CN110839404B - 一种差速式茶叶采摘机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采茶机械。目的是提供一种差速式茶叶采摘机械手，该机械手能够模拟人手采摘茶叶的动作进行采摘，实现茶叶无损采摘。技术方案是：一种差速式茶叶采摘机械手，其特征在于：所述差速式茶叶采摘机械手包括支撑架、固定在支撑架下部的茶叶收集盒以及安装在支撑架上的采茶机构；所述采茶机构包括固定在支撑架下部的电机、由电机驱动的行星轮系以及由行星轮系中的两个行星齿轮轴带动的主动手指与从动手指以及喷射气体以收集茶叶的气管。

Description

一种差速式茶叶采摘机械手

技术领域

本发明涉及一种采茶机械，尤其是茶叶采摘机械手。

背景技术

茶叶采摘时令性强，采摘不及时会影响茶叶品质。目前常见的的两种采摘模式，一种是手工采摘，茶叶采摘品质好，但人工成本高，劳动强度大，采摘效率低。另一种是机械化采摘，目前市面上比较常见的采茶机多是以自动锯齿采茶的自动采茶机，虽然能提高采茶效率，但对茶树生长点伤害较大，茶叶破损率较高，采得的茶叶并不能确保相同的标准，应用范围小，只适用于低档次的茶叶采摘。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种差速式茶叶采摘机械手，该机械手能够模拟人手采摘茶叶的动作进行采摘，实现茶叶无损采摘。

本发明采用了以下技术方案：一种差速式茶叶采摘机械手，其特征在于：所述差速式茶叶采摘机械手包括支撑架、固定在支撑架下部的茶叶收集盒以及安装在支撑架上的采茶机构。

所述采茶机构包括固定在支撑架下部的电机、由电机驱动的行星轮系以及由行星轮系中的两个行星齿轮轴带动的主动手指与从动手指以及喷射气体以收集茶叶的气管。

所述行星轮系包括固定在电机输出轴的前端的主动小齿轮5-2、可转动地定位在电机输出轴上的齿轮系机架以及分别与主动小齿轮啮合且齿轮轴可转动地定位在齿轮系机架上的两个行星齿轮；两个行星齿轮的齿数比例为1.5-2.5:1。

所述支撑架包括相互平行且间隔距离布置的前支撑板和后支撑板，前支撑板和后支撑板由若干支撑柱相互连接固定。

后支撑板上还安装有用于限定齿轮系机架摆动范围的一对定位块。

后支撑板上还安装有施压于齿轮系机架以使齿轮系机架运动稳定的一对限位销。

所述气管安装在后支撑板上并且连通气泵，以喷出高压气体将采得的茶叶吹落到茶叶收集盒中。

所述主动指和被动指中下部同一高度均设有对射型光电传感器对射孔，对射孔中布置有对射型光电传感器。

本发明的有益效果是：本发明通过机械结构实现茶叶采摘，简单稳定可靠。本发明只需通过控制电机的正反转即可实现主从动手指的夹紧、松开动作，并且可模拟人手的提拉式动作采摘茶叶，通过一定的高压气体使茶叶落入茶叶收集盒；从而有效实现了机械采摘茶叶，节省了人力采摘。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明去掉前支撑板后的立体结构示意图。

图3是本发明中定位块与限位销的安装位置示意图。

图4是本发明中定位销的立体结构示意图。

图5是本发明采茶机构的爆炸示意图。

图6是采茶机构的立体结构示意图。

图7是主动手指的立体结构示意图。

图8是从动手指的立体结构示意图。

图9是本发明采茶过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例，对本发明作进一步说明。

如图所示的差速式茶叶采摘机械手，包括支撑架，茶叶收集盒4固定在支撑架下部，采茶机构5也安装在支撑架上。

支撑架中：前支撑板1和后支撑板2相互平行且间隔距离布置，前支撑板和后支撑板还通过若干支撑柱3相互连接固定；采茶机构位于前支撑板后支撑板中间并与前支撑板连接。后支撑板还安装着两个限位结构，收集茶叶的气管7安装在后支撑板上并且与气泵连通。

如图5-图6所示，采茶机构中，电机5-1固定在后支撑板下部，电机驱动一行星轮系，行星轮系中的两个行星齿轮轴带动着主动手指与从动手指；电机输出轴通过前端轴承5-5定位在齿轮系机架5-4(即行星架)上的安装孔上，电机输出轴的前端穿过齿轮系机架后再固定一主动小齿轮5-2(太阳轮)；从动大齿轮5-7位于主动小齿轮左边并与主动小齿轮啮合，左从动轴5-9的中部穿插固定在从动大齿轮轴线部位而后端通过第一后端轴承5-11安装在齿轮系机架上的安装孔；从动小齿轮5-6(从动大齿轮与从动小齿轮即为两个行星轮)位于主动小齿轮右边并与主动小齿轮啮合，右从动轴5-8的中部穿插固定在从动小齿轮轴线部位而后端通过第二后端轴承5-10安装在齿轮系机架上的安装孔；从动指5-12固定在左从动轴前端，主动指5-13.固定在右从动轴前端。一对对射型光电传感器5-14(分别是光电传感器的发射端与接收端)分别固定在主动指和从动指中下部，接收端接收到发射端的信号后即导通。

