CN115176595A - 一种茶叶采摘机械手及其茶叶采摘机器人 - Google Patents

Abstract

一种茶叶采摘机械手及其茶叶采摘机器人，其茶叶采摘机械手包括旋转架，旋转架上设置有旋转轴板、旋转通孔，旋转轴板与阀板轴装配，阀板轴上可轴向滑动地套装有阀板滑块，阀板滑块安装在阀板上，阀板安装在旋转架内；阀板上设置有阀板孔；阀板滑块还与阀板齿条装配固定；阀板齿条与中转齿轮啮合传动；中转齿轮还与主动齿条啮合，主动齿条安装在夹取座上，夹取座与夹取电缸的夹取电缸轴装配；夹取座上还安装有铰接座，铰接座通过两根第三销轴分别与两根夹取连杆的一端铰接，两根夹取连杆的另一端分别通过两根第二销轴与第一夹爪、第二夹爪的中间部分铰接，第一夹爪、第二夹爪的一端分别通过两根第一销轴与铰接板铰接，铰接板安装在旋转架上。

Description

一种茶叶采摘机械手及其茶叶采摘机器人

技术领域

本发明涉及茶叶采摘设备，特别是涉及一种茶叶采摘机械手及其茶叶采摘机器人。

背景技术

茶叶采摘一直是一种高度依赖人工的工作，因为在采摘过程中需要判断嫩芽位置、长度，然后掐断嫩芽完成采摘。由于操作期间需要精确的人工识别、确认，因此上千年来茶叶采摘一直高度依赖人工。但随着人工智能的发展，目前已经可以通过图像扫描的方式实现对茶叶树的识别，从而可以识别出嫩芽的位置、朝向、嫩芽掐断长度等。此时如果将识别的信息输入采摘机械，利用现有的VR技术对采摘目标进行坐标锚定，然后生成采摘路径，在通过路径信息生成采摘机械的控制指令即可实现采摘机械的采摘，这种原理与现有草莓采摘、樱桃采摘等技术十分类似。而且可以利用大数据训练，从而不断迭代，以不断提高识别的准确率。

基于现有人工智能机图像识别、自动化控制的成熟技术，以及目前茶叶采摘对人工高度依赖的问题，本案提出一种茶叶采摘机器人，其能够对茶叶树进行识别并定位需要采摘的茶叶，然后对茶叶进行采摘、打包输出。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种茶叶采摘机械手及其茶叶采摘机器人，其茶叶采摘机械手能够对茶叶进行采摘。

为实现上述目的，本发明提供了一种茶叶采摘机械手，包括旋转架，所述旋转架上设置有旋转轴板、旋转通孔，旋转通孔贯穿旋转架，旋转轴板与阀板轴装配，阀板轴上可轴向滑动地套装有阀板滑块，阀板滑块安装在阀板上，阀板密封、可滑动地安装在旋转架内；阀板上还设置有能与旋转通孔连通的阀板孔；所述阀板滑块还与阀板齿条装配固定；

所述阀板齿条与中转齿轮啮合传动，中转齿轮安装在中转轴上，中转轴安装在旋转架上；所述中转齿轮还与主动齿条啮合传动，主动齿条安装在夹取座上，夹取座与夹取电缸的夹取电缸轴装配，夹取电缸安装在旋转架上；

所述夹取座上还安装有铰接座，铰接座通过两根第三销轴分别与两根夹取连杆的一端铰接，所述两根夹取连杆的另一端分别通过两根第二销轴与第一夹爪、第二夹爪的中间部分铰接，所述第一夹爪、第二夹爪的一端分别通过两根第一销轴与铰接板铰接，所述铰接板安装在旋转架上。

作为本发明的进一步改进，所述阀板轴上还套装有阀板弹簧，阀板弹簧对阀板施加使阀板孔保持与旋转通孔错位的推力，从而使得初始状态时阀板孔不与旋转通孔连通。

作为本发明的进一步改进，所述阀板齿条还与刷洗齿轮啮合传动，所述刷洗齿轮安装在刷洗轴上，刷洗轴安装在旋转架上且刷洗轴与刷洗架装配，刷洗架上设置有刷毛，刷毛压紧在夹取相机的外壳上。

作为本发明的进一步改进，第一夹爪、第二夹爪远离第一销轴的一端上分别设置有夹取槽、夹取凸起，采摘茶叶时，所述夹取凸起卡合装入夹取槽内以夹断茶叶。

作为本发明的进一步改进，所述旋转架上还安装有吸取罩，所述吸取罩安装在第一夹爪、第二夹爪之间，吸取罩内侧中空且与旋转通孔正对；在阀板通孔与旋转通孔连通时，吸取罩的内侧通过阀板通孔与旋转通孔连通。

作为本发明的进一步改进，还包括上架，上架上安装有暂存箱、上架板、升降螺杆，所述升降螺杆的一端与升降电机的输出轴连接；所述升降架上设置有升降滑架，升降滑架套装在升降螺杆上且与之通过螺纹旋合装配，所述升降滑架还与上架板卡合且可滑动装配；

所述上架上还安装有进料管，所述进料管的一端与伸缩管的一端密封连通、另一端接入暂存箱内，暂存箱内部中空且还与负压罐通过负压管连通，所述负压罐内为真空或负压状态；

所述升降架上可圆周转动、不可轴向移动地安装有旋转管，所述旋转管与铰接架装配，旋转管上安装有旋转蜗轮，旋转蜗轮与旋转蜗杆啮合传动，旋转蜗杆设置在旋转电机轴上，旋转电机轴装入旋转电机内，旋转电机安装在升降架上；

所述旋转管的两端还分别与第一连接管、第二连接管连通，所述第一连接管安装在升降滑架上且与伸缩管连通，第一连接管与旋转管可圆周转动装配；所述第二连接管安装在升降架上。

