CN108684323A - 一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农用设备技术领域，公开了一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置及其运行方法，包括设置在一垄垄茶树上方的架空导轨和茶叶采摘机，架空导轨包括位于每垄茶树上方的采摘段和空行段，空行段的下方设有卸料台，采摘段与每株茶树的顶面保持恒定的距离；茶叶采摘机包括滑动连接在架空导轨上的采茶机本体，采茶机本体上设有茶牙识别、采摘控制系统、茶牙存放区、茶牙识别摄像头和多个茶牙采摘组件，茶牙存放区的下侧设有自动卸料门；它可以通过茶牙识别、采摘控制系统控制多个茶牙采摘组件自动采摘。它的架空导轨随多垄茶树起伏设置，可以满足不同的地理状况，可实现茶牙的自动采摘、存放和卸料，大幅度提高了采摘效率。
Description
技术领域：
本发明涉及农用设备技术领域，具体涉及一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置及其运行方法。
背景技术：
现有技术中，茶叶的采摘主要有两种方式，一是采用纯人工手摘的方式，另一种是采用切割机器作为采摘机，人工随时干预操作该采摘机进行采摘，即实现半自动采摘；且有部分茶树种植在斜坡上，采茶人员站立采茶时较不方便；不管是纯人工手摘的方式还是半自动采摘都无法完全脱离人工的参与采摘，其智能化程度低，采摘效率慢，人工成本耗费高。
发明内容：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置及其运行方法，它的架空导轨随多垄茶树起伏设置，可以满足不同的地理状况，可实现茶牙的自动采摘、存放和卸料，大幅度提高了采摘效率。
本发明解决所述技术问题的方案是：
一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置，包括设置在一垄垄茶树上方的架空导轨和安装在架空导轨上的茶叶采摘机，所述架空导轨固定在多个导轨支架上，导轨支架固定在地面上；所述架空导轨包括位于每垄茶树上方的采摘段和连接两个相邻采摘段的空行段，空行段的下方设有卸料台，每个采摘段与对应的一垄茶树的每株茶树的顶面保持恒定的距离；所述茶叶采摘机包括采茶机本体，采茶机本体固定在挂臂的下端，挂臂的上端铰接有上滚轮和下滚轮，所述架空轨道夹持在上滚轮和下滚轮之间，所述上滚轮设有滚轮驱动机构；所述采茶机本体上还设有茶牙识别、采摘控制系统、茶牙存放区、茶牙识别摄像头和多个茶牙采摘组件，茶牙存放区的下侧设有自动卸料门；所述茶牙识别、采摘控制系统控制所述滚轮驱动机构、多个茶牙采摘组件和自动卸料门，茶牙识别摄像头通过导线与茶牙识别、采摘控制系统连接；所述茶牙采摘组件包括插套在采茶机本体上的升降转动轴，升降转动轴的下端连接有过渡轴，过渡轴的另一端连接有末端轴，末端轴的另一端连接有一对采摘指；所述升降转动轴设有驱使其升降和转动的升降转动机构，所述过渡轴设有驱使其自转或绕升降转动轴上下摆动的过渡轴驱动机构，所述末端轴设有驱使其自转或绕过渡轴上下摆动的末端轴驱动机构，所述一对采摘指设有驱使其相互靠拢或分开的剪切机构。
所述升降转动机构包括固定在采茶机本体内的线性模组，线性模组与第一伺服电机连接，线性模组的滑块上固定有第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴与升降转动轴同轴心固定连接。
所述过渡轴驱动机构包括固定在升降转动轴的下端的第三伺服电机，第三伺服电机的输出轴与升降转动轴垂直设置，第三伺服电机的输出轴上通过第一电机支架固定有第四伺服电机，第四伺服电机的输出轴与第三伺服电机的输出轴垂直设置，所述过渡轴与第四伺服电机的输出轴同轴心固定连接。
