CN115868319A - 一种用于名优茶单芽采摘的机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于名优茶单芽采摘的机械臂，属于农业高端采摘装备技术领域，包括竖向设置的滑动臂，滑动臂固定设置导轨，导轨与滑动支架滑动连接；所述滑动支架与转动臂连接，转动臂可水平转动，转动臂和摆动臂连接，摆动臂可竖向摆动，摆动臂底部与机械采摘手连接，机械采摘手开合进行茶芽的采摘。该装置采用垂直采摘的方式，机械臂将机械采摘手自上往下移动到茶芽根部进行采摘，茶芽的完整度及采摘效率均可以满足茶芽采摘的要求。

Description

一种用于名优茶单芽采摘的机械臂

技术领域

本发明属于农业高端采摘装备技术领域，具体涉及一种用于名优茶单芽采摘的机械臂。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

随着人们的生活质量提高以及茶产业的飞速发展，对于优质茶的需求快速提高。对于名优茶的采摘，传统采茶需要人工采摘，而新手因经验不足不仅会效率低下，更会破坏茶叶嫩芽的完整度。现有的机械化采摘茶叶方法大多以收割机切割整个茶树顶部为主，虽然省时，但是嫩芽与老叶一起被收割，难以区分出来满足名优茶的要求。同时采用机器收割的方式会严重损害茶树，影响后期茶叶产量。

采茶机器人做到用于名优茶单芽采摘的关键在于机器视觉及茶芽检测后的采摘抓取。目前一般采用多自由度的机械臂进行采摘，该方法的缺点主要是市面上售卖的六关节机械臂体积大，结构冗余，很难适用于密集的采摘环境。六自由度机械臂在工作过程中由于横向采摘并且关节较多，在机械臂运动路径中经常存在破坏茶树其他顶部嫩芽或非采摘茶枝在采摘路径上的遮挡阻碍情况。

目前茶芽采摘的最大问题在于茶树茶芽分布不均，现有的机械臂大多体积过大，难以适用于密集的茶丛环境，而小体积的舵机机械臂长时间使用存在虚位问题也不适用于精准的茶叶采摘工作。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于名优茶单芽采摘的机械臂，该装置采用垂直采摘的方式，机械臂将机械采摘手自上往下移动到茶芽根部进行采摘，茶芽的完整度及采摘效率均可以满足茶芽采摘的要求。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种用于名优茶单芽采摘的机械臂，包括竖向设置的滑动臂，滑动臂固定设置导轨，导轨与滑动支架滑动连接；所述滑动支架与转动臂连接，转动臂可水平转动，转动臂和摆动臂连接，摆动臂可竖向摆动，摆动臂底部与机械采摘手连接，机械采摘手开合进行茶芽的采摘。

作为进一步的技术方案，所述滑动臂固定设置滚珠滑台，滑动支架上固定第一步进电机，第一步进电机与丝杠连接，丝杠和滚珠滑台连接。

作为进一步的技术方案，所述滑动支架固定设置第二步进电机，第二步进电机与转动臂相连接，带动转动臂做水平转动。

作为进一步的技术方案，所述转动臂和第三步进电机相连，第三步进电机和摆动臂固定连接，带动摆动臂竖直方向摆动。

作为进一步的技术方案，所述摆动臂底部通过轴承和机械采摘手连接。

作为进一步的技术方案，所述摆动臂底部与细杆连接，轴承内圈固定于细杆，轴承外圈固定于机械采摘手。

作为进一步的技术方案，所述机械采摘手上端与轴承过盈配合。

作为进一步的技术方案，所述机械采摘手还与推杆电机连接，推杆电机带动机械采摘手开合。

作为进一步的技术方案，所述机械采摘手包括两相对设置的夹爪，每一个夹爪顶部均与一个第一连杆铰接，第一连杆与推杆电机铰接。

作为进一步的技术方案，每一个夹爪顶部均与第二连杆铰接，两夹爪连接于第二连杆两端。

上述本发明的有益效果如下：

本发明的机械臂，通过滑动臂设置的导轨和滑动支架，可带动上下移动，转动臂水平转动可调整机械采摘手的采摘方向，摆动臂摆动后可调整机械采摘手的采摘位置，在选择性采摘茶芽过程中，既满足采摘效率又可以保证嫩枝的完整性，满足了名优茶单芽采摘的需求。

本发明的机械臂，尺寸小巧，结构简单，同时滑动臂设置导轨、滑动支架可上下移动，从而采用自上而下的采摘方式，机械臂将机械采摘手自上往下移动到茶芽根部进行有效采摘，有效地解决了现有机械化“一刀切”的问题，有效地提高名优茶单芽机械采摘臂的作业效率,在满足精度的同时并能有效的减小采摘作业对名优茶单芽的伤害。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明用于名优茶单芽采摘的机械臂整体结构示意图；