作为本发明的进一步改进，第二连接管与软管的一端连通，软管可弯折，所述软管的另一端与第三连接管连通，第三连接管安装在旋转架上，第三连接管与旋转通孔连通；

所述铰接架上分别可圆周转动地安装有两根铰接轴，两根铰接轴分别与旋转架装配固定，且其中一根铰接轴上安装有编码器，编码器用于探测旋转架转动的角度，另一根铰接轴上安装有铰接蜗轮，铰接蜗轮与铰接蜗杆啮合传动，所述铰接蜗杆设置在铰接电机轴上，铰接电机轴装入铰接电机内，铰接电机轴安装在铰接架上。

作为本发明的进一步改进，所述暂存箱内部中空且底部开口，暂存箱的底部开口端通过密封盖封闭，所述密封盖上分别设置有第一密封盖凸块、第二密封盖凸块；所述暂存箱的底部上分别安装有限位板、轴座块，所述限位板、轴座块分别与密封盖轴装配固定，所述第一密封盖凸块可轴向滑动地套装在密封盖轴上，且第一密封盖凸块位于限位板、轴座块之间；所述密封盖轴位于轴座块和第一密封盖凸块之间的部分上套装有密封盖弹簧，密封盖弹簧用于对第一密封盖凸块施加向限位板压紧的弹力，从而使得初始状态时，限位板与第一密封盖凸块贴紧、密封盖将暂存箱的底部封闭。

作为本发明的进一步改进，在暂存箱内安装有暂存箱架，所述暂存箱架上分别安装气阀、联动阀、负压盒，所述气阀的接入端与负压管连通；所述负压盒内部为中空的负压腔，负压腔与进料管的一端连通，且负压腔的底部开口且负压腔的底部开口端通过负压盖密封，所述负压盖上安装有负压盖轴，所述负压盖轴与暂存箱架可圆周转动装配，且负压盖轴上安装有联动齿轮，所述联动齿轮与联动齿条啮合传动，所述联动齿条安装在联动板上，联动板安装在联动轴上；

所述联动阀包括阀壳，阀壳内部设置有中空的阀腔，一部分阀腔的侧壁上设置有导通槽，且阀腔内设置有限位环；所述阀腔与阀芯密封且可滑动装配，所述阀芯位于限位环与导通槽之间；阀芯还与联动轴装配；阀芯远离限位环的一端与阀芯弹簧压紧或装配，阀芯弹簧的另一端与阀腔的端面压紧；所述阀腔位于限位环的两端分别与气阀的接出端、负压腔连通。

本发明还公开了一种茶叶采摘机器人，其应用有上述茶叶采摘机械手。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用现有图像识别技术、人工智能技术、机器视觉技术等对目标茶树进行图像识别，从而判断出茶叶嫩叶所在位置，并生成掐断长度。然后由茶叶采摘机械手夹断嫩叶后通过负压将嫩叶输入暂存箱存储，然后将暂存箱内的茶叶排入茶叶打包机的打包袋内打包输出。整个过程可以实现全自动化、智能化，从而大幅度替代人工，降低人工成本，为后续的智慧农业技术提供技术储备。

2、本发明的茶叶采摘机械手利用三轴移动的设计可以适用于几乎所有的茶叶采摘工作，且采摘的茶叶采用负压输入暂存箱内存储，不仅可以提高效率，还能有效防止损伤茶叶嫩叶，确保嫩叶品质。而茶叶采摘机械手利用采摘动作与阀板开关动作联动，可以大大降低由于旋转通孔长期开放造成负压大量损失带来的高能高，同时还能避免异物进入旋转通孔、管道内造成堵塞、污染。

3、本发明的茶叶打包机能够自动装载打包袋、展开打包袋、塑封打包袋、输出打包袋，此时配套承接输出打包袋的小车即可获得现有联合收割机的效果，实现高度无人化操作，而且活动架采用展开座驱使而实现装载打包袋、打包袋装载茶叶、排出打包袋三个状态，不仅结构简单，而且存机械机构还比较皮实耐用，适用于恶劣的户外环境。

附图说明

图1-图4是本发明的结构示意图；

图5是同步带700的结构示意图；

图6是支撑机构100的结构示意图；

图7是纵梁210、活动梁230处结构示意图；

图8-图9是活动梁230的端部处结构示意图；

图10是活动梁230、纵梁210位于活动取电轴532轴线所在中心面处剖视图（局部）。

图11是行走架A110位于横移取电轴A312轴线所在中心面处剖视图；

图12-图15是茶叶采摘机械手A的结构示意图；

图16是暂存箱A120处结构示意图；

图17-图20是负压盒A350、联动阀A340处结构示意图，其中图18是联动轴A341轴线所在中心面处剖视图、图19是进料管A201轴线所在中心面处剖视图；

图21-图25是茶叶采摘机械手A的部分结构示意图，其中图25是旋转管A430轴线所在中心面处剖视图；

图26是阀板A180处结构示意图；

图27是第一夹爪A191、第二夹爪A192处结构示意图；

图28-图30是茶叶打包机B的结构示意图；

图31-图33是打包模块B300的结构示意图，其中图32是打包电缸轴421轴线所在中心面处剖视图；

图34是茶叶打包机B的部分结构示意图；

图35-图36是打包模块B300的部分结构示意图；

图37是活动架B310在排料状态的示意图；

图38是活动架B310在装袋状态的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1-图38，一种茶叶采摘机器人，包括至少四个支撑机构100，四个支撑机构100的顶部分别安装在两根纵梁210上，两根纵梁210之间通过两根横梁220连接固定；两根纵梁210、两根横梁220上方还安装有头顶盖300，所述顶盖300上安装有至少一个顶盖相机310，顶盖相机310用于获取图像以便于进行图像识别，本实施例的顶盖相机310可以采用工业相机。

