CN108124599B - 采茶机器人 - Google Patents
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- A01D46/30—Robotic devices for individually picking crops
Abstract
本发明涉及了一种采茶机器人，包括：横跨式机架，其包括横杆和分别支撑在横杆下方的一对支撑腿；行走机构，其包括一对履带以及履带驱动机构；采摘手，其包括一对采摘瓣，采摘瓣具有一个内侧面和一个外侧面，内侧面向内凹陷形成一个凹坑，一对凹坑扣合在一起形成一个空腔；采摘动力机构，其包括驱动电机，驱动电机输出旋转驱动力，致使一对采摘瓣彼此扣合或者彼此张开；物料通道，其形成于其中一个采摘瓣的内部；收集装置，其包括一收集箱以及设置于收集箱内的收集袋，收集袋的袋口连接至物料管的一端，物料管的另一端连通至物料通道；抽真空装置。本发明模拟人采摘茶叶的过程，采摘过程相对轻柔，也可以更好地保持茶叶的原始风味。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业设备，尤其涉及一种采茶机器人。
背景技术
茶叶采摘不仅关系到制茶原料的质量，而且影响茶树的生长发育。合理的采茶，在一定程度上能促进茶叶增产，并有防治病虫的作用。茶叶采摘时令性强，尤其是春茶，鲜叶不及时采摘，将影响成品茶的质量。传统的做法都是手工采摘，一般每人每天工作八小时左右，最多也只能采摘2Kg左右的茶叶，劳动强度大，且工作效率低。
为了降低采茶的劳动强度，提高采茶效率，目前通常采用采茶机进行采茶。不论是何种类型的采茶机，基本均需要依靠刀片将茶叶割断，从而实现采摘，但是经过刀片切割的茶叶，其容易沾染刀片的铁锈味，原始风味不能得到很好地保留，口感上不如人工采摘的茶叶。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种采茶机器人，包括：
横跨式机架，其包括横杆和分别支撑在所述横杆下方的一对支撑腿；
行走机构，其包括一对履带以及连接至所述一对履带并驱动所述履带转动的履带驱动机构，所述一对履带分别设置在所述一对支撑腿的下部；
采摘手，其包括一对采摘瓣，所述采摘瓣具有一个内侧面和一个外侧面，所述外侧面为向外侧突出的凸曲面，所述内侧面和所述外侧面的下边缘平滑过渡，从而使所述采摘瓣具有大致呈三角形；所述内侧面向内凹陷形成一个凹坑，所述一对采摘瓣彼此相对并彼此扣合的情况下，一对凹坑扣合在一起形成一个空腔，所述一对采摘瓣的下边缘彼此贴靠在一起；
滑动杆，平行设置于所述横杆上，且所述滑动杆与所述横杆平行，所述采摘瓣的顶部具有第一套孔，所述第一套孔可滑动地套设在所述滑动杆上；
采摘动力机构，其包括驱动电机以及传动机构，所述传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一丝杠以及第二丝杠，其中，所述第一齿轮连接至所述驱动电机，所述第一齿轮与所述第一丝杠啮合，所述第一丝杠与所述第二丝杠彼此平行设置，所述第二齿轮设置于所述第一丝杠和所述第二丝杠之间，所述第一丝杠和所述第二丝杠均与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮可旋转地套设于所述第一丝杠上，所述第四齿轮可旋转地套设于所述第二丝杠上，所述第三齿轮连接至其中一个采摘瓣，所述第四齿轮连接至另一个采摘瓣，所述驱动电机输出旋转驱动力，从而驱动所述第一齿轮旋转，进而带动所述第一丝杠和所述第二丝杠向相反方向旋转，致使所述一对采摘瓣彼此扣合或者彼此张开；
物料通道，其形成于其中一个采摘瓣的内部，与所述其中一个采摘瓣的凹坑相连通；
收集装置，其包括一收集箱以及设置于所述收集箱内的收集袋，所述收集袋的袋口连接至可伸缩的物料管的一端，所述物料管的另一端连通至所述物料通道，所述收集袋为网袋；
