CN117337692A - 一种微型茶叶采摘无人机及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于茶叶采摘无人机领域，为解决现有的无人机式采茶机成本高、采摘效率低、机动性差，以及采摘执行器机械结构复杂，控制难度较大等问题，本发明提供一种微型茶叶采摘无人机，包括主旋翼、无人机机体、尾旋翼、传动装置、起落架、飞行控制系统、采摘器等，还包括设置于所述无人机机体前部下方的深度相机，设置于所述无人机机体下方的采摘装置，交叉伸缩架。本发明的无人机通过自带微型摄像头，识别适合采摘的茶叶，自主规划路径，利用机载刀片式末端执行器进行精确的采摘操作，适用于各类复杂地形，小巧灵活，成本低廉。本发明的无人机可以通过集群化作业提高茶叶的采摘效率和环境适应性。

Description

一种微型茶叶采摘无人机及其应用

技术领域

本发明涉及茶叶采摘无人机领域，具体一种微型茶叶采摘无人机及其应用。

背景技术

现有名优茶采摘依赖人工采摘，不仅劳动强度大，还面临人工成本高的局面，亟需能够实现机械化自动采摘的技术和装备。茶青的采摘通常由有经验的采摘工选取茶树顶部一芽两叶。这些部分的茶叶通常比较嫩绿，含有较高的茶叶成分，使得采摘出来的茶叶具有更好的香气和口感。

现阶段市场上推广较多的采茶设备，主要使用非选择的方法，非选择性采茶机一般使用刀片切割茶树的枝条，将茶叶整体割下。这种机器能够将茶树的整个枝条收割下来，进行大面积的茶叶采摘，但是不会对茶叶进行筛选，采摘到的茶叶中新嫩茶叶和老叶混杂，所以只能被广泛用于制作普通的茶叶。

目前，技术人员也在不断研究选择性采茶机，其中主要包括地面式和无人机式采茶机。地面式采茶机一般通过摄像头对茶树进行扫描和识别，然后通过移动式机械臂将合格的茶叶进行采摘,这类采茶机只适用茶园的平地或轻度倾斜地形，这样才更好地控制采摘过程和茶叶品质。对于较为倾斜的地形，地面式采茶机的使用只能铺设轨道，以便于其在该地形上活动，基建成本高且难以推广。

相比之下，无人机式采茶机更适用于地形复杂的茶园。其通过机载摄像头航拍茶园，标记和识别适合采摘的茶叶，进而使用机载机械臂进行采摘操作，并通过专门设计的收集装置收集茶叶。无人机平台的使用一方面可以提供高空俯瞰视角，便于观察茶树顶部嫩叶，另一方面，无人机平台具备快速飞行能力，可以迅速覆盖茶园的大范围完成作业。

然而，现有的无人机式采茶机体积大、质量重，旋翼形成的气流对茶叶采摘蓬面扰动较大，难以对茶芽进行精准定位和采摘。采摘装置也往往具有复杂的机械结构，增加了无人机的载荷负担，也加大了控制的难度和制造成本。

发明内容

针对解决现有的无人机式采茶机成本高、采摘效率低、机动性差，以及采摘执行器机械结构复杂，控制难度较大等问题，本发明目的在于提供一种微型茶叶采摘无人机，包括主旋翼1.1、无人机机体1.3，尾旋翼1.4，传动装置1.5，起落架1.7，飞行控制系统1.8，MCU控制模块1.3.1，采摘控制模块1.3.2，还包括设置于所述无人机机体1.3下方的深度相机2，设置于所述无人机机体1.3下方的机构固定装置3，交叉伸缩架5；