如图7-图8所示，所述主动指和被动指中下部同一高度均设有对射型光电传感器对射孔5-12-1和5-13-1，透过对射孔，对射型光电传感器发射并接收信号。主动指和被动指的顶部分别制作有反向外伸板(被动指的顶部制作有反向外伸板5-12-2，主动指的顶部制作有反向外伸板5-13-2)，两个反向外伸板可在手指运动中相互顶压，从而迫使齿轮系机架转动。

如图4所示，限位结构中，限位销6-1通过轴承安装在后支撑板上，压簧6-3套接在限位销中间且其一端由固定在限位销上的销轴6-2限位，小滚轮6-4通过销轴6-5安装在限位销前端。工作时，限位销的小滚轮在压簧作用下始终顶压着齿轮系机架，使得齿轮系机架保持稳定转动状态。两个定位块分别固定在后支撑板上，齿轮系机架的两个侧边分别碰到定位块时则无法继续前进，从而限定了齿轮系机架的摆动范围(两个定位块确定了齿轮系机架的两边转动极限位置，)。

本发明的工作原理是：开始，差速式茶叶采摘机械手的主动指和被动指处于打开状态(如图9A所示)，此时齿轮系机架被一个定位块6-8限定在水平位置，每个对射型光电传感器能够接收到相配合的另一个对射型光电传感器发出的光电信号，此时该机械手处于待机状态；当外部设备控制机械手采摘茶叶M时(此时茶叶主动指与被动指之间的位置)，对射型光电传感器在茶叶阻挡作用下不产生光电信号，此时该机械手处于采摘状态；电机驱动主动小齿轮逆时针转动，从动小齿轮和从动大齿轮(从动大小齿轮的齿数比例为1.5-2.5:1，优选2:1)分别带动主动指和从动指顺时针差速转动，且主动指的转速大于从动指(如图9-B所示)；在电机转过一定角度时，主动指靠拢从动指将茶叶梗夹紧在机械手末端的夹紧槽中，此时茶叶梗发生弯折，如同人手采摘茶叶时两手指捏紧茶叶梗并先使茶叶梗转动一定角度产生弯折一样。此时，齿轮系处于锁死状态，电机继续逆时针转动，从而使电机带动整个齿轮系机架逆时针转动(转动过程中，两个限位销始终顶压着齿轮系机架的背面，使得齿轮系机架稳定转动)，到达如图9-C所示位置，在转动过程中实现茶叶的断梗动作。齿轮系机架到达垂直位置(与另一个定位块触碰被限制转动)后电机驱动主动小齿轮顺时针转动，与其啮合的从动小齿轮和从动大齿轮逆时针差速转动，从而实现主动指与从动指的松开动作(如图9-D所示)，同时安装在后支撑板上且与气泵连通的气管喷出的高压气体将茶叶吹落到茶叶收集盒中。当电机转过一定角度，主动指和从动指的反向外伸板夹紧，此时，齿轮系又处于锁紧状态，电机继续顺时针转动，从而使电机带动整个齿轮系机架顺时针转动(转动过程中，两个限位销始终顶压着齿轮系机架的背面，使得齿轮系机架稳定转动)，到达如图9-A所示位置。如此循环往复，完成茶叶单芽采摘；本发明能够完成茶叶的无损采摘，采摘过程稳定可靠，高速高效，对茶叶采摘的机械化具有重要意义。

以上各机构的动作，均由控制器根据各传感器发出的信号进行统一控制。控制器为茶叶采收设备整机配置，本发明无需单独设置。此外，本发明中的气管缸还需配置气源、气动元器件等，这些均为常识，本发明不予一一细述，附图也予省略。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上事例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种差速式茶叶采摘机械手，其特征在于：所述差速式茶叶采摘机械手包括支撑架、固定在支撑架下部的茶叶收集盒(4)以及安装在支撑架上的采茶机构；所述采茶机构包括固定在支撑架下部的电机(5-1)、由电机驱动的行星轮系以及由行星轮系中的两个行星齿轮轴带动的主动手指与从动手指以及喷射气体以收集茶叶的气管(7)；

所述行星轮系包括固定在电机输出轴的前端的主动小齿轮(5-2)、可转动地定位在电机输出轴上的齿轮系机架以及分别与主动小齿轮啮合且齿轮轴可转动地定位在齿轮系机架上的两个行星齿轮；两个行星齿轮的齿数比例为1.5-2.5:1。

2.根据权利要求1所述的差速式茶叶采摘机械手，其特征在于：所述支撑架包括相互平行且间隔距离布置的前支撑板(1)和后支撑板(2)，前支撑板和后支撑板由若干支撑柱(3)相互连接固定。

3.根据权利要求2所述的差速式茶叶采摘机械手，其特征在于：后支撑板上还安装有用于限定齿轮系机架摆动范围的一对定位块(6-8)。

4.根据权利要求3所述的差速式茶叶采摘机械手，其特征在于：后支撑板上还安装有施压于齿轮系机架以使齿轮系机架运动稳定的一对限位销(6-1)。

5.根据权利要求4所述的差速式茶叶采摘机械手，其特征在于：所述气管安装在后支撑板上并且连通气泵，以喷出高压气体将采得的茶叶吹落到茶叶收集盒中。

6.根据权利要求5所述的差速式茶叶采摘机械手，其特征在于：所述主动手指和被动手指中下部同一高度均设有对射型光电传感器对射孔，对射孔中布置有对射型光电传感器(5-14)。

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