支撑构件，所述支撑构件包括竖直连接件和支撑框架，所述竖直连接件连接至所述横杆，所述收集箱固定在所述支撑框架上；
抽真空装置，其设置于所述收集箱内，位于所述收集袋的外侧，所述收集箱具有排风口，在所述一对采摘瓣彼此相对并彼此扣合的情况下，所述另一个采摘瓣的内部形成有与外界连通的进气孔，所述进气孔与所述空腔连通。
优选的是，所述的采茶机器人中，所述收集箱具有箱体以及可开启地设置于所述箱体的箱口上的盖子，所述收集袋设置于所述箱体内，且所述收集袋的袋口可拆卸地设置在所述箱体的箱口位置。
优选的是，所述的采茶机器人中，所述抽真空装置为抽风机。
优选的是，所述的采茶机器人，还包括：控制器，其连接至所述履带驱动机构和所述驱动电机、所述抽真空装置，所述控制器控制所述履带驱动机构和所述驱动电机、所述抽真空装置按照以下方式循环工作：所述驱动电机驱动所述一对采摘瓣彼此扣合，所述履带驱动机构驱动一对履带转动，从而使横跨式机架向前行进一定距离，所述抽真空装置启动，所述驱动电机驱动所述一对采摘瓣彼此张开。
优选的是，所述的采茶机器人中，所述一定距离为5cm。
优选的是，所述的采茶机器人中，所述收集箱可拆卸地设置在所述支撑框架上。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明所述的采茶机器人包括横跨式机架，其包括横杆和分别支撑在所述横杆下方的一对支撑腿；行走机构，其包括一对履带以及连接至所述一对履带并驱动所述履带转动的履带驱动机构，所述一对履带分别设置在所述一对支撑腿的下部；采摘手，其包括一对采摘瓣，所述采摘瓣具有一个内侧面和一个外侧面，所述外侧面为向外侧突出的凸曲面，所述内侧面和所述外侧面的下边缘平滑过渡，从而使所述采摘瓣具有大致呈三角形；所述内侧面向内凹陷形成一个凹坑，所述一对采摘瓣彼此相对并彼此扣合的情况下，一对凹坑扣合在一起形成一个空腔，所述一对采摘瓣的下边缘彼此贴靠在一起；滑动杆，平行设置于所述横杆上，且所述滑动杆与所述横杆平行，所述采摘瓣的顶部具有第一套孔，所述第一套孔可滑动地套设在所述滑动杆上；采摘动力机构，其包括驱动电机以及传动机构，所述传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一丝杠以及第二丝杠，其中，所述第一齿轮连接至所述驱动电机，所述第一齿轮与所述第一丝杠啮合，所述第一丝杠与所述第二丝杠彼此平行设置，所述第二齿轮设置于所述第一丝杠和所述第二丝杠之间，所述第一丝杠和所述第二丝杠均与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮可旋转地套设于所述第一丝杠上，所述第四齿轮可旋转地套设于所述第二丝杠上，所述第三齿轮连接至其中一个采摘瓣，所述第四齿轮连接至另一个采摘瓣，所述驱动电机输出旋转驱动力，从而驱动所述第一齿轮旋转，进而带动所述第一丝杠和所述第二丝杠向相反方向旋转，致使所述一对采摘瓣彼此扣合或者彼此张开；物料通道，其形成于其中一个采摘瓣的内部，与所述其中一个采摘瓣的凹坑相连通；收集装置，其包括一收集箱以及设置于所述收集箱内的收集袋，所述收集袋的袋口连接至可伸缩的物料管的一端，所述物料管的另一端连通至所述物料通道，所述收集袋为网袋；支撑构件，所述支撑构件包括竖直连接件和支撑框架，所述竖直连接件连接至所述横杆，所述收集箱固定在所述支撑框架上；抽真空装置，其设置于所述收集箱内，位于所述收集袋的外侧，所述收集箱具有排风口，在所述一对采摘瓣彼此相对并彼此扣合的情况下，所述另一个采摘瓣的内部形成有与外界连通的进气孔，所述进气孔与所述空腔连通。
