CN109156195A - 一种茶园采收机器人修剪装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种茶园采收机器人修剪装置，包括茶叶收集箱、支撑架、控制箱、电动机、皮带装置，皮带装置外壳、皮带轮一、皮带轮二、皮带、偏心轴、偏心凸轮一、偏心凸轮二、刀片一、刀片二；一种茶园采收机器人修剪控制方法，用于茶园采收机器人的修剪控制，通过控制箱内的控制系统输出控制信号控制电动机的输出转速，进而通过皮带传输控制刀片一和刀片二往复动作的频率。本发明修剪装置可以进行无线操控；本发明的修剪装置由发电机驱动，高效且环保；发明的修剪装置的齿是根据茶叶树冠的弧形形状进行仿型，使采茶更加精准。
Description
技术领域
本发明涉及修剪领域，具体涉及一种茶园采收机器人修剪装置及控制方法。
背景技术
采茶是从茶树新梢上摘取茶叶，现有的采茶方式一般为三种，第一种是人工采摘，采茶工人通过手指挑选品质不同的茶叶并折断摘下置于采茶蓝中，虽能保证采摘茶叶的完整性，但是工作效率低，劳动强度大；第二种是割采，通过使用小铁刮刀、镰刀或采摘铗等工具进行采摘，虽然工作效率得到了一定的提高，但由于工具刀刃迟钝或采茶工人采割速度慢等原因，容易将枝条割裂而影响下轮新梢的萌发；第三种是利用采茶机进行采摘，现有技术的采茶机一般都是通过设有的机械手来进行采摘。
现有采茶机的机械手往往存在以下的问题：采茶机器手是通过机械手直接送入茶叶机箱内的，采茶机械手操作十分不方便，且动作较慢，收集茶叶效率低；采茶机器手通常是通过升降和回转平台将采摘机械手置于不同的采摘位置来进行采摘作业，由于采茶机自身不具备在小的空间范围内抬升、伸缩和回转的功能，而采摘茶叶时采摘机械手所需的升降和回转平台的动作范围又必须很大，因此，现有的采摘机械手很容易遗漏茶叶，降低采茶的产量；仅通过采茶机械手上采摘夹爪端部的刀片割断茶叶，切割力度有限，经常会使茶叶与茶柄未完全割断，导致实际上是通过采摘夹爪将茶叶与茶柄拉扯断而完成采摘的，在拉扯过程中很容易使茶叶残缺，影响后期加工。
发明内容
根据背景技术提出的问题，本发明提供一种茶园采收机器人修剪装置进行改进，接下来对本发明做进一步地阐述。
一种茶园采收机器人修剪装置，包括茶叶收集箱、支撑架、控制箱、电动机、皮带装置，皮带装置外壳、皮带轮一、皮带轮二、皮带、偏心轴、偏心凸轮一、偏心凸轮二、刀片一、刀片二；茶叶收集箱包括茶叶收集框架、设置在茶叶收集框架下的上板、上板下方的底板以及连接上板和底板的侧板；控制箱设置在上板上，支撑架与侧板连接固定，电动机设置在支撑架上并与控制箱连接；皮带装置通过皮带装置外壳设置于支撑架下侧，电动机与皮带轮一连接，皮带轮一与皮带轮二通过皮带连接，皮带轮二中部设有的偏心轴分别贯穿偏心凸轮一和偏心凸轮二连接至底板，偏心凸轮一和偏心凸轮二垂直设置但在水平投影不重合；偏心凸轮一与刀片一连接，偏心凸轮二与刀片二连接，刀片一和刀片二上设有椭圆孔与散热孔，刀片一和刀片二上设有刀齿，刀片一和刀片二通过各自设有的腰形连接槽完成刀片一与刀片二的间隙贴合。
进一步的，椭圆孔与散热孔按二比一比例并且均匀间隔设置。
进一步的，偏心凸轮一和偏心凸轮二的外形一致，其最长径共线。
进一步的，所述底板与侧板均由不锈钢板制成。
进一步的，所述底板为仿茶叶树丛形状的弧形板。
一种茶园采收机器人修剪控制方法，用于茶园采收机器人的修剪控制，其特征在于：通过控制箱内的控制系统输出控制信号控制电动机的输出转速，进而通过皮带传输控制刀片一和刀片二往复动作的频率。
进一步的，控制箱输出信号控制电动机的转速，进而控制与电动机的输出轴连接的皮带轮一的转速，进而与皮带轮一通过皮带连接的皮带轮二的转速，进而控制与皮带轮二的偏心轴相连的偏心凸轮一和偏心凸轮二的转速，最终控制控制分别设置在偏心凸轮一和偏心凸轮二上的刀片一和刀片二的往复式滑动的频率，以此完成对茶叶修剪的控制。
