CN115024092B - 一种龙门式名优茶采摘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种龙门式名优茶采摘机，包括载具、支架、机械臂、机械爪和吸气装置；支架安装在载具上，机械臂安装在支架上，机械爪包括基础架、前指、直线驱动器和集茶组件，基础架固定在机械臂的末端，一对用于夹持芽叶的前指安装在基础架上；集茶组件包括硬管、软管和细杆，硬管固定在基础架上，软管连接硬管，软管位于两个前指之间；所述细杆位于硬管和软管内，细杆的末端设置有支撑环，支撑环撑开软管的底口；所述直线驱动器驱动细杆在硬管和软管内上下移动，前指设置有用于容纳支撑环的缺口；吸气装置与硬管连通；本发明的龙门式名优茶采摘机利用软管吸入芽叶，确保整个芽叶完整的进入软管，被整体采摘，避免芽叶残损，提高了芽叶的品相。

Description

一种龙门式名优茶采摘机

技术领域

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种龙门式名优茶采摘机。

背景技术

名优茶是品种、品相和味道都更加优秀，更受消费者青睐的茶叶统称，名优茶因自身具有高品质和高利润的特点，同时受到了消费者和厂家的越来越多的重视。作为名优茶的原料芽叶必须具备鲜嫩、完整无破损的特点，确保最终加工出来的成品茶叶具备极佳的品相。目前，虽然茶叶领域已经出现了一些采摘机，但是这些采摘机均使用普通的机械爪直接夹持茶叶采摘，不但容易损伤鲜嫩的芽叶，而且准确性较差。这主要是因为茶树上鲜嫩的芽叶形状不规则不统一，芽叶的朝向也不固定，机械爪很难精确采摘特定的嫩芽，所采摘下来的茶叶往往混合了其他已经不再鲜嫩的芽叶。虽然目前市面上存在一些单机械爪并配置了视觉识别系统的采摘机，但是其识别系统效果不好，导致采摘的整体效率低、设备成本高；这些综合弊端导致名优茶的采摘十分依赖人工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中的采茶设备对茶叶嫩芽的采摘准确性较差，不太适合名优茶采摘。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种龙门式名优茶采摘机，包括载具、支架、机械臂、机械爪和吸气装置；

所述支架安装在载具上，一般情况下为了适应山地行走，载具应采用履带式载具，对应的，支架则设置为龙门式结构以便支架在茶园内穿行；机械臂安装在支架上，机械臂用于驱动机械爪在空间内移动，以便机械爪采茶；

所述机械爪包括基础架、前指、直线驱动器和集茶组件，基础架固定在机械臂的末端，一对用于夹持芽叶的前指安装在基础架上；所述集茶组件包括硬管、软管和细杆，所述硬管固定在基础架上，软管连接硬管，软管位于两个前指之间；所述细杆位于硬管和软管内，细杆的末端设置有支撑环，支撑环撑开软管的底口；所述直线驱动器驱动细杆在硬管和软管内上下移动，直线驱动器可以是气缸、液压缸或者电动推杆；所述前指设置有用于容纳支撑环的缺口；所述吸气装置安装在支架上，吸气装置与硬管连通。

本发明的采摘机在工作时，首先利用机械臂操作机械爪在空间移动，使得机械爪内的前指和两个前指之间的软管对准茶叶的芽叶；然后吸气装置启动，将芽叶吸入软管内；最后两个前指合拢，夹住软管以及软管内的芽叶，实现采摘。这种采摘方式只需要将两个前指大体上对准并靠近芽叶即可，对机械臂的操作精度要求更低；通过吸入的方式可以确保整个芽叶完整的进入软管，避免采摘的芽叶残缺；另一方面，两个前指是通过软管夹住芽叶，并非与芽叶直接接触，有利于保护芽叶。

在本发明中，支撑环的作用是避免吸气导致软管口闭合；相应的，为了避免支撑环阻挡两个前指闭合，前指设置有用于容纳支撑环的缺口，当芽叶被吸入软管后，通过细杆移动支撑环至缺口的位置。

进一步的，采摘机还包括喷气装置，所述喷气装置安装在支架上，喷气装置与硬管连通；将芽叶从茶树摘下之后，机械臂操作机械爪运动至存放茶叶的存料箱，此时两个前指张开，喷气装置向硬管和软管内少量喷气，既能帮助软管舒张，又能将软管内夹持的芽叶，防止芽叶粘连在软管内。

进一步的，所述软管的底口设置有限位锁绳，所述支撑环位于限位锁绳和软管的内壁之间；限位锁绳用于实现支撑环与软管口之间的限位，避免因外部因素导致软管收缩和支撑环暴露。