所述机构固定装置3由连接块3.1，垂直连接板3.2，交叉伸缩架固定杆3.3组成；

所述连接块3.1固定连接于与所述无人机机体1.3底部；

两块所述垂直连接板3.2固定连接于所述连接块3.1上相对的两侧；

所述交叉伸缩架固定杆3.3的两部分别固定于相对设置的两块所述垂直连接板3.2的下端；相对设置的垂直连接板3.2之间还设置有滑台组件4；

所述滑台组件4由直线舵机4.1，滑块4.2，滑槽4.3组成；

所述滑槽4.3固定于所述垂直连接板3.2上，所述滑块4.2通过所述直线舵机4.1驱动，在滑槽4.3中上下滑动；

所述交叉伸缩架5由两个中部连杆、两个下部连杆和两个短连杆交叉铰接组成，

两个所述短连杆的上端通过连接销铰接，铰接两个所述短连杆的连接销与所述滑块4.2固定连接；

两个所述短连杆的下端分别通过连接销与一个中部连杆的上端铰接，两个所述中部连杆的中间设有通孔，两个所述中部连杆在所述通孔处相互交叉，两个所述通孔重叠；所述交叉伸缩架固定杆3.3从重叠的所述通孔穿过，使两个所述中部连杆相互铰接；

两个所述中部连杆的下端分别通过连接销与一个下部连杆的上端铰接；两个所述下部连杆的中间相互交叉铰接；两个所述下部连杆的下端分别连接有一个夹臂；两个所述夹臂组成采摘夹6.1；所述夹臂的下端为夹头，所述夹头下方设有剪切刀片6.2，所述剪切刀片6.2的刀刃突出夹头；

所述滑块4.2向上滑动时，两个所述夹臂加紧使两所述夹头相互靠拢以夹持茶茎，两个所述剪切刀片6.2的刀刃相互靠拢直到发生部分重叠以剪断茶茎。

作为优选，所述主旋翼1.1的长在20cm以内，所述无人机机体1.3的长度不超过20cm，所述主旋翼1.1所在平面与相互靠拢状态下的所述夹头的距离不少于15cm，以减少无人机旋翼产生的气流对一芽两叶所在茶茎的无规则扰动，从而减少采摘控制算法的复杂度，提高采摘精度。

本发明还提供一种微型茶叶采摘无人机的应用，包括如下步骤：

构建微型茶叶采摘无人机系统，

所述微型茶叶采摘无人机系统包括：信息处理单元，若干台所述微型茶叶采摘无人机、若干起落支撑台7、若干收集箱；

所述起落支撑台7为所述微型茶叶采摘无人机下方的起落架提供支撑，使所述微型茶叶采摘无人机停放于所述起落支撑台7上，所述起落支撑台7的上表面设置有矩形凹槽，所述凹槽内用于容纳所述微型茶叶采摘无人机下方的所述机构固定装置3、滑台组件4、交叉伸缩架5和采摘夹6.1；

所述收集箱的上表面设有条状的收集口，所述收集箱设置在紧邻茶树的垄沟内，以减少所述微型茶叶采摘无人机采摘一芽两叶时往返于茶树和收集箱的飞行路程；所述收集口设置为长条状，是用于与垄沟的形状相配合，当垄沟为直线形状时，收集口为直线形长条状，当垄沟的形状为弧形时，收集口也相应设置为有弧度的长条状；

使用若干台所述微型茶叶采摘无人机组成集群，

当所述集群到达目标作业茶园区域时，所述信息处理单元利用无人机姿态信息、各微型茶叶采摘无人机的位置信息以及所述深度相机提供的深度信息，为每架微型茶叶采摘无人机进行实时路径规划，并将规划结果传输给每个微型茶叶采摘无人机上的飞行控制系统，以实现自主飞行，所述集群自主分配区域进行茶叶采摘任务；

使用所述微型茶叶采摘无人机的所述深度相机，收集实时图像数据以检测位于无人机下方的茶叶情况；所述信息处理单元使用所述实时图像数据进行茶叶识别；

当识别到符合采摘要求的茶叶时，标记其位置信息，所述信息处理单元进行新的路径规划；使若干台所述微型茶叶采摘无人机中的一台到达采摘位置；所述采摘位置由所述信息处理单元基于所述位置信息计算得到；

