CN110896730B - 一种气动仿生茶叶单芽采摘机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业机械领域。目的是提供一种气动仿生茶叶单芽采摘机械手，该机械手可模拟人手提拉动作采摘茶叶，实现茶叶单芽的无损采摘，降低茶叶采摘工作中的人工成本。技术方案是：一种气动仿生茶叶单芽采摘机械手，其特征在于：所述气动仿生茶叶单芽采摘机械手包括通过气缸安装板和导向组件固定在安装板上的采茶机构，固定在安装板右下端的茶叶采收盒；所述导向组件包括固定在安装板上的直线导轨以及在直线导轨上滑动配合的滑块。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械领域，尤其是茶叶采摘机械中的气动茶叶单芽采摘机械手，该机械手能够模拟人手采茶动作实现茶叶单芽的无损采摘。
背景技术
近年来，在全国各大茶树种植区中，茶叶采摘工作的人工成本逐年增高，劳动力短缺对茶叶经济效益的影响愈发明显；为降低茶叶采摘过程中的人工成本，提高茶叶的经济效益，中小型集约化茶叶采摘装备开始代替人工劳作，但市场上出现的茶叶采摘装备均为对树冠某平面内的茶叶进行一次性切割采摘，不符合茶叶采摘过程中提拉断裂的农艺要求，同时增加后期分选茶叶的工作量；因此，从实际情况出发，研制一种仿人手采茶动作的茶叶单芽采摘机械手，符合茶叶采摘的农艺要求，降低茶叶采摘过程中的人工成本，满足全国各大茶树种植区茶叶采摘工作中“机器换人”的需求。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种气动仿生茶叶单芽采摘机械手，该机械手可模拟人手提拉动作采摘茶叶，实现茶叶单芽的无损采摘，降低茶叶采摘工作中的人工成本。
本发明采用以下技术方案：一种气动仿生茶叶单芽采摘机械手，其特征在于：所述气动仿生茶叶单芽采摘机械手包括通过气缸安装板和导向组件固定在安装板上的采茶机构，固定在安装板右下端的茶叶采收盒。
所述导向组件包括固定在安装板上的直线导轨以及在直线导轨上滑动配合的滑块。
所述采茶机构包括固定在气缸安装板上且其推杆与滑块连接的气缸、通过气爪固定板与滑块连接的气爪、分别固定在气爪左右两端的左手指和右手指、固定在左手指和右手指上的对射型光电传感器、分别固定在左手指和右手指下端的两个夹紧块以及固定在安装板上且位于气缸运动路径上的反射型光电传感器。
所述夹紧块为柔软度如人手指的软体材料制成，其截面呈圆弧形；气爪夹紧时，左右两手指下端的夹紧块呈上下错位放置。
所述对射型光电传感器，包括光电传感器的发射端与接收端。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，实用性强，左右手指下端分别固定有软体材料制成的夹紧块，采茶过程模拟人手挤压后提拉动的动作，并且气爪夹紧时两夹紧块错位放置，对茶叶产生错位挤压效果，在气缸驱动气爪沿导轨运动过程中使得茶叶断裂，实现茶叶单芽的无损采摘。本发明能够降低茶叶采摘过程的人工成本，提高茶叶的经济效益。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是本发明的立体结构示意图。
图3是本发明气爪闭合状态的立体结构放大示意图。
图4是本发明采茶过程示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1-图2所示的气动仿生茶叶单芽采摘机械手，包括通过气缸安装板2和导向组件3固定在安装板1上的采茶机构4，固定在安装板1右下端的茶叶采收盒5。
如图1-图2所示，所述导向组件包括固定在安装板上的直线导轨3-1以及与直线导轨配合的滑块3-2，该滑块可在直线导轨上直线滑动。