参见6，所述支撑机构100包括行走轮110，行走轮110集成轮毂电机，轮毂电机驱使行走轮110转动以实现行走。行走轮110安装在内支柱130的底部，内支柱130装入外支柱120内且与之卡合、可滑动装配，所述外支柱120的顶部安装在对应的纵梁210上；所述内支柱130与支撑螺杆140的一端通过螺纹旋合装配，支撑螺杆140的还与支撑螺杆座121可圆周转动且不可轴向移动装配，支撑螺杆座121安装在外支柱120内；支撑螺杆140上安装有支撑蜗轮151，支撑蜗轮151与支撑蜗杆152啮合传动，支撑蜗杆152设置在支撑电机轴631上，支撑电机轴631装入支撑电机630内，支撑电机630安装在外支柱120上。使用时，支撑电机630启动即可驱动支撑螺杆140转动，支撑螺杆140通过螺纹调节内支柱130装入外支柱120内的深度，从而调整纵梁的高度，也就是顶盖300的离地高度。外支柱120上还安装有控制箱400，控制箱400内安装电池、控制器、无线模块等，电池用于供电，无线模块用于和茶叶采摘机械手A上的无线模块进行无线通讯或与外部设备、互联网通讯。控制器用于收发解析控制指令、并进行参数运算、程序运行。

参见图7-图10，两根纵梁210上还分别安装有横梁导电壳510、横梁导轨211，所述横梁导电壳510上安装有两根横梁导电条511，所述横梁导轨211的活动导轨座231卡合且可滑动装配，所述活动导轨座231安装在活动梁230上，所述活动导轨座231上还安装有活动绝缘壳534，所述活动绝缘壳534与两个活动取电块530卡合且可滑动装配，两个活动取电块530的一端分别与两根横梁导电条511压紧导电，且两个活动取电块530位于活动绝缘壳534内的一端安装在活动绝缘座531上，所述活动绝缘座531可轴向滑动地套装在活动取电轴532上，所述活动取电轴532安装在活动绝缘壳534上，且活动取电轴532上还套装有活动取电弹簧533，所述活动取电弹簧533对活动绝缘座531施加向横梁导电条511推动的弹力，从而保证活动取电块530与对应的横梁导电条511压紧导电。所述活动绝缘壳534、活动绝缘座531均采用绝缘材料制作。

所述活动梁230的两端均安装有活动导轨座231、活动绝缘壳534，活动梁230的两端的活动取电块530分别通过导线电连接，从而使得两根纵梁210上的横梁导电条511分别导电。本实施例中，同一根横梁导电壳510的两根横梁导电条511分别接入直流电源的正极、负极。

参见图4-图11，所述活动梁230上还安装有两条活动导轨232，所述活动导轨232与设置在茶叶采摘机械手A上的两个采摘滑座A111卡合且可滑动装配，其中一个采摘滑座A111与同步带700装配固定，所述同步带700分别绕过至少四根第一同步带轴710、四根第二同步带轴720并构成带传动结构，四根第一同步带轴710分别安装在纵梁的两端上，四根第二同步带轴720分别安装在活动梁的两端上，其中两根第一同步带轴710分别与第一皮带电机610、第二皮带电机620的电机轴连接，第一皮带电机610、第二皮带电机620可分别驱动与之对应的第一同步带轴710。

使用时，可以通过第一皮带电机610、第二皮带电机620驱动活动梁230沿着纵梁210移动、茶叶采摘机械手A沿着活动梁230移动，从而实现茶叶采摘机械手在水平面上进行二维移动。具体为：第一皮带电机610、第二皮带电机620同步反转（转速相同、转向相反）时驱动活动梁230沿着纵梁210移动，同步同向转动时带动茶叶采摘机械手A沿着活动梁230移动。这种设计直接抛弃了传统采用两根螺杆进行二维移动的方式，因为这种情况下螺杆长度较大，加工不易，而且使用过程中还需要精细维护，因此成本高。而采用同步带700后不仅结构简单，而且同步带传动比稳定，可以通过第一皮带电机610、第二皮带电机620的转动角度直接推算茶叶采摘机械手A的位置，不仅能够大大降低对茶叶采摘机械手A的定位精度，而且更加灵活、维护也相对简单。

参见图11，所述活动梁230上还安装有活动导电壳520，所述活动导电壳520上分别安装有两根活动导电条521，两根活动导电条521分别与两根接线柱522电连接，两根接线柱522通过不同的导线与一端的两个活动取电块530电连接，从而使得两根活动导电条521分别接入直流电源的正极、负极。

参见图11-图12，所述茶叶采摘机械手A包括行走架A110、上架A130、暂存箱A120、升降架A140、铰接架A160、旋转架A170，所述行走架A110上安装有采摘滑座A111、两个横移取电组件，横移取电组件用于和对应的活动导电条521接触取电，从而保证对茶叶采摘机械手A的电量供应。所述横移取电组件包括横移取电块A310，所述横移取电块A310一端与对应的活动导电条521接触导电、另一端与横移取电座A311装配，所述横移取电座A311可轴向滑动地套装在横移取电轴A312上，所述横移取电轴A312安装在行走架A110上，且横移取电轴A312上套装有横移取电弹簧A313，所述横移取电弹簧A313对横移取电座A311施加向活动导电条521压紧的弹力，从而使得横移取电块A310保持与活动导电条521压紧导电。

参见图11-图27，所述行走架A110、暂存箱A120分别安装在上架A130上，上架A130上安装有上架板A131、升降螺杆A420，所述升降螺杆A420的一端与升降电机A321的输出轴连接，升降电机A321启动后能够驱动升降螺杆A420转动。所述升降架A140上设置有升降滑架A141，升降滑架A141套装在升降螺杆A420上且与之通过螺纹旋合装配，所述升降滑架A141还与上架板A131卡合且可滑动装配，升降螺杆A420转动时能够带动升降架A140沿着其轴向升降。