所述末端轴驱动机构包括固定在过渡轴上的第五伺服电机，第五伺服电机的输出轴与过渡轴垂直设置，第五伺服电机的输出轴上通过第二电机支架固定有第六伺服电机，第六伺服电机的输出轴与第五伺服电机的输出轴垂直设置；所述末端轴与第六伺服电机的输出轴同轴心固定连接。
所述剪切机构包括固定在末端轴下端的基板，基板的一端固定有第八伺服电机，第八伺服电机的输出轴上固定有主动齿轮，主动齿轮啮合有从动齿轮，从动齿轮固定在齿轮轴上，齿轮轴铰接在基板上，其中一个采摘指的上端固定在齿轮轴上，另一个采摘指的上端固定在第八伺服电机的输出轴上，两个所述采摘指对称设置。
所述滚轮驱动机构包括固定在挂臂上的第七伺服电机，第七伺服电机通过减速机构与上滚轮连接。
所述茶牙存放区内设有茶牙数量识别摄像头，茶牙数量识别摄像头通过导线与茶牙识别、采摘控制系统连接。
基于上述的一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置的运行方法，包括：
步骤1，茶牙识别摄像头将拍摄到的影像传送给茶牙识别、采摘控制系统；
步骤2，茶牙识别、采摘控制系统对茶牙识别摄像头拍摄到的影像进行处理后控制滚轮驱动机构起动，并通过上滚轮和下滚轮沿架空导轨将采茶机本体运送到相应的位置；
步骤3：茶牙识别、采摘控制系统控制多个茶牙采摘组件起动，茶牙采摘组件对茶牙进行采摘，并将采摘好的茶牙投放到茶牙存放区内；
步骤4：当茶牙数量识别摄像头监测到茶牙存放区的茶牙数量到达设定的数量时，茶牙识别、采摘控制系统控制滚轮驱动机构将采茶机本体从采摘段运行到空行段，茶牙识别、采摘控制系统控制自动卸料门打开，将茶牙存放区的茶牙投放到卸料台上，卸料完毕后，茶牙识别、采摘控制系统控制自动卸料门关闭并控制滚轮驱动机构反转将采茶机本体送回至采摘段对应的位置。
本发明的突出效果是：
与现有技术相比，它的架空导轨随多垄茶树起伏设置，可以满足不同的地理状况，可实现茶牙的自动采摘、存放和卸料，大幅度提高了采摘效率。
附图说明：
图1为本发明的俯视方向的示意图；
图2为本发明的原理图；
图3为本发明关于茶牙采摘组件及其驱动机构的结构示意图；
图4为图3关于A的局部放大图。
具体实施方式：
实施例，见如图1至图4所示，一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置，包括设置在一垄垄茶树9上方的架空导轨1和安装在架空导轨1上的茶叶采摘机3，所述架空导轨1固定在多个导轨支架21上，导轨支架21固定在地面上；所述架空导轨1包括位于每垄茶树9上方的采摘段11和连接两个相邻采摘段11的空行段12，空行段12的下方设有卸料台22，每个采摘段11与对应的一垄茶树9的每株茶树9的顶面保持恒定的距离；所述茶叶采摘机3包括采茶机本体31，采茶机本体31固定在挂臂38的下端，挂臂38的上端铰接有上滚轮32和下滚轮33，所述架空轨道1夹持在上滚轮32和下滚轮33之间，所述上滚轮32设有滚轮驱动机构；所述采茶机本体31上还设有茶牙识别、采摘控制系统34、茶牙存放区35、茶牙识别摄像头36和多个茶牙采摘组件4，茶牙存放区35的下侧设有自动卸料门37；所述茶牙识别、采摘控制系统34控制所述滚轮驱动机构、多个茶牙采摘组件4和自动卸料门37，茶牙识别摄像头36通过导线与茶牙识别、采摘控制系统34连接；所述茶牙采摘组件4包括插套在采茶机本体31上的升降转动轴41，升降转动轴41的下端连接有过渡轴42，过渡轴42的另一端连接有末端轴43，末端轴43的另一端连接有一对采摘指44；所述升降转动轴41设有驱使其升降和转动的升降转动机构，所述过渡轴42设有驱使其自转或绕升降转动轴41上下摆动的过渡轴驱动机构，所述末端轴43设有驱使其自转或绕过渡轴42上下摆动的末端轴驱动机构，所述一对采摘指44设有驱使其相互靠拢或分开的剪切机构。