如图2-图3所示，所述采茶机构中，气缸4-1固定在气缸安装板上，气缸推杆的前端与滑块连接，气爪4-3通过气爪固定板4-2与滑块连接，左手指4-4和右手指4-5分别固定在气爪左右两端，对射型光电传感器4-6固定在左手指和右手指上，两个夹紧块4-7分别固定在左手指下端和右手指下端；反射型光电传感器4-8则固定在安装板上并且位于气缸运动路径上。
如图1-图3所示，所述夹紧块为柔软度如人手指的软体材料（例如软硅胶、橡胶）制成，其截面呈圆弧形；气爪夹紧时，左右两手指下端的夹紧块呈上下错位放置。
如图1-图3所示，所述对射型光电传感器，包括光电传感器的发射端与接收端；光电传感器的发射端与接收端分开固定在左手指和右手指上。
本发明的工作原理是：首先，本发明处于初始状态（如图4A所示）：气缸杆处于外伸状态，气爪处于打开状态，此时本发明向下移动到茶叶单芽上方；若茶叶单芽阻挡到对射型光电传感器发射端和接收端的信号传递时，本发明开始夹紧动作（如图4B所示）：左右两手指随气爪闭合，呈上下错位放置的软体夹紧块夹紧茶叶梗；在夹紧茶叶过程中，上下错位的软体夹紧块使茶叶梗产生弯折，如同人手采摘茶叶时两手指先夹紧茶叶梗并使其发生一定角度的弯折；其次，本发明开始执行断梗动作（如图4C所示）：气缸杆拉动滑块沿直线导轨快速收缩，带动气爪和被夹紧的茶叶沿直线导轨向右上方运动，茶叶梗在夹紧状态下被快速拉断（模拟人手采摘茶叶时，两手指夹紧茶叶梗时通过向上提拉实现断梗的动作）；同时，反射型光电传感器感知到气爪固定板的阻挡反光，从而产生信号，本发明进行落料动作（如图4D所示）：气爪张开，断梗的茶叶单芽自动落入茶叶采收盒中，完成茶叶单芽的拟人化采摘；最后，本发明进行复位动作（如图4E所示）：气爪闭合，气缸杆推动滑块沿直线导轨外伸，带动已闭合气爪沿直线导轨向左下方运动到图4A所示位置。通过以上五个动作的循环往复，可实现茶叶单芽的连续采摘。
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，本发明中的气缸还需配置气源、气动元器件等，由于是常识，本发明不予一一细述，附图也予省略。
由于本发明主要驱动方式为气动，针对目前电路和气动设施并不完善的小型零散茶叶种植区域，本发明不适合作为小型人力承载式茶叶单芽采摘设备使用，但可集成在设施比较完善的大中型茶叶单芽采收设备末端作为执行机构使用，能够完成茶叶单芽拟人化无损采摘，且本发明采收效率高，能够提高茶叶的经济效益，对茶叶采摘工作中的“机器换人”具有重要意义。
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，本发明不限于以上实施例，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到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种气动仿生茶叶单芽采摘机械手，其特征在于：所述气动仿生茶叶单芽采摘机械手包括通过气缸安装板（2）和导向组件固定在安装板（1）上的采茶机构，固定在安装板右下端的茶叶采收盒（5）；
所述导向组件包括固定在安装板上的直线导轨（3-1）以及在直线导轨上滑动的滑块（3-2）；
所述采茶机构包括固定在气缸安装板上且其推杆与滑块连接的气缸（4-1）、通过气爪固定板与滑块连接的气爪（4-3）、分别固定在气爪左右两端的左手指（4-4）和右手指（4-5）、固定在左手指和右手指上的对射型光电传感器（4-6）、分别固定在左手指和右手指下端的两个夹紧块（4-7）以及固定在安装板上且位于气缸运动路径上的反射型光电传感器（4-8）；
所述夹紧块为柔软度如人手指的软体材料制成，其截面呈圆弧形；气爪夹紧时，左右两手指下端的夹紧块呈上下错位放置。
2.根据权利要求1所述的气动仿生茶叶单芽采摘机械手，其特征在于：所述对射型光电传感器，包括光电传感器的发射端与接收端。
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