所述上架A130上还安装有进料管A201，所述进料管A201的一端与伸缩管A210的一端密封连通、另一端接入暂存箱A120内，暂存箱A120内部中空且还与负压罐A322通过负压管A204连通，所述负压罐A322内为真空或负压状态，从而对暂存箱A120内施加负压，使得暂存箱A120通过进料管A201对伸缩管A210的传递抽吸负压，以便于将茶叶吸入暂存箱A120内存储。

参见图14-图20，所述暂存箱A120内部中空且底部开口，暂存箱A120的底部开口端通过密封盖A150封闭，所述密封盖A150上分别设置有第一密封盖凸块A151、第二密封盖凸块A152；所述暂存箱A120的底部上分别安装有限位板A124、轴座块A123，所述限位板A124、轴座块A123分别与密封盖轴A153装配固定，所述第一密封盖凸块A151可轴向滑动地套装在密封盖轴A153上，且第一密封盖凸块A151位于限位板A124、轴座块A123之间；所述密封盖轴A153位于轴座块A123和第一密封盖凸块A151之间的部分上套装有密封盖弹簧A154，密封盖弹簧A154用于对第一密封盖凸块A151施加向限位板A124压紧的弹力，从而使得初始状态时，限位板A124与第一密封盖凸块A151贴紧、密封盖A150将暂存箱A120的底部封闭。使用时，第一密封盖凸块A151向茶叶打包机B的外端板B320移动，使得第二密封盖凸块A152与外端板B320的顶部接触，并随着第二密封盖凸块A152向茶叶打包机B移动以使得第二密封盖凸块A152被外端板B320阻挡而逐渐挤压密封盖弹簧A154，以使密封盖A150逐渐滑开暂存箱A120的底部开口，以将暂存箱A120内的茶叶排入打包模块B300内的打包袋内。而茶叶采摘机械手远离打包模块B300移动时（横梁方向），密封盖弹簧A154推动密封盖A150复位重新将暂存箱A120的底部开口封闭。

参见图16，优选地，为了使暂存箱A120内的茶叶不会洒出打包袋，本实施例还在暂存箱的底部开口处设置了锲形块A122，所述锲形块A122通过自身斜面引导茶叶掉落至打包袋内。

参见图14-图20，优选地，由于对暂存箱A120内部整体抽负压会对密封盖A150处的密封性有较高的要求，而且这种方式能耗较高、抽吸效果差，因此本实施例进行如下改进：

在暂存箱A120内安装有暂存箱架A121，所述暂存箱架A121上分别安装气阀A323、联动阀A340、负压盒A350，所述气阀A323的接入端与负压管A204连通；所述负压盒A350内部为中空的负压腔352，负压腔352与进料管A201的一端连通，且负压腔352的底部开口且负压腔A352的底部开口端通过负压盖A351密封，所述负压盖A351上安装有负压盖轴A410，所述负压盖轴A410与暂存箱架A121可圆周转动装配，且负压盖轴A410上安装有联动齿轮A511，所述联动齿轮A511与联动齿条A512啮合传动，所述联动齿条A512安装在联动板A342上，联动板A342安装在联动轴A341上。

所述联动阀A340包括阀壳A343，阀壳A343内部设置有中空的阀腔A3431，一部分阀腔A3431的侧壁上设置有导通槽A3432，且阀腔A3431内设置有限位环A3433；所述阀腔A3431与阀芯A344密封且可滑动装配，所述阀芯A344位于限位环A3433与导通槽A3432之间；阀芯A344还与联动轴A341装配，阀芯移动时可带动联动杆A341同步移动，阀芯A344远离限位环A3433的一端与阀芯弹簧A345压紧或装配，阀芯弹簧A345的另一端与阀腔A3431的端面压紧；所述阀腔A3431位于限位环A3433的两端分别与气阀A323的接出端、负压腔A352连通，且负压盒A350位于负压腔A352与阀腔A3431连通处还安装有孔网A346，孔网A346用于过滤细小杂质且保持通气。

图20展示的是负压盖A351将负压腔A352底部打开的状态，此时负压腔内的茶叶会掉落至暂存箱A120内，且阀芯A344与限位环A3433压紧，阀芯A344将气阀A323与负压腔之间的连通切断，气阀A323闭合，这是排料状态。而吸料时，气阀A323打开，负压带动阀芯克服阀芯弹簧A345的弹力远离限位环A3433移动，直到阀芯A344移动至导通槽A3432处，此时气阀通过导通槽A3432、阀腔A3431与负压腔A352连通。且在此过程中阀芯带动联动轴A341向阀芯弹簧移动，从而带动联动齿条A512向阀芯弹簧同步移动，也就驱动负压盖轴A410（联动齿轮A511）转动，从而使得负压盖轴A410带动负压盖A351向负压盒A350的底部转动直到负压盖A351将负压腔A352的底部密封（图19状态），此时负压进入负压腔A352，从而对伸缩管A210产生负压抽吸力以将采摘的茶叶吸入负压腔内。所述伸缩管A210采用可伸缩的弹簧管，这种设计主要是为了灵活适应升降架A140的升降。

参见图21-图27，所述升降架A140上可圆周转动、不可轴向移动地安装有旋转管A430，所述旋转管A430与铰接架A160装配，旋转管A430上安装有旋转蜗轮A521，旋转蜗轮A521与旋转蜗杆A522啮合传动，旋转蜗杆A522设置在旋转电机轴A361上，旋转电机轴A361装入旋转电机A360内，旋转电机A360安装在升降架A140上。旋转电机A360启动后能够驱动旋转电机轴A361圆周转动，从而驱动旋转管A430转动，旋转管A430带动铰接架A160同步转动。