驱动电机先驱动一对采摘瓣彼此闭合，并且彼此扣合；驱动电机驱动一对采摘瓣彼此张开，茶叶进入至一对采摘瓣之间，之后驱动电机驱动一对采摘瓣彼此闭合，并且保持彼此扣合的状态，此时茶叶容纳在凹坑内，并不会被一对采摘瓣夹烂。履带驱动机构驱动一对履带转动，进而使横跨式机架向前行进一定距离，此时由于茶叶已经被一对采摘瓣夹住，随着横跨式机架向前移动，茶叶受力脱离树枝，被容纳在凹坑内。抽真空装置启动，将容纳于空腔内的茶叶经由物料通道抽入至收集箱的收集袋内，其中，抽真空装置工作时，外部气体可以从进气孔内进入，从而产生气流，带动茶叶流动至收集袋内，气体再经由排风口排出。接下来，再进入下一个工作循环，即驱动电机再驱动一对采摘瓣彼此张开，使茶叶进入到一对采摘瓣之间。
本发明模拟人采摘茶叶的过程，即用一对采摘瓣捏取，并随着机架的行进使茶叶受力脱离树枝。这一采摘过程相对轻柔，不会损伤茶叶，且不借助刀片切割，也可以更好地保持茶叶的原始风味。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的采茶机器人的结构示意图；
图2为图1的A-A剖面视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1和图2所示，本发明提供一种采茶机器人，包括：横跨式机架，其包括横杆1和分别支撑在所述横杆下方的一对支撑腿9；行走机构，其包括一对履带8以及连接至所述一对履带8并驱动所述履带转动的履带驱动机构，所述一对履带8分别设置在所述一对支撑腿的下部；采摘手，其包括一对采摘瓣3，所述采摘瓣具有一个内侧面4和一个外侧面5，所述外侧面5为向外侧突出的凸曲面，所述内侧面和所述外侧面的下边缘平滑过渡，从而使所述采摘瓣具有大致呈三角形；所述内侧面4向内凹陷形成一个凹坑6，所述一对采摘瓣彼此相对并彼此扣合的情况下，一对凹坑扣合在一起形成一个空腔7，所述一对采摘瓣的下边缘彼此贴靠在一起；滑动杆2，平行设置于所述横杆上，且所述滑动杆与所述横杆平行，所述采摘瓣的顶部具有第一套孔，所述第一套孔可滑动地套设在所述滑动杆上；采摘动力机构，其包括驱动电机以及传动机构，所述传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一丝杠以及第二丝杠，其中，所述第一齿轮连接至所述驱动电机，所述第一齿轮与所述第一丝杠啮合，所述第一丝杠与所述第二丝杠彼此平行设置，所述第二齿轮设置于所述第一丝杠和所述第二丝杠之间，所述第一丝杠和所述第二丝杠均与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮可旋转地套设于所述第一丝杠上，所述第四齿轮可旋转地套设于所述第二丝杠上，所述第三齿轮连接至其中一个采摘瓣，所述第四齿轮连接至另一个采摘瓣，所述驱动电机输出旋转驱动力，从而驱动所述第一齿轮旋转，进而带动所述第一丝杠和所述第二丝杠向相反方向旋转，致使所述一对采摘瓣彼此扣合或者彼此张开；物料通道11，其形成于其中一个采摘瓣的内部，与所述其中一个采摘瓣的凹坑6相连通；收集装置，其包括一收集箱17以及设置于所述收集箱内的收集袋13，所述收集袋的袋口连接至可伸缩的物料管15的一端，所述物料管的另一端连通至所述物料通道，所述收集袋为网袋；支撑构件，所述支撑构件包括竖直连接件12和支撑框架10，所述竖直连接件连接至所述横杆，所述收集箱固定在所述支撑框架上；抽真空装置16，其设置于所述收集箱内，位于所述收集袋的外侧，所述收集箱具有排风口，在所述一对采摘瓣彼此相对并彼此扣合的情况下，所述另一个采摘瓣的内部形成有与外界连通的进气孔14，所述进气孔与所述空腔连通。
在对茶叶进行采摘时，将采茶机放置在茶树上，并使横跨式机架的横跨方向与茶树的宽度方向一致。行走机构置于茶树的顶面，履带驱动机构可以驱动一对履带转动，进而实现采茶机在茶树顶面上的移动。