更进一步的说，所述升降转动机构包括固定在采茶机本体31内的线性模组51，线性模组51与第一伺服电机52连接，线性模组51的滑块511上固定有第二伺服电机53，第二伺服电机53的输出轴与升降转动轴41同轴心固定连接。
更进一步的说，所述过渡轴驱动机构包括固定在升降转动轴41的下端的第三伺服电机54，第三伺服电机54的输出轴与升降转动轴41垂直设置，第三伺服电机54的输出轴上通过第一电机支架固定有第四伺服电机55，第四伺服电机55的输出轴与第三伺服电机54的输出轴垂直设置，所述过渡轴42与第四伺服电机55的输出轴同轴心固定连接。
更进一步的说，所述末端轴驱动机构包括固定在过渡轴42上的第五伺服电机56，第五伺服电机56的输出轴与过渡轴42垂直设置，第五伺服电机56的输出轴上通过第二电机支架固定有第六伺服电机57，第六伺服电机57的输出轴与第五伺服电机56的输出轴垂直设置；所述末端轴43与第六伺服电机57的输出轴同轴心固定连接。
更进一步的说，所述剪切机构包括固定在末端轴43下端的基板61，基板61的一端固定有第八伺服电机62，第八伺服电机62的输出轴上固定有主动齿轮63，主动齿轮63啮合有从动齿轮64，从动齿轮64固定在齿轮轴65上，齿轮轴65铰接在基板61上，其中一个采摘指44的上端固定在齿轮轴65上，另一个采摘指44的上端固定在第八伺服电机62的输出轴上，两个所述采摘指44对称设置。
更进一步的说，所述滚轮驱动机构包括固定在挂臂38上的第七伺服电机，第七伺服电机通过减速机构与上滚轮32连接。
更进一步的说，所述茶牙存放区35内设有茶牙数量识别摄像头39，茶牙数量识别摄像头39通过导线与茶牙识别、采摘控制系统34连接。
基于上述的一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置的运行方法，包括：
步骤1，茶牙识别摄像头36将拍摄到的影像传送给茶牙识别、采摘控制系统34；
步骤2，茶牙识别、采摘控制系统34对茶牙识别摄像头36拍摄到的影像进行处理后控制滚轮驱动机构起动，并通过上滚轮32和下滚轮33沿架空导轨1将采茶机本体31运送到相应的位置；
步骤3：茶牙识别、采摘控制系统34控制多个茶牙采摘组件4起动，茶牙采摘组件4对茶牙进行采摘，并将采摘好的茶牙投放到茶牙存放区35内；
步骤4：当茶牙数量识别摄像头39监测到茶牙存放区35的茶牙数量到达设定的数量时，茶牙识别、采摘控制系统34控制滚轮驱动机构将采茶机本体31从采摘段11运行到空行段12，茶牙识别、采摘控制系统34控制自动卸料门37打开，将茶牙存放区35的茶牙投放到卸料台22上，卸料完毕后，茶牙识别、采摘控制系统34控制自动卸料门37关闭并控制滚轮驱动机构反转将采茶机本体31送回至采摘段11对应的位置。
工作原理：第一，茶牙识别、采摘控制系统34通过控制滚轮驱动机构驱动上滚轮32，上滚轮32通过挂臂38带动采茶机本体31沿架空导轨1运行；第二，当运行到架空导轨1的采摘段11时，茶牙识别摄像头36将拍摄到的影像传送给茶牙识别、采摘控制系统34，茶牙识别、采摘控制系统34对茶牙识别摄像头36拍摄到的影像进行处理后，控制滚轮驱动机构进行相应的减速或者驻停，然后控制多个茶牙采摘组件4采摘茶牙；第三，茶牙采摘组件4工作原理：第一伺服电机52带动线性模组51的滑块511上移或下移，滑块511带动第二伺服电机53上移或下移，从而实现升降