所述旋转管A430的两端还分别与第一连接管A202、第二连接管A206连通，所述第一连接管A202安装在升降滑架A141上且与伸缩管A210连通，第一连接管A202与旋转管A430可圆周转动装配，从而使得旋转管A430转动时不影响第一连接管A202；所述第二连接管A206安装在升降架A140上且与软管A220的一端连通，软管A220具有柔性、可以弯折。所述软管A220的另一端与第三连接管A205连通，第三连接管A205安装在旋转架A170上。

所述铰接架A160上分别可圆周转动地安装有两根铰接轴A440，两根铰接轴A440分别与旋转架A170装配固定，且其中一根铰接轴A440上安装有编码器A303，编码器A303用于探测旋转架A170转动的角度，另一根铰接轴A440上安装有铰接蜗轮A531，铰接蜗轮A531与铰接蜗杆A532啮合传动，所述铰接蜗杆A532设置在铰接电机轴A381上，铰接电机轴A381装入铰接电机A380内，铰接电机轴A380安装在铰接架A160上。使用时铰接电机A380启动，从而驱动铰接电机轴A381转动，铰接电机轴A381带动铰接轴A440（旋转架A170）转动。

参见图26，所述旋转架A170上设置有旋转轴板A171、旋转通孔A174，旋转通孔A174贯穿旋转架A170，旋转轴板A171与阀板轴A450装配，阀板轴A450上可轴向滑动地套装有阀板滑块A181，阀板滑块A181安装在阀板A180上，阀板A180密封、可滑动地安装在旋转架A170内；阀板A180上还设置有能与旋转通孔A174连通的阀板孔A182；所述阀板滑块A181还与阀板齿条A543装配固定，所述阀板轴A450上还套装有阀板弹簧A451，阀板弹簧A451对阀板A180施加使阀板孔A182保持与旋转通孔A174错位的推力，从而使得初始状态时阀板孔A182不与旋转通孔A174连通。

所述阀板齿条A543分别与刷洗齿轮A544、中转齿轮A542啮合传动，所述刷洗齿轮A544安装在刷洗轴A470上，刷洗轴A470安装在旋转架A170上且刷洗轴A470与刷洗架A330装配，刷洗架A330上设置有刷毛，刷毛压紧在夹取相机A302的外壳上，从而在使用时可以对夹取相机A302的外壳进行刷洗以清理吸附在夹取相机A302外壳上的杂质，保证夹取相机A302能够获得清晰的图像。所述夹取相机A302的图像用于获取采摘茶叶处的图像，从而便于通过图像识别对嫩芽进行定位。而使用过程中夹取相机A302会非常靠近茶树或与茶叶接触，因此很容易吸附水、灰尘的杂质。本实施例通过设置刷洗架A330对夹取相机A302进行刷洗可以保证夹取相机A302外壳的通透度，避免杂质影响图像的采集，从而影响图像识别、定位。所述升降架A140上安装有补充相机A301，所述补充相机A301用于获取靠近茶树的局部图像，以便于进行进一步的图像识别，为后续嫩芽的识别、定位提供基础。本实施例采用顶盖摄相机310、补充相机A301、夹取相机A302分级获取图像，从而可以利用顶盖摄相机310获取采摘区域的章体图像以便于大致识别嫩芽所在区域及采摘完成的区域，利用补充相机A301进一步获取当前采摘区域，以便于获取嫩芽位置、方向，利用夹取相机A302获取嫩芽近距离图像，从而获取精确的嫩芽数据，以便于准确采摘嫩芽。

中转齿轮A542安装在中转轴A401上，中转轴A401安装在旋转架A170上；所述中转齿轮A542还与主动齿条A541啮合传动，主动齿条A541安装在夹取座A501上，夹取座A501与夹取电缸A370的夹取电缸轴A371装配，夹取电缸A370安装在旋转架A170上。夹取电缸A370启动后能够驱动夹取电缸轴A371沿着其轴向伸缩，从而带动夹取座A501、主动齿条A541同步移动，主动齿条A541带动中转齿轮A542转动，中转齿轮A542带动阀板齿条A543移动，阀板齿条A543带动阀板A180、刷洗齿轮A544运行，从而切换阀板A180的状态、驱动刷洗架A330刷洗夹取相机A302。

所述夹取座A501上还安装有铰接座A502，铰接座A502通过两根第三销轴A463分别与两根夹取连杆A193的一端铰接，所述两根夹取连杆A193的另一端分别通过两根第二销轴A462与第一夹爪A191、第二夹爪A192的中间部分铰接，所述第一夹爪A191、第二夹爪A192的一端分别通过两根第一销轴A461与铰接板A173铰接，所述铰接板A173安装在旋转架A170上。第一夹爪A191、第二夹爪A192远离第一销轴A461的一端上分别设置有夹取槽A1911、夹取凸起A1921，所述夹取凸起A1921可卡合装入夹取槽A1911内。使用时，嫩叶需要掐断处位于夹取槽A1911、夹取凸起A1921内，然后夹取电缸A370驱动夹取座A501（接座A502）上移，从而使得夹取连杆A193驱动第一夹爪A191、第二夹爪A192相互靠近移动，使得夹取槽A1911、夹取凸起A1921配合夹断嫩叶即可完成采摘。与此同时，阀板移动至阀板孔A182与旋转通孔A174连通，从而将负压引入阀板孔A182处以将嫩叶吸入软管、伸缩管，最后进入负压腔，完成嫩叶的输送。然后夹取电缸A370驱动夹取座A501下移复位即可。这种设计一方面可以防止阀板孔A182常开，造成管道内的负压无法保持，使得能耗居高不下；另一方面可以防止异物在非采摘的过程中进入阀板孔A182，污染暂存箱、管道。而夹取电缸A370启动时，气阀A323也启动。参见图22，具体为夹取电缸A370驱动夹取座A501下移时，气阀关闭，阀芯在阀芯弹簧的作用下复位，从而切断对旋转通孔A174施加的抽吸负压；而夹取电缸A370驱动夹取座A501上移时，气阀打开，对旋转通孔A174施加的抽吸负压。