所述微型茶叶采摘无人机到达采摘位置后，其上的深度相机实时将茶树顶端末梢的图像传输给所述微型茶叶采摘无人机上的MCU控制模块1.3.1；

所述MCU控制模块1.3.1利用目标检测算法识别出图像中的一芽两叶，并对采摘点进行定位，采摘控制模块1.3.2控制所述滑台组件4进行采摘：

所述滑台组件4使用直线舵机4.1将驱动滑块4.2在滑槽4.3中向上滑动，进而带动交叉伸缩架5向下延伸；所述滑块4.2移动到最顶端时，所述夹头夹住一芽两叶的茎部，同时剪切刀片6.2切断茎部，从而实现茶树顶端一芽两叶的采摘；

所述夹头上设有直齿结构，通过所述夹头对采摘后的茶叶进行夹持；

完成茶叶采摘后，所述信息处理单元控制所述微型茶叶采摘无人机到达离茶树最近的收集箱上方，

所述MCU控制模块1.3.1利用目标检测算法识别出收集口，并对收集口进行定位，采摘控制模块1.3.2控制所述滑台组件4进行茶叶投放：

所述直线舵机4.1启动，使得滑块4.2在滑槽4.3中向下滑动，同时交叉伸缩架5向上收缩；

由夹头夹持的茶叶受重力作用掉落到收集箱中；

当集群完成目标区域的茶叶采摘任务或单个所述微型茶叶采摘无人机电量不足时，所述信息处理单元控制所述微型茶叶采摘无人机运动到起落支撑台7上方，直线舵机4.1将滑块4.2滑动至滑槽4.3的最顶端，使交叉伸缩架5伸展到最大限度以减少水平方向的尺寸方便降落，所述微型茶叶采摘无人机降落到起落支撑台7上，完成返航和降落的任务。

有益效果：

1、本专利设计微型仿生无人机式采茶机，通过自带微型摄像头，识别适合采摘的茶叶，自主规划路径，利用机载刀片式末端执行器进行精确的采摘操作，这类无人机式采茶机适用于各类复杂地形，小巧灵活，成本低廉。通过集群化作业，在茶叶的采摘效率和环境适应性上都有一定的优势。本发明提供一种专用于茶叶采摘的选择性采茶无人机，该无人机通过搭载深度相机实现对茶叶植株的高精度识别和定位，并以此为基础实现精准采摘操作。该无人机具备自定义化采摘功能，可根据预设的茶叶分级特征和指标，优先采摘高品质茶叶，以实现茶叶的分级采摘。与传统的无选择性采摘机器人相比，该无人机显著降低了植株损伤，采摘到的茶叶具备更高的经济价值。

2、本发明使用一种结构简单的茶叶采摘装置，用于准确夹取茶树顶端的一芽两叶的目标。大型无人机式采茶机器人通常配备多自由度机械结构来提高采摘茶叶的灵活性。然而，复杂的机械结构需要在设计、制造、维护和应用过程中考虑和管理更多因素，以提高整个结构的可靠性和性能。简易的茶叶采摘装置虽然无法执行复杂的运动，但通过视觉系统的加入可以帮助其完成茶叶采摘任务。

3、本发明提供一种小型采茶无人机，与地面式采茶机器人相比，该设备以无人机形式进行采茶，更具灵活性，无需考虑茶园地形的限制。相较于大型无人机式采茶机器人，该设备体积较小，这使得无人机将具备较高的机动性和灵活性、低功耗，通过集群化作业方式，效率更高。同时在采茶过程中，小型无人机可以实现精准的茶芽识别和定位，更精确的采摘操作和控制，减少对茶树的碰撞和扰动。对比两者，微型无人机采茶机器人具备较轻巧的结构和较低的能源消耗，从而降低制造成本，提高续航时间和能源使用效率。

4、本发明借鉴了飞行动物集群捕食的仿生原理，采用分布式采茶无人机系统进行茶叶的高效采摘。无人机集群通过仿生感知和协同控制，实现茶园全面覆盖和高效采集。通过感知与判断，无人机集群可以自主分配任务和合理规划路线。借助高级算法和协同控制，无人机集群动态调整位置和姿态，以达到最佳采摘效果。仿生原理的应用丰富了无人机集群在茶叶采摘过程中的智能化和自适应性，相较于单个无人机作业，提高了茶园的总体产量和生产效能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为本发明的微型茶叶采摘无人机的整体结构图。