转动轴41的升降，第二伺服电机53可带动升降转轴轴41转动，第三伺服电机54可带动第四伺服电机55上下摇摆，从而实现过渡轴42的上下摆动，第四伺服电机55可带动过渡轴42自转；第五伺服电机56可带动第六伺服电机57上下摆动，从而实现末端轴43的上下摆动，第六伺服电机57可带动末端轴43自转，通过升降转动轴41、中间轴42和末端轴43的配合可以驱使采摘指44到任何位置，当需要剪切茶牙时，第八伺服电机62的输出轴带动主动齿轮63和一个采摘指44转动，主动齿轮63带动从动齿轮64转动，从动齿轮64带动齿轮轴65转动，齿轮轴65带动采摘指44转动，两个采摘指44相互靠拢从而将茶牙剪断；第四，当茶牙数量识别摄像头39监测到茶牙存放区35的茶牙数量到达设定的数量时，茶牙识别、采摘控制系统34控制滚轮驱动机构将采茶机本体31从采摘段11运行到空行段12，茶牙识别、采摘控制系统34控制自动卸料门37打开，将茶牙存放区35的茶牙投放到卸料台22上，卸料完毕后，茶牙识别、采摘控制系统34控制自动卸料门37关闭并控制滚轮驱动机构反转将采茶机本体31送回至采摘段11对应的位置，当一垄茶树的茶牙采摘完毕后，茶牙识别、采摘控制系统34控制滚轮驱动机构控制采茶机本体31从一个采摘段11经空行段12运行到下一个采摘段11，然后继续采摘。
最后，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (8)
1.一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置，包括设置在一垄垄茶树(9)上方的架空导轨(1)和安装在架空导轨(1)上的茶叶采摘机(3)，所述架空导轨(1)固定在多个导轨支架(21)上，导轨支架(21)固定在地面上；其特征在于：所述架空导轨(1)包括位于每垄茶树(9)上方的采摘段(11)和连接两个相邻采摘段(11)的空行段(12)，空行段(12)的下方设有卸料台(22)，每个采摘段(11)与对应的一垄茶树(9)的每株茶树(9)的顶面保持恒定的距离；所述茶叶采摘机(3)包括采茶机本体(31)，采茶机本体(31)固定在挂臂(38)的下端，挂臂(38)的上端铰接有上滚轮(32)和下滚轮(33)，所述架空轨道(1)夹持在上滚轮(32)和下滚轮(33)之间，所述上滚轮(32)设有滚轮驱动机构；所述采茶机本体(31)上还设有茶牙识别、采摘控制系统(34)、茶牙存放区(35)、茶牙识别摄像头(36)和多个茶牙采摘组件(4)，茶牙存放区(35)的下侧设有自动卸料门(37)；所述茶牙识别、采摘控制系统(34)控制所述滚轮驱动机构、多个茶牙采摘组件(4)和自动卸料门(37)，茶牙识别摄像头(36)通过导线与茶牙识别、采摘控制系统(34)连接；所述茶牙采摘组件(4)包括插套在采茶机本体(31)上的升降转动轴(41)，升降转动轴(41)的下端连接有过渡轴(42)，过渡轴(42)的另一端连接有末端轴(43)，末端轴(43)的另一端连接有一对采摘指(44)；所述升降转动轴(41)设有驱使其升降和转动的升降转动机构，所述过渡轴(42)设有驱使其自转或绕升降转动轴(41)上下摆动的过渡轴驱动机构，所述末端轴(43)设有驱使其自转或绕过渡轴(42)上下摆动的末端轴驱动机构，所述一对采摘指(44)设有驱使其相互靠拢或分开的剪切机构。
