CN112314177A - 一种茶叶智能采摘装置 - Google Patents

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林宏政
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Abstract

本发明涉及一种茶叶智能采摘装置，包括可移动机架、图像采集与定位装置、采摘机构和控制装置，可移动机架两侧的移动装置经升降机构连接图像采集与定位装置安装架和采摘机构安装架，采摘机构安装架上设有左右运动机构和前后运动机构，采摘机构在其驱动下左右及前后运动，采摘机构包括采摘机械手、中空连杆、电动推杆、储茶仓、柔性管道和真空抽吸茶叶动力装置，采摘机械手经中空连杆连接电动推杆以上下运动，柔性管道一端连通采摘机械手，另一端连通安装于储茶仓内的真空抽吸茶叶动力装置；控制装置根据获取的图像和定位传感器定位目标茶叶，控制采摘机构采摘茶叶。该装置自动化和智能化程度高，可实现单梢采摘，提高了茶叶采摘质量和工作效率。

Description

一种茶叶智能采摘装置
技术领域
本发明属于茶叶生产技术领域，具体涉及一种茶叶智能采摘装置。
背景技术
鲜叶采摘，是茶树栽培的收获过程，也是调节树势、付制加工的关键环节。鲜叶采摘的好坏，不仅直接影响茶叶产量、品质和经济效益，而且关系到茶树的生长发育和经济寿命。鲜叶采摘也是茶园管理中最费时、季节性最强的一项工作，一般手工采茶所花的工时要占茶园常年管理用工的50% - 65%。近年来，随着社会经济的发展，茶区劳动力大量向城镇第二、三产业转移，加上采茶作业环境差、劳动强度大，使得茶叶采摘用工紧缺的矛盾十分突出，茶场出现用工荒，劳动力短缺，日益上涨的劳动力成本已成为制约茶产业发展的瓶颈。实现茶叶全程机械化耕作、施肥、修剪、采摘、加工，快速推进茶叶产业“机器换人”是大势所趋。
近年来，市面上出现了品类繁多的采茶机，其中往复切割式采茶机整体采集的茶叶芽叶完整率相对高，功效高，使用最多。但是，现有的采茶机一般自动化、智能化程度不高，都是整体切割，对于部分要求较高的名优茶，其原料要求是单芽或单梢，现有采茶机的采摘达不到要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种茶叶智能采摘装置，该装置自动化和智能化程度高，可实现单梢采摘，提高了茶叶采摘质量和工作效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种茶叶智能采摘装置，包括门型可移动机架以及设于其上的图像采集与定位装置、采摘机构、控制装置和动力装置，所述可移动机架两侧下部设有移动装置，所述移动装置经升降机构向上连接图像采集与定位装置安装架和采摘机构安装架，所述采摘机构安装架上设有左右运动机构，所述左右运动机构上设有前后运动机构，所述采摘机构安装于前后运动机构下部，以在左右运动机构和前后运动机构的驱动下进行左右及前后运动，所述图像采集与定位装置安装于图像采集与定位装置安装架下部，所述图像采集与定位装置包括图像采集装置和定位传感器，以向下获取茶叶图像和定位信息，所述采摘机构包括采摘机械手、中空连杆、电动推杆、储茶仓、柔性管道和真空抽吸茶叶动力装置，所述电动推杆向下安装于前后运动机构下部，所述采摘机械手经中空连杆与电动推杆的运动端连接，以在其驱动下上下运动，所述柔性管道一端连接中空连杆并经其与采摘机械手连通，另一端与安装于储茶仓内的真空抽吸茶叶动力装置连通，以将采摘机械手采摘的茶叶实时吸入储茶仓中；所述动力装置为各装置和机构供电以及驱动移动装置移动，所述控制装置分别与各装置和机构的控制端电性连接以控制其工作，所述控制装置对图像采集装置获取的图像进行处理，结合定位传感器定位茶丛和目标茶叶，然后控制采摘机构运动到目标位置，对目标茶叶进行采摘。
进一步地，所述茶叶智能采摘装置设有两个或多个采摘机构，所述采摘机构安装架的左右运动机构上分别设有两个或多个前后运动机构，以分别连接相应的采摘机构，各个采摘机构分别独立进行采茶工作。
进一步地，一个采摘机构配设有两个图像采集与定位装置，以通过双摄像头及定位传感器定位茶丛和茶叶，两个图像采集装置将拍摄到的图像传输至控制装置，控制装置对接收到的图像进行图像识别、目标提取和目标匹配，结合定位传感器定位出目标茶丛和目标茶叶，计算出采摘机构需要运动到的目标位置，然后控制升降机构、左右运动机构和前后运动机构工作，驱动采摘机构运动到适当位置，而后控制电动推杆工作，驱动采摘机械手运动到目标位置，对目标茶叶进行采摘，最后通过真空抽吸茶叶动力装置将采摘的茶叶吸入储茶仓中。