图2为图1的仰视轴测装配图。

图3为无人机机体内集成模块布局图。

图4为茶叶采摘装置的整体轴测装配图。

图5为图3的后视轴测装配图。

图6为机构固定装置和滑台组件的整体轴测装配图。

图7为交叉伸缩架和茶叶采摘组件的整体轴测装配图。

附图中的编码分别为：1为无人机，1.1为主旋翼，1.2为旋翼杆，1.3为无人机机体，1.3.1为MCU控制模块，1.3.2为采摘控制模块，1.3.3为无线通信模块，1.3.4为电源模块，1.4为尾旋翼，1.5为传动装置，1.6为尾旋翼电机，1.7为起落架，1.8为飞行控制系统，2为深度相机，3为机构固定装置，3.1为连接块，3.2为垂直连接板，3.3为伸缩机构固定杆。4为滑台组件，4.1为直线舵机，4.2为滑块，4.3为滑槽。5为交叉伸缩架，5.1为连接销，5.2为连杆，5.3为螺栓。6为茶叶采摘组件，6.1采摘夹，6.2为剪切刀片。7为起落支撑台。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

现规定本发明的微型茶叶采摘无人机的空间方位，如图1所示，以深度相机2的位置为“前”，以无人机尾旋翼1.4的位置为“后”，以无人机主旋翼的位置为“上”，以茶叶采摘组件的位置为“下”。

本发明各部件的连接关系：如图1所示，一种微型茶叶采摘无人机，包括无人机1、深度相机2、机构固定装置3、滑台组件4、交叉伸缩架5、茶叶采摘组件6共同构成。

如图2所示，整个无人机采用了微型设计，其中主旋翼1.1的长度限制在20cm以内，机体1.3的长度同样不超过20cm。由于微型设计的应用，无人机的制造成本得到了有效的降低。同时，这种设计也使无人机在复杂茶园环境中表现出更高的机动性和灵活性，不受茶芽所在茶树采摘蓬面位置的影响。安装于无人机下方平台的飞行控制系统1.8负责执行飞行控制算法，实现无人机的自主导航任务。无人机机体1.3集成了多个模块，包括MCU控制模块1.3.1，采摘控制模块1.3.2，无线通信模块1.3.3，电源模块1.3.4。MCU控制模块1.3.1用于实时自主路线规划和茶叶识别等高级算法的运行。采摘控制模块1.3.2用于控制茶叶采摘装置。无线通信模块1.3.3用于发送无人机位置信息，并接收其他无人机位置信息，实现无人机之间的通信和协同工作。电源模块1.3.4为整个系统提供电力。在无人机平台中，电机通过传动装置1.5将动力传递给旋翼杆1.2，从而驱动主旋翼1.1产生升力。同时，尾旋翼电机1.6为尾旋翼1.4提供动力。此外，起落架1.7的设计目的是为了在无人机的起降过程中提供稳定的支撑，并有效地缓解着陆时的冲击力。深度相机2安装在无人机机头下方，其位置确保了深度相机在自主导航过程中可以提供准确的深度信息。该安装位置精确地避开了起落架1.7，从而不会对相机的视野范围造成任何遮挡。这样的设计使得深度相机能够有效地收集到无人机下方可采摘茶叶的图像信息，为应用茶叶采摘任务提供了关键的位置数据支持。

如图4，图5所示，整个茶叶采摘装置由机构固定装置3、滑台组件4、交叉伸缩架5、茶叶采摘组件6共同构成。整个装置安装在无人机机体1.3下方平台，飞行控制系统1.8的后方。