具体的，所述机械爪还包括驱动杆、第一连杆、折弯杆和第二连杆，所述驱动杆依次铰接第一连杆、折弯杆和前指，所述折弯杆的折弯处于基础架铰接，所述第二连杆的两端分别铰接基础架和前指，驱动杆上下移动即可实现两个前指的开合；为了简化结构，本发明将驱动杆和细杆的动力源合二为一：所述细杆的顶部与驱动杆固定连接，所述直线驱动器驱动驱动杆上下移动，细杆随之上下移动。

具体的，所述机械臂包括安装基座、一级摆臂、二级摆臂和第一安装板，机械臂通过安装基座固定在支架上，安装基座依次铰接一级摆臂和二级摆臂，二级摆臂的末端固定第一安装板，第一安装板用于安装机械爪。

进一步的，所述机械臂还包括动力臂、并联杆和第二安装板，所述动力臂和并联杆的数量均为三个，三个动力臂呈等边三角形状态布置在第一安装板上，并联杆的两端分别铰接动力臂和第二安装板，第二安装板用于安装机械爪；动力臂和并联杆能够实现机械爪在机械臂的末端进行更加精确的位移。

进一步的，还包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头布置在第二安装板上，第一摄像头用于拍摄茶树的局部画面，主要用于操控机械爪对准茶树的芽叶；所述第二摄像头布置在支架上，第二摄像头用于拍摄茶树和茶园的整体画面。本发明的龙门式名优茶采摘机既可以利用摄像头的画面进行人工操作，也可以配合开发图形识别技术，实现自动化采摘。

有益效果：(1)本发明的龙门式名优茶采摘机利用软管吸入芽叶，确保整个芽叶完整的进入软管，被整体采摘，避免芽叶残损，提高了芽叶的品相。(2)本发明的龙门式名优茶采摘机利用软管配合前指夹住芽叶，避免前指与芽叶直接接触，有利于保护芽叶。(3)本发明的龙门式名优茶采摘机在软管内设置支撑环，避免软管口因气流导致闭合。(4)本发明的龙门式名优茶采摘机在机械臂中配置了动力臂和并联杆，利用并联机构提高了机械爪的位置精度，降低累积误差。

附图说明

图1是实施例1龙门式名优茶采摘机的结构图。

图2是实施例1中机械臂和机械爪的结构图。

图3是实施例1中机械爪的主视图。

图4是实施例1中机械爪的剖面视图(隐藏基础架)。

图5是实施例1中机械爪闭合后的状态图。

其中：100、载具；200、支架；300、机械臂；310、安装基座；320、一级摆臂；330、二级摆臂；340、第一安装板；350、动力臂；360、并联杆；370、第二安装板；400、机械爪；410、基础架；420、前指；421、缺口；430、集茶组件；431、硬管；432、软管；433、细杆；434、支撑环；435、限位锁绳；440、驱动杆；450、第一连杆；460、折弯杆；470、第二连杆；500、吸气装置；600、喷气装置；700、第一摄像头；800、第二摄像头。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例的龙门式名优茶采摘机包括载具100、支架200、机械臂300、机械爪400、吸气装置500、喷气装置600、第一摄像头700和第二摄像头800；

载具100为履带式，支架200安装在载具100上，支架200上布置有四个机械臂300和多个第二摄像头800；

如图2所示，机械臂300包括安装基座310、一级摆臂320、二级摆臂330、第一安装板340、动力臂350、并联杆360和第二安装板370，机械臂300通过安装基座310固定在支架200上，安装基座310依次铰接一级摆臂320和二级摆臂330，二级摆臂330的末端固定第一安装板340；动力臂350和并联杆360的数量均为三个，三个动力臂350呈等边三角形状态布置在第一安装板340上，并联杆360的两端分别铰接动力臂350和第二安装板370，第二安装板370用于安装机械爪400；动力臂350和并联杆360能够实现机械爪400在机械臂300的末端进行更加精确的位移；第一摄像头700布置在第二安装板370上；

如图3和图4所示，机械爪400包括基础架410、前指420、直线驱动器、集茶组件430、驱动杆440、第一连杆450、折弯杆460和第二连杆470，基础架410固定在机械臂300的末端，驱动杆440依次铰接第一连杆450、折弯杆460和前指420，折弯杆460的折弯处于基础架410铰接，第二连杆470的两端分别铰接基础架410和前指420，驱动杆440上下移动即可实现两个前指420的开合；

集茶组件430包括硬管431、软管432和细杆433，硬管431固定在基础架410上，软管432连接硬管431，软管432位于两个前指420之间；细杆433位于硬管431和软管432内，细杆433的末端设置有支撑环434，支撑环434撑开软管432的底口；软管432的底口设置有限位锁绳435，支撑环434位于限位锁绳435和软管432的内壁之间；限位锁绳435用于实现支撑环434与软管432口之间的限位，避免因外部因素导致软管432收缩和支撑环434暴露；

直线驱动器位于基础架410内，直线驱动器驱动驱动杆440上下引动，进而带动细杆433在硬管431和软管432内上下移动，前指420设置有用于容纳支撑环434的缺口421；