2.根据权利要求1所述的一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置，其特征在于：所述升降转动机构包括固定在采茶机本体(31)内的线性模组(51)，线性模组(51)与第一伺服电机(52)连接，线性模组(51)的滑块(511)上固定有第二伺服电机(53)，第二伺服电机(53)的输出轴与升降转动轴(41)同轴心固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置，其特征在于：所述过渡轴驱动机构包括固定在升降转动轴(41)的下端的第三伺服电机(54)，第三伺服电机(54)的输出轴与升降转动轴(41)垂直设置，第三伺服电机(54)的输出轴上通过第一电机支架固定有第四伺服电机(55)，第四伺服电机(55)的输出轴与第三伺服电机(54)的输出轴垂直设置，所述过渡轴(42)与第四伺服电机(55)的输出轴同轴心固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置，其特征在于：所述末端轴驱动机构包括固定在过渡轴(42)上的第五伺服电机(56)，第五伺服电机(56)的输出轴与过渡轴(42)垂直设置，第五伺服电机(56)的输出轴上通过第二电机支架固定有第六伺服电机(57)，第六伺服电机(57)的输出轴与第五伺服电机(56)的输出轴垂直设置；所述末端轴(43)与第六伺服电机(57)的输出轴同轴心固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置，其特征在于：所述剪切机构包括固定在末端轴(43)下端的基板(61)，基板(61)的一端固定有第八伺服电机(62)，第八伺服电机(62)的输出轴上固定有主动齿轮(63)，主动齿轮(63)啮合有从动齿轮(64)，从动齿轮(64)固定在齿轮轴(65)上，齿轮轴(65)铰接在基板(61)上，其中一个采摘指(44)的上端固定在齿轮轴(65)上，另一个采摘指(44)的上端固定在第八伺服电机(62)的输出轴上，两个所述采摘指(44)对称设置。
6.根据权利要求1所述的一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置，其特征在于：所述滚轮驱动机构包括固定在挂臂(38)上的第七伺服电机，第七伺服电机通过减速机构与上滚轮(32)连接。
7.根据权利要求1所述的一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置，其特征在于：所述茶牙存放区(35)内设有茶牙数量识别摄像头(39)，茶牙数量识别摄像头(39)通过导线与茶牙识别、采摘控制系统(34)连接。
8.根据权利要求7所述的一种设有架空导轨的全自动茶叶采摘装置的运行方法，其特征在于：包括：
步骤1，茶牙识别摄像头(36)将拍摄到的影像传送给茶牙识别、采摘控制系统(34)；
步骤2，茶牙识别、采摘控制系统(34)对茶牙识别摄像头(36)拍摄到的影像进行处理后控制滚轮驱动机构起动，并通过上滚轮(32)和下滚轮(33)沿架空导轨(1)将采茶机本体(31)运送到相应的位置；
步骤3：茶牙识别、采摘控制系统(34)控制多个茶牙采摘组件(4)起动，茶牙采摘组件(4)对茶牙进行采摘，并将采摘好的茶牙投放到茶牙存放区(35)内；
步骤4：当茶牙数量识别摄像头(39)监测到茶牙存放区(35)的茶牙数量到达设定的数量时，茶牙识别、采摘控制系统(34)控制滚轮驱动机构将采茶机本体(31)从采摘段(11)运行到空行段(12)，茶牙识别、采摘控制系统(34)控制自动卸料门(37)打开，将茶牙存放区(35)的茶牙投放到卸料台(22)上，卸料完毕后，茶牙识别、采摘控制系统(34)控制自动卸料门(37)关闭并控制滚轮驱动机构反转将采茶机本体(31)送回至采摘段(11)对应的位置。
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