如图6所示，整个机构固定装置3由连接块3.1，垂直连接板3.2，伸缩机构固定杆3.3三部分组成，连接块3.1位于机构固定装置的顶部，与无人机下方平台相连接。连接块前后面中间位置设有对称的矩形凹槽，用来固定垂直连接板3.2，防止其左右活动。垂直连接板3.2的上端通过螺栓紧固在凹槽中，防止其上下活动。垂直连接板3.2的下端通过伸缩机构固定杆3.3与前后两块板相连，为交叉伸缩架5提供一个固定支点。而交叉伸缩架5的运动支点由位于垂直连接板3.2之间滑台组件4提供的。滑台组件由直线舵机4.1，滑块4.2和滑槽4.3组成。滑槽4.3贴在后垂直连接板上，滑块4.2在直线舵机4.1驱动下在滑槽4.3中上下滑动，滑块顶部与伸缩机构5最顶端连接销连接，滑块4.2的上下滑动会带动伸缩机构5伸缩。

如图7所示，交叉伸缩架5为整个茶叶采摘装置的传动装置，该机构由四个长连杆和两个短连杆相互交叉组成，并使用连接销进行连接。顶端的连接销连接滑块4.2，中间的两连杆通过伸缩机构固定杆3.3进行连接，底部的两个连杆的末端通过螺栓与茶叶采摘组件6连接。茶叶采摘组件由采摘夹6.1和剪切刀片6.2组成，采摘夹6.1的上端与连杆刚性连接，而末端的夹头侧壁上设有直齿结构，以确保在携带返航的过程中稳固夹持一芽两叶，夹头的下端装配了锋利的剪切刀片，刀片略长于夹头，使夹头能够在从采摘的过程中轻松夹断一芽两叶。

本发明采摘装置的工作步骤如下：

在实际的茶叶采摘过程中利用多台装置组成无人机集群对一定区域的茶园进行自主的茶叶采摘，该无人机集群模仿飞行鸟类集群捕食行为，各个鸟类之间互相感知位置并配合，对视野范围内的目标进行捕捉。该无人机集群仿照这一特性进行茶叶的采摘。

步骤1：参见图1-7，无人机在起航飞行前或返航降落时，采摘装置中的滑块4.2滑动到最顶端，采摘装置伸展到最大限度。为了确保无人直升机能够安全平稳地起飞和降落，特意设计了一个专用起落支撑台7。该支撑台由坚固的材料构建，平台表面上有一个矩形凹槽。凹槽的深度超过整个茶叶采摘装置的长度，宽度大于茶叶采摘装置的宽度，长度小于起落架的长度。凹槽作为一个嵌入的区域，还可以保护采摘装置和起落架免受碰撞和损坏的风险。

在无人机集群起航飞行过程中，每架无人机启动主旋翼1.1以实现飞行，并通过尾旋翼1.4维持平稳飞行和良好的航向控制。当无人机集群到达目标作业茶园区域时，每架无人机的MCU控制模块1.3.1利用多种信息的融合(如无人机姿态信息、各个无人机的位置信息以及深度相机2提供的深度信息)，进行实时路径规划，并将规划结果传输给飞行控制系统1.8，以实现自主飞行能力。无人机集群仿效飞行动物集群的捕食行为，能够自主分配区域进行茶叶采摘任务。

步骤2：在无人机的自主导航过程中，利用安装在机头下方的深度相机2，收集图像数据以检测位于无人机下方的可采摘茶叶情况。这些实时图像数据将传输至MCU控制模块1.3.1进行茶叶识别。当发现符合采摘要求的茶叶时，其位置信息将被标记，并结合其他多源信息进行新的路径规划，以实现到达采摘位置的目标。在飞向目标茶叶的过程中，整个无人机系统将不断进行实时路线规划，确保无人机能够到达最佳的采摘位置。

步骤3：无人机到达最佳采摘位置后，深度相机2会实时将茶树顶端末梢的图像传输给MCU控制模块1.3.1。MCU控制模块1.3.1会进行精确的图像识别，识别出图像中的一芽两叶，并计算出最佳采摘位置。由于无人机体型较小且采摘位置与主旋翼有一定距离，故向下风力对一芽两叶的茎部并不会造成剧烈无规则的摇晃。