进一步地，所述移动装置为电控移动装置，并与控制装置电性连接，以由控制装置控制移动装置移动。
进一步地，所述采摘机械手包括连接端板和均布于连接端板四周的多个弧形抓手，所述多个弧形抓手由控制装置控制张合，所述弧形抓手前端具有刀片，以在合拢时切断茶梗并抓住茶叶，所述连接端板上开设有通孔并与中空连杆连接，以在真空抽吸茶叶动力装置工作时，通过柔性管道、中空连杆将采摘机械手中的茶叶吸入储茶仓。
进一步地，所述储茶仓采用隔热材料制成，并配有通风散热装置，以尽量保持茶叶的新鲜度。
进一步地，所述茶叶智能采摘装置上还设有太阳能发电装置，所述太阳能发电装置与动力装置的蓄电池电性连接，以为其补充电能。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：该装置通过图像采集与定位装置获取茶叶图像与定位信息，然后智能控制各机构动作，驱动采摘机构自动对目标茶叶进行单梢采摘和仓储，不仅大大缓解了茶叶采摘劳动力短缺的问题，提高了采摘效率，且可全天候工作，缩短了采摘周期，而且通过智能识别和控制，提高了茶叶采摘的质量，实现了采茶的自动化、智能化，解决了茶农茶叶采摘难、采茶周期短、劳动力短缺、采茶受气候影响大等问题，减少了茶农损失及负担，促进了茶产业的发展。
附图说明
图1是本发明实施例的装置结构示意图。
图中：1-可移动机架，2-图像采集与定位装置，3-储茶仓，4-控制装置，5-动力装置，6-移动装置，7-升降机构，8-图像采集与定位装置安装架，9-采摘机构安装架，10-左右运动机构，11-前后运动机构，12-采摘机械手，13-中空连杆，14-电动推杆，15-柔性管道，16-太阳能发电装置。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种茶叶智能采摘装置，包括门型可移动机架1以及设于其上的图像采集与定位装置2、采摘机构、控制装置4和动力装置5，所述可移动机架1两侧下部设有移动装置6，所述移动装置6经升降机构7向上连接图像采集与定位装置安装架8和采摘机构安装架9，所述采摘机构安装架9上设有左右运动机构10，所述左右运动机构10上设有前后运动机构11，所述采摘机构安装于前后运动机构11下部，以在左右运动机构10和前后运动机构11的驱动下进行左右及前后运动，所述图像采集与定位装置2安装于图像采集与定位装置安装架8下部，所述图像采集与定位装置包括图像采集装置和定位传感器，以向下获取茶叶图像和定位信息，所述采摘机构包括采摘机械手12、中空连杆13、电动推杆14、储茶仓3、柔性管道15和真空抽吸茶叶动力装置，所述电动推杆12向下安装于前后运动机构11下部，所述采摘机械手12经中空连杆13与电动推杆14的运动端连接，以在其驱动下上下运动，所述柔性管道15一端连接中空连杆13并经其与采摘机械手12连通，另一端与安装于储茶仓3内的真空抽吸茶叶动力装置连通，以将采摘机械手采摘的茶叶实时吸入储茶仓中。所述动力装置为各装置和机构供电以及驱动移动装置移动，所述控制装置4分别与各装置和机构的控制端电性连接以控制其工作，所述控制装置对图像采集装置获取的图像进行处理，结合定位传感器定位茶丛和目标茶叶，然后控制采摘机构运动到目标位置，对目标茶叶进行采摘。
在本实施例中，所述茶叶智能采摘装置设有两个或多个采摘机构，所述采摘机构安装架的左右运动机构上分别设有两个或多个前后运动机构，以分别连接相应的采摘机构，各个采摘机构分别独立进行采茶工作。
为了实现对目标采摘茶叶的定位，一个采摘机构配设有两个图像采集与定位装置2，以通过双摄像头及定位传感器定位茶丛和茶叶，两个图像采集装置将拍摄到的图像传输至控制装置4，控制装置4对接收到的图像进行图像识别、目标提取和目标匹配，结合定位传感器定位出目标茶丛和目标茶叶，计算出采摘机构需要运动到的目标位置，然后控制升降机构7、左右运动机构10和前后运动机构11工作，驱动采摘机构运动到适当位置，而后控制电动推杆14工作，驱动采摘机械手12运动到目标位置，对目标茶叶进行采摘，最后通过真空抽吸茶叶动力装置将采摘的茶叶吸入储茶仓中。