横跨式机架的高度是设定好的，即当一对采摘瓣张开时，供采摘的茶叶正好进入至一对采摘瓣之间。驱动电机先驱动一对采摘瓣彼此闭合，并且彼此扣合；驱动电机驱动一对采摘瓣彼此张开，茶叶进入至一对采摘瓣之间，之后驱动电机驱动一对采摘瓣彼此闭合，并且保持彼此扣合的状态，此时茶叶容纳在凹坑内，并不会被一对采摘瓣夹烂。履带驱动机构驱动一对履带转动，进而使横跨式机架向前行进一定距离，此时由于茶叶已经被一对采摘瓣夹住，随着横跨式机架向前移动，茶叶受力脱离树枝，被容纳在凹坑内。抽真空装置启动，将容纳于空腔内的茶叶经由物料通道抽入至收集箱的收集袋内，其中，抽真空装置工作时，外部气体可以从进气孔内进入，从而产生气流，带动茶叶流动至收集袋内，气体再经由排风口排出。接下来，再进入下一个工作循环，即驱动电机再驱动一对采摘瓣彼此张开，使茶叶进入到一对采摘瓣之间。。
采摘瓣的外侧面为向外侧突出的凸曲面，内侧面和外侧面的下边缘平滑过渡，从而使采摘瓣具有大致呈三角形的形状。即，采摘瓣的宽度从下向上逐渐增加，采摘瓣的下端部的宽度最小，不会挤占茶叶的位置，有助于茶叶进入至一对采摘瓣之间。且内侧面和外侧面的下边缘平滑过渡，可以减小对茶叶的伤害，避免茶叶原始风味的流失。
本发明模拟人采摘茶叶的过程，即用一对采摘瓣捏取，并随着机架的行进使茶叶受力脱离树枝。这一采摘过程相对轻柔，不会损伤茶叶，且不借助刀片切割，也可以更好地保持茶叶的原始风味。
优选的是，所述的采茶机器人中，所述采摘瓣3的长度为5cm。
履带驱动机构驱动一对履带转动，进而使横跨式机架向前行进一定距离，此时由于茶叶已经被一对采摘瓣夹住，随着横跨式机架向前移动，茶叶受力脱离树枝，被容纳在凹坑内。采摘瓣的长度不宜过长，过长则需要每次横跨式机架向前移动的距离过大，而且不容易茶叶不容易受力脱离树枝。
优选的是，所述的采茶机器人中，所述收集箱17具有箱体以及可开启地设置于所述箱体的箱口上的盖子，所述收集袋13设置于所述箱体内，且所述收集袋的袋口可拆卸地设置在所述箱体的箱口位置。
当收集袋装满，则可以打开盖子，将装满茶叶的收集袋取出，而将新的收集袋放入箱体内。
优选的是，所述的采茶机器人中，所述抽真空装置16为抽风机。
该实施例成本低，易于实现。
优选的是，所述的采茶机器人，还包括：控制器，其连接至所述履带驱动机构和所述驱动电机、所述抽真空装置，所述控制器控制所述履带驱动机构和所述驱动电机、所述抽真空装置按照以下方式循环工作：所述驱动电机驱动所述一对采摘瓣彼此扣合，所述履带驱动机构驱动一对履带转动，从而使横跨式机架向前行进一定距离，所述抽真空装置启动，所述驱动电机驱动所述一对采摘瓣彼此张开。
控制器可以控制履带驱动机构和驱动电机、抽真空装置按照特定的方式工作，有助于提高采茶机的工作效率和工作精度。
优选的是，所述的采茶机器人中，所述一定距离为5cm。
履带驱动机构驱动一对履带转动，进而使横跨式机架向前行进5cm，此时由于茶叶已经被一对采摘瓣夹住，随着横跨式机架向前移动，茶叶受力脱离树枝，被容纳在凹坑内。即横跨式机架每次向前行进的距离与一对采摘瓣的长度保持一致，随着该过程的重复进行，一对采摘瓣就可以完成对一纵行茶叶的采摘。
优选的是，所述的采茶机器人中，所述收集箱17可拆卸地设置在所述支撑框架10上。
为了便于维修收集箱，将收集箱和支撑框架设计成可拆卸地连接方式。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (6)
1.一种采茶机器人，其特征在于，包括：
横跨式机架，其包括横杆和分别支撑在所述横杆下方的一对支撑腿；
行走机构，其包括一对履带以及连接至所述一对履带并驱动所述履带转动的履带驱动机构，所述一对履带分别设置在所述一对支撑腿的下部；
采摘手，其包括一对采摘瓣，所述采摘瓣具有一个内侧面和一个外侧面，所述外侧面为向外侧突出的凸曲面，所述内侧面和所述外侧面的下边缘平滑过渡，从而使所述采摘瓣具有大致呈三角形；所述内侧面向内凹陷形成一个凹坑，所述一对采摘瓣彼此相对并彼此扣合的情况下，一对凹坑扣合在一起形成一个空腔，所述一对采摘瓣的下边缘彼此贴靠在一起；