当无人机到达最佳采摘位置，采摘控制模块1.3.2控制直线舵机4.1运转，驱动滑块4.2在滑槽4.3中向上滑动，进而带动交叉伸缩架5向下延伸。滑块4.2移动到最顶端时，茶叶采摘组件6中的采摘夹头会夹住一芽两叶的茎部，同时剪切刀片6.2会切断茎部，从而实现茶树顶端一芽两叶的采摘。采摘夹头的直齿结构会保证对采摘后的茶叶的夹持，以确保其在返航回收过程中不会掉落。

步骤4：完成茶叶采摘后，MCU控制模块1.3.1会结合收集箱的位置信息和其他多源信息进行收集路径规划。当无人机到达收集箱的上方时，采摘控制模块1.3.2控制直线舵机4.1反转，驱动滑块4.2在滑槽4.3中向下滑动，同时交叉伸缩架5向上收缩。在这个过程中，由于重力的作用，采摘的茶叶会自然地掉落到收集箱中。这样的设计保证了茶叶能够顺利地回收并储存到指定的收集箱中，从而成功地完成整个采摘任务。

步骤5：当无人机集群完成目标区域的茶叶采摘任务或单个无人机电量不足时，无人机会执行返航任务。在返航的过程中，无人机会利用起落支撑台7的位置信息和其他多源信息进行回归路径规划。一旦无人机到达起落支撑台7上方时，采摘控制模块1.3.2会控制直线舵机4.1运转，直至滑块4.2滑动至滑槽4.3的最顶端，同时交叉伸缩架将伸展到最大限度。接下来，无人机将安全降落到起落支撑台7上，从而完成返航和降落的任务。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种微型茶叶采摘无人机，包括主旋翼(1.1)、无人机机体(1.3)，尾旋翼(1.4)，传动装置(1.5)，起落架(1.7)，飞行控制系统(1.8)，MCU控制模块(1.3.1)，采摘控制模块(1.3.2)，其特征在于，还包括设置于所述无人机机体(1.3)下方的深度相机(2)，设置于所述无人机机体(1.3)下方的机构固定装置(3)，交叉伸缩架(5)；

所述机构固定装置(3)由连接块(3.1)，垂直连接板(3.2)，交叉伸缩架固定杆(3.3)组成；

所述连接块(3.1)固定连接于与所述无人机机体(1.3)底部；

两块所述垂直连接板(3.2)固定连接于所述连接块(3.1)上相对的两侧；

所述交叉伸缩架固定杆(3.3)的两部分别固定于相对设置的两块所述垂直连接板(3.2)的下端；相对设置的垂直连接板(3.2)之间还设置有滑台组件(4)；

所述滑台组件(4)由直线舵机(4.1)，滑块(4.2)，滑槽(4.3)组成；

所述滑槽(4.3)固定于所述垂直连接板(3.2)上，所述滑块(4.2)通过所述直线舵机(4.1)驱动，在滑槽(4.3)中上下滑动；

所述交叉伸缩架(5)由两个中部连杆、两个下部连杆和两个短连杆交叉铰接组成，

两个所述短连杆的上端通过连接销铰接，铰接两个所述短连杆的连接销与所述滑块(4.2)固定连接；

两个所述短连杆的下端分别通过连接销与一个中部连杆的上端铰接，两个所述中部连杆的中间设有通孔，两个所述中部连杆在所述通孔处相互交叉，两个所述通孔重叠；所述交叉伸缩架固定杆(3.3)从重叠的所述通孔穿过，使两个所述中部连杆相互铰接；

两个所述中部连杆的下端分别通过连接销与一个下部连杆的上端铰接；两个所述下部连杆的中间相互交叉铰接；两个所述下部连杆的下端分别连接有一个夹臂；两个所述夹臂组成采摘夹(6.1)；所述夹臂的下端为夹头，所述夹头下方设有剪切刀片(6.2)，所述剪切刀片(6.2)的刀刃突出夹头；