在本实施例中，左右运动机构10和前后运动机构11均为电缸机构。采摘安装架前后两侧均设有左右运动机构，前后运动机构的前后端分别安装于前后两个左右运动机构的运动滑块上，以在其驱动下左右运动。而采摘机构安装于前后运动机构的运动滑块上，以在其驱动下前后运动。
所述移动装置6为电控移动装置，并与控制装置电性连接，以由控制装置控制移动装置移动。在本发明的其他实施例中，所述电控移动装置可以采用轮式与履带式相结合的移动装置，在平地茶园采用车轮行走，在陡峭的山地茶园采用履带行走。
采摘机械手可以有多种实现方式，在本实施例中，采摘机械手包括连接端板和均布于连接端板四周的多个弧形抓手，所述多个弧形抓手由控制装置控制张合，所述弧形抓手前端具有刀片，以在合拢时切断茶梗并抓住茶叶，所述连接端板上开设有通孔并与中空连杆连接，以在真空抽吸茶叶动力装置工作时，通过柔性管道、中空连杆将采摘机械手中的茶叶吸入储茶仓。
为了尽量保持茶叶的新鲜度，所述储茶仓3采用隔热材料制成，并配有通风散热装置。
为了实现采茶的清洁化，所述茶叶智能采摘装置上还设有太阳能发电装置16，所述太阳能发电装置与动力装置的蓄电池电性连接，以为其补充电能。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种茶叶智能采摘装置，其特征在于，包括门型可移动机架以及设于其上的图像采集与定位装置、采摘机构、控制装置和动力装置，所述可移动机架两侧下部设有移动装置，所述移动装置经升降机构向上连接图像采集与定位装置安装架和采摘机构安装架，所述采摘机构安装架上设有左右运动机构，所述左右运动机构上设有前后运动机构，所述采摘机构安装于前后运动机构下部，以在左右运动机构和前后运动机构的驱动下进行左右及前后运动，所述图像采集与定位装置安装于图像采集与定位装置安装架下部，所述图像采集与定位装置包括图像采集装置和定位传感器，以向下获取茶叶图像和定位信息，所述采摘机构包括采摘机械手、中空连杆、电动推杆、储茶仓、柔性管道和真空抽吸茶叶动力装置，所述电动推杆向下安装于前后运动机构下部，所述采摘机械手经中空连杆与电动推杆的运动端连接，以在其驱动下上下运动，所述柔性管道一端连接中空连杆并经其与采摘机械手连通，另一端与安装于储茶仓内的真空抽吸茶叶动力装置连通，以将采摘机械手采摘的茶叶实时吸入储茶仓中；所述动力装置为各装置和机构供电以及驱动移动装置移动，所述控制装置分别与各装置和机构的控制端电性连接以控制其工作，所述控制装置对图像采集装置获取的图像进行处理，结合定位传感器定位茶丛和目标茶叶，然后控制采摘机构运动到目标位置，对目标茶叶进行采摘。
2.根据权利要求1所述的一种茶叶智能采摘装置，其特征在于，所述茶叶智能采摘装置设有两个或多个采摘机构，所述采摘机构安装架的左右运动机构上分别设有两个或多个前后运动机构，以分别连接相应的采摘机构，各个采摘机构分别独立进行采茶工作。
3.根据权利要求1所述的一种茶叶智能采摘装置，其特征在于，一个采摘机构配设有两个图像采集与定位装置，以通过双摄像头及定位传感器定位茶丛和茶叶，两个图像采集装置将拍摄到的图像传输至控制装置，控制装置对接收到的图像进行图像识别、目标提取和目标匹配，结合定位传感器定位出目标茶丛和目标茶叶，计算出采摘机构需要运动到的目标位置，然后控制升降机构、左右运动机构和前后运动机构工作，驱动采摘机构运动到适当位置，而后控制电动推杆工作，驱动采摘机械手运动到目标位置，对目标茶叶进行采摘，最后通过真空抽吸茶叶动力装置将采摘的茶叶吸入储茶仓中。
4.根据权利要求1所述的一种茶叶智能采摘装置，其特征在于，所述移动装置为电控移动装置，并与控制装置电性连接，以由控制装置控制移动装置移动。
5.根据权利要求1所述的一种茶叶智能采摘装置，其特征在于，所述采摘机械手包括连接端板和均布于连接端板四周的多个弧形抓手，所述多个弧形抓手由控制装置控制张合，所述弧形抓手前端具有刀片，以在合拢时切断茶梗并抓住茶叶，所述连接端板上开设有通孔并与中空连杆连接，以在真空抽吸茶叶动力装置工作时，通过柔性管道、中空连杆将采摘机械手中的茶叶吸入储茶仓。
6.根据权利要求1所述的一种茶叶智能采摘装置，其特征在于，所述储茶仓采用隔热材料制成，并配有通风散热装置，以尽量保持茶叶的新鲜度。
7.根据权利要求1所述的一种茶叶智能采摘装置，其特征在于，所述茶叶智能采摘装置上还设有太阳能发电装置，所述太阳能发电装置与动力装置的蓄电池电性连接，以为其补充电能。
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