修剪浓密的茶叶树时，控制箱输出信号提高电动机转速，偏心凸轮一和偏心凸轮二的转速提高，刀片一和刀片二的往复动作频率提高，遭遗漏修剪的概率降低。
修剪稀疏或枝条较粗的茶叶树时，控制箱输出信降低电动机转速并使得输出力矩提高，偏心凸轮一和偏心凸轮二的转速降低，刀片一和刀片二的往复动作频率降低但修剪作用力提高，保障修剪效果，避免发生枝条拉断的情况发生。
有益效果：与现有技术相比，本发明修剪装置可以进行无线操控；本发明的修剪装置由发电机驱动，高效且环保；发明的修剪装置的齿是根据茶叶树冠的弧形形状进行仿型，使采茶更加精准。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的局部结构示意侧面图；
图3是刀片的结构示意图；
图4是本发明的控制流程图；
图中：1-茶叶收集箱；11-茶叶收集框架；12-底板；13-侧板；14-上板；2-支撑架；3-控制箱；4-电动机；5-皮带装置，51-皮带装置外壳；52-皮带轮一；53-皮带轮二；54-皮带；55-偏心轴；56-偏心凸轮一；57-偏心凸轮二；6-刀片一；7-刀片二；8-散热孔，9-椭圆孔；10-连接槽。
具体实施方式
现结合附图对本发明的一个具体实施例来做详细地阐述。
一种茶园采收机器人修剪装置，包括茶叶收集箱1、支撑架2、控制箱3、电动机4、皮带装置5，皮带装置外壳51、皮带轮一52、皮带轮二53、皮带54、偏心轴55、偏心凸轮一56、偏心凸轮二57、刀片一6和刀片二7。
茶叶收集箱1包括茶叶收集框架11、底板12、侧板13和上板14，上板14连接设置在茶叶收集框架的下侧，上板的下方设置的底板通过侧板与底板连接。
控制箱3与上板14通过螺钉与螺母的配合完成连接，支撑架2与侧板13连接固定，电动机4设置于支撑架2上侧并与控制箱3电性连接；皮带装置5通过皮带装置外壳51设置于支撑架2下侧，电动机4与皮带轮一52连接，皮带轮一52与皮带轮二53通过皮带54连接，皮带轮二53中部设有的偏心轴55贯穿偏心凸轮一56和偏心凸轮二57连接至底板12，偏心凸轮一56与刀片一6连接，偏心凸轮二57与刀片二7连接，刀片一6和刀片二7上设有分布规律相同的椭圆孔9与散热孔8，椭圆孔9与散热孔8按二比一比例并且均匀间隔设置；刀片一6和刀片二7上设有的刀齿均匀分布，刀片一6和刀片二7通过各自设有的腰形连接槽10完成刀片一6与刀片二7的连接，刀片一6和刀片二7通过连接槽10完成左右切割动作，刀片一6通过螺钉螺母的配合设置在底板12上侧，刀片二7设置在底板12下侧。
底板12与侧板13均由不锈钢板制成，底板12为仿茶叶树丛形状的弧形板。
本发明用控制箱3中的控制系统控制电动机4发动后，电动机4经过皮带轮一52和皮带轮二53传动进行调速，然后通过偏心轴55带动偏心凸轮一56和偏心凸轮二57转动，转动的偏心凸轮一56和偏心凸轮二57分别使与其各自通过衔接的刀片一6、刀片二7按其连接所用的椭圆孔9的长度沿着底板12方向进行往复式滑动，从而进行茶叶的精准修剪。
一种茶园采收机器人修剪控制方法，用于茶园采收机器人的修剪控制，通过控制箱3 内的控制系统输出控制信号控制电动机4的输出转速，进而通过皮带传输使得刀片一6和刀片二7往复动作的频率随之改变。
控制箱3输出信号控制电动机4的转速，电动机4的输出轴带动与之连接的皮带轮一 52的转速随之改变，与皮带轮一52通过皮带54连接的皮带轮二53的转速随之改变，皮带轮二53通过偏心轴55改变与之相连的偏心凸轮一56和偏心凸轮二57的转速。
偏心凸轮一56与刀片一6连接，偏心凸轮二57与刀片二7连接，偏心凸轮一56和偏心凸轮二57通过其上的连接槽10活动连接，转动的偏心凸轮一56和偏心凸轮二57分别使与其各自通过衔接的刀片一6和刀片二7按其椭圆孔9的长度沿着底板方向进行往复式滑动，从而进行茶叶的精准修剪。