图2为本发明的滑动臂结构示意图；

图3为本发明的转动臂和摆动臂结构示意图；

图4为本发明的机械采摘手结构示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1滑动臂，2滚珠滑台，3导轨，4联轴器，5滑动支架，6第一步进电机，7第二步进电机，8法兰，9转动臂，10第三步进电机，11摆动臂，12推杆电机，13机械采摘手，131夹爪，132第一连杆，133第二连杆，134支板，135固定杆，136固定座，14轴承，15丝杠。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种用于名优茶单芽采摘的机械臂，其包括滑动臂1、滚珠滑台2、导轨3、联轴器4、滑动支架5、第一步进电机6、第二步进电机7、法兰8、转动臂9、第三步进电机10、摆动臂11、推杆电机12、机械采摘手13、轴承14。该机械臂具有动力系统与控制系统，安装在可移动的采茶机器人本体上。

如图2所示，滑动臂1竖向设置，滚珠滑台2两端固定在滑动臂1上，第一步进电机6固定在滑动支架5上，滑动支架5与导轨3滑动连接，导轨3固定于滑动臂1，第一步进电机6通过联轴器4与丝杠15连接，丝杠15和滚珠滑台2连接，第一步进电机6动作，驱动滑动支架5沿滑动臂1上下移动，从而实现整体机械臂上下升降。

如图3所示，第二步进电机7为驱动转动臂9的电机，第二步进电机7固定在滑动支架5上，第二步进电机7通过法兰8与转动臂9相连接，带动转动臂9做横向的水平转动。转动臂9的转动方向垂直滑动臂的滑动方向。

转动臂9下端与摆动臂11上端第三步进电机10相连，第三步进电机10和摆动臂11固定连接，带动摆动臂11绕横轴竖直方向摆动。摆动臂运动方向平行于滑动臂滑动方向。

摆动臂11下端利用法兰固定一根连接轴承14的细杆，轴承14内圈固定在摆动臂11的细杆上，轴承14外圈固定在机械采摘手13上。通过轴承14的设置，不论摆动臂11处于什么角度，机械采摘手13始终保持竖直状态，从而实现机械采摘手始终保持自上而下进行茶芽采摘，最大限度地减少对周边茶芽的破坏。

如图4所示，机械采摘手13上端与轴承14外圈过盈配合，使得机械采摘手13始终保持竖直状态。推杆电机12与机械采摘手13连接，用来控制夹爪做抓取和打开动作，实现对茶芽的采摘。

机械采摘手13包括两相对设置的夹爪131，两夹爪底部为开合口，每一个夹爪顶部均与一个第一连杆132铰接，第一连杆132与推杆电机12铰接；每一个夹爪顶部均与第二连杆133铰接，两夹爪连接于第二连杆133两端，推杆电机12动作，带动机械采摘手的夹爪张开或闭合。

推杆电机12可固定于支板134，第二连杆133也可通过固定杆135连接于支板底部。支板134顶部设置固定座136，固定座136顶部与轴承14连接。

该机械臂的工作原理为：

在采摘时，第二步进电机7带动转动臂9水平转动，第三步进电机10带动摆动臂11摆动，当转动臂9与摆动臂11做出相应的位姿时，第一步进电机6带动滑动支架5下降到合适采摘位置，推杆电机12带动机械采摘手的夹爪开合，进行自上而下的采摘，更加适用于密集的茶丛环境。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于名优茶单芽采摘的机械臂，其特征是，包括竖向设置的滑动臂，滑动臂固定设置导轨，导轨与滑动支架滑动连接；所述滑动支架与转动臂连接，转动臂可水平转动，转动臂和摆动臂连接，摆动臂可竖向摆动，摆动臂底部与机械采摘手连接，机械采摘手开合进行茶芽的采摘。

2.如权利要求1所述的用于名优茶单芽采摘的机械臂，其特征是，所述滑动臂固定设置滚珠滑台，滑动支架上固定第一步进电机，第一步进电机与丝杠连接，丝杠和滚珠滑台连接。

3.如权利要求1所述的用于名优茶单芽采摘的机械臂，其特征是，所述滑动支架固定设置第二步进电机，第二步进电机与转动臂相连接，带动转动臂做水平转动。

4.如权利要求1所述的用于名优茶单芽采摘的机械臂，其特征是，所述转动臂和第三步进电机相连，第三步进电机和摆动臂固定连接，带动摆动臂竖直方向摆动。

5.如权利要求1所述的用于名优茶单芽采摘的机械臂，其特征是，所述摆动臂底部通过轴承和机械采摘手连接。

6.如权利要求5所述的用于名优茶单芽采摘的机械臂，其特征是，所述摆动臂底部与细杆连接，轴承内圈固定于细杆，轴承外圈固定于机械采摘手。

7.如权利要求5所述的用于名优茶单芽采摘的机械臂，其特征是，所述机械采摘手上端与轴承过盈配合。

8.如权利要求1所述的用于名优茶单芽采摘的机械臂，其特征是，所述机械采摘手还与推杆电机连接，推杆电机带动机械采摘手开合。

9.如权利要求8所述的用于名优茶单芽采摘的机械臂，其特征是，所述机械采摘手包括两相对设置的夹爪，每一个夹爪顶部均与一个第一连杆铰接，第一连杆与推杆电机铰接。

10.如权利要求9所述的用于名优茶单芽采摘的机械臂，其特征是，每一个夹爪顶部均与第二连杆铰接，两夹爪连接于第二连杆两端。

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