滑动杆，平行设置于所述横杆上，且所述滑动杆与所述横杆平行，所述采摘瓣的顶部具有第一套孔，所述第一套孔可滑动地套设在所述滑动杆上；
采摘动力机构，其包括驱动电机以及传动机构，所述传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一丝杠以及第二丝杠，其中，所述第一齿轮连接至所述驱动电机，所述第一齿轮与所述第一丝杠啮合，所述第一丝杠与所述第二丝杠彼此平行设置，所述第二齿轮设置于所述第一丝杠和所述第二丝杠之间，所述第一丝杠和所述第二丝杠均与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮可旋转地套设于所述第一丝杠上，所述第四齿轮可旋转地套设于所述第二丝杠上，所述第三齿轮连接至其中一个采摘瓣，所述第四齿轮连接至另一个采摘瓣，所述驱动电机输出旋转驱动力，从而驱动所述第一齿轮旋转，进而带动所述第一丝杠和所述第二丝杠向相反方向旋转，致使所述一对采摘瓣彼此扣合或者彼此张开；
物料通道，其形成于其中一个采摘瓣的内部，与所述其中一个采摘瓣的凹坑相连通；
收集装置，其包括一收集箱以及设置于所述收集箱内的收集袋，所述收集袋的袋口连接至可伸缩的物料管的一端，所述物料管的另一端连通至所述物料通道，所述收集袋为网袋；
支撑构件，所述支撑构件包括竖直连接件和支撑框架，所述竖直连接件连接至所述横杆，所述收集箱固定在所述支撑框架上；
抽真空装置，其设置于所述收集箱内，位于所述收集袋的外侧，所述收集箱具有排风口，在所述一对采摘瓣彼此相对并彼此扣合的情况下，所述另一个采摘瓣的内部形成有与外界连通的进气孔，所述进气孔与所述空腔连通。
2.如权利要求1所述的采茶机器人，其特征在于，所述收集箱具有箱体以及可开启地设置于所述箱体的箱口上的盖子，所述收集袋设置于所述箱体内，且所述收集袋的袋口可拆卸地设置在所述箱体的箱口位置。
3.如权利要求1所述的采茶机器人，其特征在于，所述抽真空装置为抽风机。
4.如权利要求2所述的采茶机器人，其特征在于，还包括：控制器，其连接至所述履带驱动机构和所述驱动电机、所述抽真空装置，所述控制器控制所述履带驱动机构和所述驱动电机、所述抽真空装置按照以下方式循环工作：所述驱动电机驱动所述一对采摘瓣彼此扣合，所述履带驱动机构驱动一对履带转动，从而使横跨式机架向前行进一定距离，所述抽真空装置启动，所述驱动电机驱动所述一对采摘瓣彼此张开。
5.如权利要求4所述的采茶机器人，其特征在于，所述一定距离为5cm。
6.如权利要求1所述的采茶机器人，其特征在于，所述收集箱可拆卸地设置在所述支撑框架上。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Effective date of registration: 20201124 Address after: 404600 No.9, building 2, District 4, Chadian community, Yufu street, Fengjie County, Chongqing Patentee after: Chongqing Fengjie bayangyang Ecological Agriculture Development Co., Ltd Address before: No. 211, 212 Renmin East Road, Xingning District, Nanning City, Guangxi Zhuang Autonomous Region, 530012 Patentee before: NANNING ZHIQIAO AGRICULTURAL Co.,Ltd. |
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