修剪浓密的茶叶树时，控制箱3输出信号提高电动机4转速，偏心凸轮一56和偏心凸轮二57的转速提高，刀片一6和刀片二7的往复动作频率提高，降低遗漏的修剪率；
修剪稀疏或枝条较粗的茶叶树时，控制箱3输出信降低电动机4转速并使得输出力矩提高，偏心凸轮一56和偏心凸轮二57的转速降低，刀片一6和刀片二7的往复动作频率降低但修剪作用力提高，保障修剪效果，避免发生枝条拉断的情况发生。
图4所示，本实施例一种茶叶采收机器人修剪装置及控制方法，修剪装置的具体工作流程为：
S1：采茶机器人在启动后，进入修剪速度选择状态，由人工视工作情况决定机器人修剪速度，电动机速度由控制箱控制。
S2：机器人处理器收到快速/低速运行信号后，发送信号控制电动机快速/低速运行。
S3：机器人收到停止信号后，发送信号断开电动机电源，机器人停止采茶作业。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种茶园采收机器人修剪装置，其特征在于包括茶叶收集箱、支撑架、控制箱、电动机、皮带装置，皮带装置外壳、皮带轮一、皮带轮二、皮带、偏心轴、偏心凸轮一、偏心凸轮二、刀片一和刀片二；茶叶收集箱包括茶叶收集框架、设置在茶叶收集框架下的上板、上板下方的底板以及连接上板和底板的侧板；控制箱设置在上板上，支撑架与侧板连接固定，电动机设置在支撑架上并与控制箱连接；皮带装置通过皮带装置外壳设置于支撑架下侧，电动机与皮带轮一连接，皮带轮一与皮带轮二通过皮带连接，皮带轮二中部设有的偏心轴分别贯穿偏心凸轮一和偏心凸轮二连接至底板，偏心凸轮一和偏心凸轮二垂直设置但在水平投影不重合；偏心凸轮一与刀片一连接，偏心凸轮二与刀片二连接，刀片一和刀片二上设有椭圆孔与散热孔，刀片一和刀片二上设有刀齿，刀片一和刀片二通过各自设有的腰形连接槽完成刀片一与刀片二的间隙贴合。
2.根据权利要求1所述的一种茶园采收机器人修剪装置，其特征在于：所述椭圆孔与散热孔按二比一比例并且均匀间隔设置。
3.根据权利要求1所述的一种茶园采收机器人修剪装置，其特征在于：偏心凸轮一和偏心凸轮二的外形一致，其最长径共线。
4.根据权利要求1所述的一种茶园采收机器人修剪装置，其特征在于：所述底板与侧板均由不锈钢板制成。
5.根据权利要求1所述的一种茶园采收机器人修剪装置，其特征在于：所述底板为仿茶叶树丛形状的弧形板。
6.一种茶园采收机器人修剪控制方法，用于茶园采收机器人的修剪控制，其特征在于：通过控制箱内的控制系统输出控制信号控制电动机的输出转速，进而通过皮带传输控制刀片一和刀片二往复动作的频率。
7.根据权利要求6所述的一种茶园采收机器人修剪控制方法，其特征在于：控制箱输出信号，信号为可调控的脉冲，通过改变脉冲的占空比，控制电动机的转速，进而控制与电动机的输出轴连接的皮带轮一的转速，进而与皮带轮一通过皮带连接的皮带轮二的转速，进而控制与皮带轮二的偏心轴相连的偏心凸轮一和偏心凸轮二的转速，最终控制控制分别设置在偏心凸轮一和偏心凸轮二上的刀片一和刀片二的往复式滑动的频率，以此完成对茶叶修剪的控制。
8.根据权利要求7所述的一种茶园采收机器人修剪控制方法，其特征在于：修剪浓密的茶叶树时，控制箱输出信号提高电动机转速，偏心凸轮一和偏心凸轮二的转速提高，刀片一和刀片二的往复动作频率提高，遭遗漏修剪的概率降低。
9.根据权利要求7所述的一种茶园采收机器人修剪控制方法，其特征在于：修剪稀疏或枝条较粗的茶叶树时，控制箱输出信降低电动机转速并使得输出力矩提高，偏心凸轮一和偏心凸轮二的转速降低，刀片一和刀片二的往复动作频率降低但修剪作用力提高，保障修剪效果，避免发生枝条拉断的情况发生。
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