优选地，所述旋转架A170上还安装有吸取罩A172，所述吸取罩A172安装在第一夹爪A191、第二夹爪A192之间，吸取罩A172内侧中空且与旋转通孔A174正对。在阀板通孔与旋转通孔A174连通时，吸取罩A172的内侧通过阀板通孔A182与旋转通孔A174连通。这种设计使得嫩叶掐断时能够在吸取罩A172出形成较大的吸力，从而确保嫩叶进入旋转通孔A174。

参见图28-图38，所述茶叶打包机B包括打包架B110、供袋模块B200、打包模块B300，供袋模块B200、打包模块B300均安装在打包架B110上，打包架B110安装在与之对应的纵梁210或外支柱120上；所述供袋模块B200用于向打包模块B300输送打包袋B202，所述打包模块B300用于对打包袋进行输送、展开、塑封、排出。

所述供袋模块B200包括供袋架B210，供袋架B210上分别可圆周转动地安装有放卷轴B621、两根输送轴B622，所述放卷轴B621上套装有成卷打包袋B201，两根输送轴B622之间通过输送带B203连接并构成带传动机构，所述成卷打包袋B201展开成打包袋B202后被输送带B203压紧在供袋架B210的内壁上，从而可以通过输送带B203压紧打包袋以进行输送。本实施例的打包袋根据一定的长度做切断点，从而在受到一定牵拉力时两个打包袋之间可以断开，就像成卷垃圾袋一样。所述放卷轴B621与放卷电机B681的输出轴连接，其中一根输送轴B622与输送电机B682的输出轴连接。使用时放卷电机B681驱动放卷轴B621转动释放成卷打包袋，输送电机B682驱动输送带B203运行输送打包袋。

所述打包模块B300包括活动架B310、外端板B320、侧板B330，所述侧板B330有两块且分别固定在外端板B320的两侧，所述侧板B330上分别设置有第一侧板槽B331、第二侧板槽B332，第一侧板槽B331的两端均为封闭端，第二侧板槽B332一端为封闭端、另一端贯穿侧板B330；所述活动架B310活动安装在两块侧板B330之间，且活动架B310的两侧分别与第一转轴B341、第二转轴B342装配，所述第一转轴B341、第二转轴B342分别穿过第一侧板槽B331、第二侧板槽B332后与展开连板B340的两端装配，一侧的展开连板B340通过第三转轴B343与展开支杆B370的一端铰接，所述展开支杆B370的另一端上安装有展开短轴B371，展开短轴B371卡装入展开滑槽B131内且与之可滑动装配，所述展开滑槽B131滑槽设置在展开座B130上，展开座B130与展开导轨B120卡合且可滑动装配，所述展开导轨B120安装在打包架B110上；所述展开座B130上安装有展开齿条B521，展开齿条B521与展开齿轮B522啮合传动，所述展开齿轮B522安装在展开转轴B610上，展开转轴B610安装在打包架B110上且展开转轴B610上安装有展开蜗轮B511，展开蜗轮B511与展开蜗杆B512啮合传动，展开蜗杆B512设置在展开电机轴B411上，展开电机轴B411装入展开电机B410内，展开电机B410安装在打包架B110上。

参见图31，另一侧的展开连板B340中间部分上安装有第一复位轴B351，第一复位轴B351与拉带B350的一端装配，所述拉带B350绕过第二复位轴B352后与第三拉轴353装配或缠绕，所述拉带B350具有弹性；第二复位轴B352、第三复位轴353安装在供袋侧板B220上，供袋侧板B220安装在供袋架B210上，所述第三复位轴353还与卷簧装配，卷簧内部安装有卷曲的钢带，第三复位轴353与钢带的内端装配，钢带的外端与供袋侧板B220直接或间接固定。初始状态时（图38状态），钢带处于未卷曲状态，拉带处于最低拉伸状态，此时为活动架装载打包袋。而图32状态为打包袋展开装载茶叶的状态，此时拉带处于拉伸状态，且钢带处于稍微卷曲的状态。图37为活动架输出打包袋的状态，此时钢带处于完全卷曲或最大卷曲状态，拉带处于最大拉伸状态。

参见图32，所述外端板B320面向活动架B310的一端上安装有两个固定吸盘B452，两个固定吸盘B452可分别接入负压源，从而使得固定吸盘B452吸紧打包袋。外端板B320靠近位于上方固定吸盘B452处还安装有配合塑封台B462；所述活动架B310上还安装有侧移架B360、侧移电缸B420、侧移导向轴B631，所述侧移架B360可轴向滑动地套装在侧移导向轴B631上，侧移电缸B420的侧移电缸轴B621与侧移架B360装配，且侧移电缸B420启动后能够驱动侧移架B360沿着侧移导向轴B631轴向上移动。

所述活动架B310靠近侧移架B360的上下两端处还分别安装有一个输送机构B440，且侧移架B360与固定吸盘B452、配合塑封台B462对应处分别安装有活动吸盘B451、塑封板B461，位于上方的活动吸盘B451、塑封板B461均安装在塑封座B401上，所述活动吸盘B451接入负压，从而可以吸紧打包袋。所述塑封板B461内置有电热丝，使用时电热丝加热塑封板B461，塑封板B461将打包袋压紧在配合塑封台B462上从而将打包袋的顶部开口塑封。本实施例中活动吸盘B451、固定吸盘B452相互正对的一端上均设置有数个贯穿的小孔，使用时通过这些小孔处的负压吸紧打包袋。