所述滑块(4.2)向上滑动时，两个所述夹臂加紧使两所述夹头相互靠拢以夹持茶茎，两个所述剪切刀片(6.2)的刀刃相互靠拢直到发生部分重叠以剪断茶茎。

2.如权利要求1所述的一种微型茶叶采摘无人机，其特征在于，所述主旋翼(1.1)的长在20cm以内，所述无人机机体(1.3)的长度不超过20cm，所述主旋翼(1.1)所在平面与相互靠拢状态下的所述夹头的距离不少于15cm。

3.如权利要求2所述的一种微型茶叶采摘无人机的应用，其特征在于，包括如下步骤：

构建微型茶叶采摘无人机系统，

所述微型茶叶采摘无人机系统包括若干台所述微型茶叶采摘无人机、起落支撑台(7)、收集箱、信息处理单元；

所述起落支撑台(7)为所述微型茶叶采摘无人机下方的起落架提供支撑，使所述微型茶叶采摘无人机停放于所述起落支撑台(7)上，所述起落支撑台(7)的上表面设置有矩形凹槽，所述凹槽内用于容纳所述微型茶叶采摘无人机下方的所述机构固定装置(3)、滑台组件(4)、交叉伸缩架(5)、采摘夹(6.1)；

所述收集箱的上表面设有条状的收集口，所述收集箱设置在紧邻茶树的垄沟内，以减少所述微型茶叶采摘无人机采摘一芽两叶时往返于茶树和收集箱的飞行路程；

使用若干台所述微型茶叶采摘无人机组成集群，

当所述集群到达目标作业茶园区域时，所述信息处理单元利用无人机姿态信息、各微型茶叶采摘无人机的位置信息以及所述深度相机提供的深度信息，为每架微型茶叶采摘无人机进行实时路径规划，并将规划结果传输给每个微型茶叶采摘无人机上的飞行控制系统，以实现自主飞行能力，所述集群自主分配区域进行茶叶采摘任务；

使用所述微型茶叶采摘无人机的所述深度相机，收集实时图像数据以检测位于无人机下方的茶叶情况；所述信息处理单元使用所述实时图像数据进行茶叶识别；

当识别到符合采摘要求的茶叶时，标记其位置信息，所述信息处理单元进行新的路径规划；使若干台所述微型茶叶采摘无人机中的一台到达采摘位置；所述采摘位置由所述信息处理单元基于所述位置信息计算得到；

所述微型茶叶采摘无人机到达采摘位置后，其上的深度相机实时将茶树顶端末梢的图像传输给所述微型茶叶采摘无人机上的MCU控制模块(1.3.1)；

所述MCU控制模块(1.3.1)利用目标检测算法识别出图像中的一芽两叶，并对采摘点进行定位，采摘控制模块(1.3.2)控制所述滑台组件(4)进行采摘：

所述滑台组件(4)使用直线舵机(4.1)将驱动滑块(4.2)在滑槽(4.3)中向上滑动，进而带动交叉伸缩架(5)向下延伸；所述滑块(4.2)移动到最顶端时，所述夹头夹住一芽两叶的茎部，同时剪切刀片(6.2)切断茎部，从而实现茶树顶端一芽两叶的采摘；

所述夹头上设有直齿结构，通过所述夹头对采摘后的茶叶进行夹持；

完成茶叶采摘后，所述信息处理单元控制所述微型茶叶采摘无人机到达离茶树最近的收集箱上方，所述MCU控制模块(1.3.1)利用目标检测算法识别出收集口，并对收集口进行定位，采摘控制模块(1.3.2)控制所述滑台组件(4)进行茶叶投放：

所述直线舵机(4.1)启动，使得滑块(4.2)在滑槽(4.3)中向下滑动，同时交叉伸缩架(5)向上收缩；

由夹头夹持的茶叶受重力作用掉落到收集箱中；

当集群完成目标区域的茶叶采摘任务或单个所述微型茶叶采摘无人机电量不足时，所述信息处理单元控制所述微型茶叶采摘无人机运动到起落支撑台(7)上方，直线舵机(4.1)将滑块(4.2)滑动至滑槽(4.3)的最顶端，使交叉伸缩架(5)伸展到最大限度以减少水平方向的尺寸方便降落，所述微型茶叶采摘无人机降落到起落支撑台(7)上。