吸气装置500和喷气装置600均安装在支架200上，吸气装置500与硬管431连通，喷气装置600与硬管431连通。

本发明的采摘机主要用于名优茶采摘，具体工作流程是：

(1)载具100行驶至茶树处，机械臂300操作机械爪400在空间移动，使得机械爪400内的前指420和两个前指420之间的软管432对准并靠近茶叶的芽叶；

(2)吸气装置500启动，将芽叶吸入如图4所示的软管432内；

(3)驱动杆440和细杆433同步上行，两个前指420在驱动杆440的作用下开始闭合，支撑环434则随着细杆433上行至缺口421处；

(4)如图5所示，两个前指420闭合，软管432被压扁，芽叶的根部被夹在软管432内；软管432在缺口421处则具有一个被支撑环434撑开的鼓包；

(5)机械臂300操作机械爪400空间移动至存放茶叶的存料箱，在此过程中芽叶被摘下；然后，两个前指420张开，喷气装置600向硬管431和软管432内少量喷气，既能帮助软管432舒张，又能将软管432内夹持的芽叶，防止芽叶粘连在软管432内。

在本实施例中，第一摄像头700用于拍摄茶树的局部画面，主要用于操控机械爪400对准茶树的芽叶；第二摄像头800用于拍摄茶树和茶园的整体画面。本实施例的龙门式名优茶采摘机既可以利用摄像头的画面进行人工操作，也可以配合开发图形识别技术，实现自动化采摘。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种龙门式名优茶采摘机，其特征在于：包括载具、支架、机械臂、机械爪和吸气装置；

所述支架安装在载具上，机械臂安装在支架上；

所述机械爪包括基础架、前指、直线驱动器和集茶组件，基础架固定在机械臂的末端，一对用于夹持芽叶的前指安装在基础架上；所述集茶组件包括硬管、软管和细杆，所述硬管固定在基础架上，软管连接硬管，软管位于两个前指之间；所述细杆位于硬管和软管内，细杆的末端设置有支撑环，支撑环撑开软管的底口；所述直线驱动器驱动细杆在硬管和软管内上下移动，所述前指设置有用于容纳支撑环的缺口；

所述吸气装置安装在支架上，吸气装置与硬管连通；

所述采摘机工作流程是：

载具行驶至茶树处，机械臂操作机械爪在空间移动，使得机械爪内的前指和两个前指之间的软管对准并靠近茶叶的芽叶；

吸气装置启动，将芽叶吸入软管内；

直线驱动器驱动细杆上行并驱动两个前指闭合，支撑环随着细杆上行至缺口处；

两个前指闭合后，软管被压扁，芽叶的根部被夹在软管内；软管在缺口处则具有一个被支撑环撑开的鼓包；

机械臂操作机械爪空间移动至存放茶叶的存料箱，在此过程中芽叶被摘下；然后，两个前指张开。

2.根据权利要求1所述的龙门式名优茶采摘机，其特征在于：还包括喷气装置，所述喷气装置安装在支架上，喷气装置与硬管连通；在芽叶被夹在软管内摘下之后，喷气装置向硬管和软管内喷气，吹落芽叶。

3.根据权利要求2所述的龙门式名优茶采摘机，其特征在于：所述软管的底口设置有限位锁绳，所述支撑环位于限位锁绳和软管的内壁之间。

4.根据权利要求3所述的龙门式名优茶采摘机，其特征在于：所述机械爪还包括驱动杆、第一连杆、折弯杆和第二连杆，所述驱动杆依次铰接第一连杆、折弯杆和前指，所述折弯杆的折弯处与基础架铰接，所述第二连杆的两端分别铰接基础架和前指；驱动杆由直线驱动器驱动。

5.根据权利要求4所述的龙门式名优茶采摘机，其特征在于：所述细杆的顶部与驱动杆固定连接，所述直线驱动器驱动驱动杆上下移动。

6.根据权利要求1所述的龙门式名优茶采摘机，其特征在于：所述机械臂包括安装基座、一级摆臂、二级摆臂和第一安装板，机械臂通过安装基座固定在支架上，安装基座依次铰接一级摆臂和二级摆臂，二级摆臂的末端固定第一安装板。

7.根据权利要求6所述的龙门式名优茶采摘机，其特征在于：所述机械臂还包括动力臂、并联杆和第二安装板，所述动力臂和并联杆的数量均为三个，三个动力臂呈等边三角形状态布置在第一安装板上，并联杆的两端分别铰接动力臂和第二安装板，第二安装板用于安装机械爪。

8.根据权利要求7所述的龙门式名优茶采摘机，其特征在于：还包括第一摄像头，所述第一摄像头布置在第二安装板上。

9.根据权利要求8所述的龙门式名优茶采摘机，其特征在于：还包括第二摄像头，所述第二摄像头布置在支架上。

10.根据权利要求1所述的龙门式名优茶采摘机，其特征在于：所述载具为履带式载具。