所述输送机构B440用于和外端板B320的内侧压紧以输送、装载打包袋，参见图32、图36，所述输送机构B440包括多个输送轮B441、多个压紧轮B442、输送轮带B443，每个输送轮B441、压紧轮B442分别可圆周转动地安装在输送轮轴B444、压紧轮轴B445上，所述输送轮轴B444、压紧轮轴B445分别安装在输送架B446上，输送架B446安装在活动架B310上；所述压紧轮B442安装在输送轮带B443的内侧且将输送轮带B443向输送轮挤压从而使得输送轮带与输送轮之间压紧传动。两个输送机构B440上有两根同轴的压紧轮轴B445分别与输送动力轴B632的两端装配，输送动力轴B632穿过装载电机B470的空心输出轴且与之不可相对圆周转动装配，装载电机B470安装在活动架B310上。且装载电机B470启动后可以驱动输送动力轴B632转动，从而驱动两个输送机构B440的输送轮带B443运行，也就驱动两个输送机构B440的输送轮B441转动以输送、装载打包袋。

参见图32，所述侧移架B360上还安装有塑封电缸B490，塑封电缸B490的塑封电缸轴B491与塑封座B401装配，塑封座B401与侧移架B360可相对移动。需要塑封时，塑封电缸B490启动，启动塑封电缸轴B491带动塑封座B401向配合塑封台B462移动直到配合塑封台B462与塑封板B461压紧后完成打包袋的塑封，然后塑封电缸B490复位。所述塑封电缸B490与活动架B310可相对移动装配，从而使得塑封电缸B490能够随着侧移架的移动而同步移动。

所述活动架B310的底部安装有托板B311，使用时，托板B311用于托举打包袋，从而避免打包袋使用的过程中受到过打的下坠力而脱离固定吸盘B452、活动吸盘B451。

参见图32，优选地，所述活动架B310顶部还安装有吹气条B430，吹气条B430面向外端板与侧移架之间的一端上设置有数个吹气孔。使用时吹气孔内吹出气流，从而辅助打开打包袋。

图32为初始状态、正常使用状态。打包袋装载茶叶到位后启动塑封电缸B490，吹气条B430保持向打包袋吹气，塑封座B401向外端板B320移动，直到配合塑封台B462与塑封板B461之间压紧打包袋、吹气条B430停止吹气，然后加热塑封板B461对打包袋进行塑封。塑封后的打包袋内有大量的空气，可以对茶叶形成保护，避免茶叶撞伤，影响品质。塑封完成后固定吸盘B452、活动吸盘B451的负压切断，塑封电缸B490带动塑封座B401复位。展开电机B410正转，带动展开座B130沿着展开导轨B120远离外端板B320移动，从而使得展开连板B340携带第一转轴B341、第二转轴B342分别沿着第一侧板槽B331、第二侧板槽B332远离外端板B320移动，也就是活动架B310逐渐远离外端板B320移动。直到第一转轴B341与第一侧板槽B331的封闭端压紧、第二转轴B342到达第二侧板槽B332的开口端，随着展开座B130的继续移动，会驱动展开连板B340、活动架B310以第一转轴B341为中心向上转动，从而打开托板B311处，此时托板B311逐渐倾斜，从而使得打包袋逐渐滑出托板B311、外端板B320与活动架B310之间的空间，直到打包袋排出，从而使得采摘茶叶的打包输出。而活动架B310转动时还能对打包袋顶部施加下推力，从而加快打包袋的输出，此时达到图37状态。

参见图38、图33，输出打包袋后需要装载新的打包袋，此时展开电机B410反转驱动活动架B310、展开连板B340恢复至图33状态；展开电机B410继续反转，驱动展开座B130沿着展开导轨B120向外端板移动，直到达到图38状态，此时输送轮B441与外端板的内侧压紧；启动放卷电机B681、输送电机B682，从而将供袋模块B200内的打包袋送入靠近供袋模块B200一侧的输送轮B441处；装载电机B470启动，启动输送轮B441转动，以压紧、输送打包袋，直到打包袋快要装载到位时，放卷电机B681、输送电机B682停止运行，输送轮继续输送打包袋，从而对两个打包袋之间的切断点连接处时间牵拉力，直到拉断两个打包袋的连接处，使得独立的打包袋继续沿着外端板B320移动直到装载到位。然后启动侧移电缸B420，侧移电缸B420带动侧移架B360向外端板B320移动，直到固定吸盘B452、活动吸盘B451分别与打包袋的两侧压紧，分别对固定吸盘B452、活动吸盘B451接入负压，以使固定吸盘B452、活动吸盘B451吸紧打包袋的两侧。对吹气条B430接入气流，侧移电缸B420携带侧移架反向移动复位，从而展开打包袋，吹气条B430用于吹气进入打包袋，从而使得打包袋快速展开。反转展开电机B410，使得展开座B130远离外端板移动直到达到图33、图32状态，断开吹气条B430的气流，至少保持上方固定吸盘B452、活动吸盘B451的负压供应，从而保持打包袋的张开、固定。暂存箱向打包袋内输入采摘的茶叶，直到装入量达到预设需要，然后塑封打包袋，重复上述步骤排出打包袋后再装载新的打包袋即可，如此往复。本实施例中设置拉带主要是为了确保活动架向外端板B320移动压紧时两个展开连板B340对应的输送轮均能与外端板压紧，从而确保打包袋的有效输送。而设置拉带的一侧由于不能干扰供袋模块的正常供袋，因此不能设置展开座B130等结构。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种茶叶采摘机械手，其特征在于，包括旋转架，所述旋转架上设置有旋转轴板、旋转通孔，旋转通孔贯穿旋转架，旋转轴板与阀板轴装配，阀板轴上可轴向滑动地套装有阀板滑块，阀板滑块安装在阀板上，阀板密封、可滑动地安装在旋转架内；阀板上还设置有能与旋转通孔连通的阀板孔；所述阀板滑块还与阀板齿条装配固定；

