂通过支臂角度调节装置与所述主机架连接，支臂角度调节装置固定在主机架的内部，通过支臂角度调节装置控制支臂水平摆动角度；
所述支臂通过折叠装置与所述主机架连接；
所述折叠装置包括旋转轴，所述旋转轴的上端通过齿轮与所述支臂角度调节装置上的驱动齿轮相连，所述支臂与所述旋转轴铰接，所述支臂角度调节装置由驱动装置及传动装置组成，用于控制支臂水平摆动角度。
2.根据权利要求1所述采茶机械臂，其特征在于：所述折叠装置还包括一锁定机构，所述锁定机构采用弹簧拉销结构。
3.根据权利要求1所述采茶机械臂，其特征在于：所述采摘机械手与所述支臂通过水平调节装置连接。
4.根据权利要求3所述采茶机械臂，其特征在于：所述水平调节装置包括一直线驱动装置，所述直线驱动装置为同步带直线模组，所述采摘机械手固定于所述同步带直线模组的滑块上。
5.根据权利要求3或4所述采茶机械臂，其特征在于：所述采摘机械手与所述支臂通过高度调节装置连接。
6.根据权利要求5所述采茶机械臂，其特征在于：所述高度调节装置包括基座和滑轨，所述基座固定于水平调节装置移动滑块上，所述基座中的驱动装置使得所述滑轨能够上下运动，所述采摘机械手固定在滑轨底端。
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