所述阀板齿条与中转齿轮啮合传动，中转齿轮安装在中转轴上，中转轴安装在旋转架上；所述中转齿轮还与主动齿条啮合传动，主动齿条安装在夹取座上，夹取座与夹取电缸的夹取电缸轴装配，夹取电缸安装在旋转架上；

所述夹取座上还安装有铰接座，铰接座通过两根第三销轴分别与两根夹取连杆的一端铰接，所述两根夹取连杆的另一端分别通过两根第二销轴与第一夹爪、第二夹爪的中间部分铰接，所述第一夹爪、第二夹爪的一端分别通过两根第一销轴与铰接板铰接，所述铰接板安装在旋转架上。

2.如权利要求1所述的茶叶采摘机械手，其特征在于，所述阀板轴上还套装有阀板弹簧，阀板弹簧对阀板施加使阀板孔保持与旋转通孔错位的推力，从而使得初始状态时阀板孔不与旋转通孔连通。

3.如权利要求1所述的茶叶采摘机械手，其特征在于，所述阀板齿条还与刷洗齿轮啮合传动，所述刷洗齿轮安装在刷洗轴上，刷洗轴安装在旋转架上且刷洗轴与刷洗架装配，刷洗架上设置有刷毛，刷毛压紧在夹取相机的外壳上。

4.如权利要求1所述的茶叶采摘机械手，其特征在于，第一夹爪、第二夹爪远离第一销轴的一端上分别设置有夹取槽、夹取凸起，采摘茶叶时，所述夹取凸起卡合装入夹取槽内以夹断茶叶。

5.如权利要求1所述的茶叶采摘机械手，其特征在于，所述旋转架上还安装有吸取罩，所述吸取罩安装在第一夹爪、第二夹爪之间，吸取罩内侧中空且与旋转通孔正对；在阀板通孔与旋转通孔连通时，吸取罩的内侧通过阀板通孔与旋转通孔连通。

6.如权利要求1所述的茶叶采摘机械手，其特征在于，还包括上架，上架上安装有暂存箱、上架板、升降螺杆，所述升降螺杆的一端与升降电机的输出轴连接；所述升降架上设置有升降滑架，升降滑架套装在升降螺杆上且与之通过螺纹旋合装配，所述升降滑架还与上架板卡合且可滑动装配；

所述上架上还安装有进料管，所述进料管的一端与伸缩管的一端密封连通、另一端接入暂存箱内，暂存箱内部中空且还与负压罐通过负压管连通，所述负压罐内为真空或负压状态；

所述升降架上可圆周转动、不可轴向移动地安装有旋转管，所述旋转管与铰接架装配，旋转管上安装有旋转蜗轮，旋转蜗轮与旋转蜗杆啮合传动，旋转蜗杆设置在旋转电机轴上，旋转电机轴装入旋转电机内，旋转电机安装在升降架上；

所述旋转管的两端还分别与第一连接管、第二连接管连通，所述第一连接管安装在升降滑架上且与伸缩管连通，第一连接管与旋转管可圆周转动装配；所述第二连接管安装在升降架上。

7.如权利要求6所述的茶叶采摘机械手，其特征在于，第二连接管与软管的一端连通，软管可弯折，所述软管的另一端与第三连接管连通，第三连接管安装在旋转架上，第三连接管与旋转通孔连通；

所述铰接架上分别可圆周转动地安装有两根铰接轴，两根铰接轴分别与旋转架装配固定，且其中一根铰接轴上安装有编码器，编码器用于探测旋转架转动的角度，另一根铰接轴上安装有铰接蜗轮，铰接蜗轮与铰接蜗杆啮合传动，所述铰接蜗杆设置在铰接电机轴上，铰接电机轴装入铰接电机内，铰接电机轴安装在铰接架上。

8.如权利要求6所述的茶叶采摘机械手，其特征在于，所述暂存箱内部中空且底部开口，暂存箱的底部开口端通过密封盖封闭，所述密封盖上分别设置有第一密封盖凸块、第二密封盖凸块；所述暂存箱的底部上分别安装有限位板、轴座块，所述限位板、轴座块分别与密封盖轴装配固定，所述第一密封盖凸块可轴向滑动地套装在密封盖轴上，且第一密封盖凸块位于限位板、轴座块之间；所述密封盖轴位于轴座块和第一密封盖凸块之间的部分上套装有密封盖弹簧，密封盖弹簧用于对第一密封盖凸块施加向限位板压紧的弹力，从而使得初始状态时，限位板与第一密封盖凸块贴紧、密封盖将暂存箱的底部封闭。

9.如权利要求8所述的茶叶采摘机械手，其特征在于，在暂存箱内安装有暂存箱架，所述暂存箱架上分别安装气阀、联动阀、负压盒，所述气阀的接入端与负压管连通；所述负压盒内部为中空的负压腔，负压腔与进料管的一端连通，且负压腔的底部开口且负压腔的底部开口端通过负压盖密封，所述负压盖上安装有负压盖轴，所述负压盖轴与暂存箱架可圆周转动装配，且负压盖轴上安装有联动齿轮，所述联动齿轮与联动齿条啮合传动，所述联动齿条安装在联动板上，联动板安装在联动轴上；

所述联动阀包括阀壳，阀壳内部设置有中空的阀腔，一部分阀腔的侧壁上设置有导通槽，且阀腔内设置有限位环；所述阀腔与阀芯密封且可滑动装配，所述阀芯位于限位环与导通槽之间；阀芯还与联动轴装配；阀芯远离限位环的一端与阀芯弹簧压紧或装配，阀芯弹簧的另一端与阀腔的端面压紧；所述阀腔位于限位环的两端分别与气阀的接出端、负压腔连通。

10.一种茶叶采摘机器人，其特征在于，应用有权利要求1-9任一项所述的茶叶采摘机械手。

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