CN117958027A - 一种小型单履带自走式采茶机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及采茶机技术领域，具体公开了一种小型单履带自走式采茶机，其包括底座、履带、收集盒、安装平台、串联机械臂、执行器和深度相机；履带安装于底座底面；安装平台安装于底座顶面，串联机械臂安装于安装平台顶面；执行器包括往复式切割刀和暂存盒，暂存盒安装于串联机械臂的端部，暂存盒侧面设置有进料口，往复式切割刀安装于暂存盒的底面并靠近进料口，往复式切割刀用于将茶叶进行切割；深度相机安装于安装平台的顶面，深度相机用于拍摄茶蓬面；收集盒安装于底座的顶面，收集盒用于收集执行器采摘下来的茶叶。本申请具有减少目前切割式茶叶采摘方式导致茶叶损伤情况发生。

Description

一种小型单履带自走式采茶机

技术领域

本发明涉及采茶机技术领域，尤其是涉及一种小型单履带自走式采茶机。

背景技术

茶产业是一种密集型劳作，在种植、培养、采摘、制茶等过程都需要大量的劳动力，特别是在采摘方面，由于茶嫩梢采摘具有时限性，过了采摘期，茶嫩梢会变老导致口感较差无法制成好茶。因而机械化采茶成为了茶产业的发展趋势。

目前我国流行的茶叶采摘机械有手提式、背复式等。此类采茶机虽然能提高采摘效率但是需要人工介入，且重量相对较重，茶农无法长时间背负工作。在采摘过程中，茶农依靠经验来判定采摘平面位置，误差较大，且人手不易操作此类重型机器，无法在移动过程中一直控制采茶机在最佳切割平面上移动，导致所采摘茶叶质量相对较差，且容易对茶树与采茶机造成不可避免的损伤。由于人体结构原因，若要对一个茶垄上茶树所有茶鲜叶完成采摘，则需要控制机械在茶蓬面上多次移动，导致对某些区域造成重复采摘，容易将杂质混入茶叶之中。

发明内容

针对目前切割式茶叶采摘方式导致茶叶损伤较大等问题，本申请提供一种小型单履带自走式采茶机。

本申请提供的一种小型单履带自走式采茶机采用如下的技术方案：

一种小型单履带自走式采茶机，包括底座、履带、收集盒、安装平台、串联机械臂、执行器和深度相机；履带安装于底座底面；安装平台安装于底座顶面，串联机械臂安装于安装平台顶面；执行器包括往复式切割刀和暂存盒，暂存盒安装于串联机械臂的端部，暂存盒侧面设置有进料口，往复式切割刀安装于暂存盒的底面并靠近进料口，往复式切割刀用于将茶蓬面的茶叶进行切割；深度相机安装于安装平台的顶面，深度相机用于拍摄茶蓬面；收集盒安装于底座的顶面，收集盒用于收集执行器采摘下来的茶叶。

可选的，茶蓬面最佳采摘平面高度的确认方法包括以下步骤：

深度相机识别茶蓬面的茶嫩梢；

深度相机获取茶蓬面所有茶嫩梢深度信息；

提取每个茶嫩梢一芽一叶领域像素点；

过滤茶非嫩梢噪音点以获取茶嫩梢一芽一叶的深度信息；

将所有嫩梢一芽一叶深度信息排序，去除前10%、后10%深度信息，以去除过高、过矮嫩梢深度信息；

随后对剩余深度信息进行加权平均数处理，以获取结果向下偏移50mm处为最佳采摘平面位置。

可选的，安装平台包括顶板、立杆、滑杆和第一升降机构，滑杆设置有多个，多个滑杆固定连接于顶板的底面；立杆设置有多个，多个滑杆分别滑动于多个立杆内，立杆远离顶板的一端连接于底座的顶面；第一升降机构安装于立杆上，第一升降机构用于驱动顶板升降。

可选的，串联机械臂包括立管、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和第二升降机构，立管安装于顶板的顶面；立管靠近收集盒的一侧面设置有开口，第一机械臂一端位于立管内，第一机械臂另一端伸出开口外，第一机械臂的端部滑动连接于立管内；第二机械臂的一端转动连接于第一机械臂端部的底面；第三机械臂一端转动连接于第二机械臂远离第一机械臂端部的底面；执行器安装于第三机械臂远离第二机械臂的端部；第二升降机构用于驱动第一机械臂在立管内升降。

可选的，第三机械臂远离第二机械臂端部的底面安装有第三电机，第三电机的输出轴沿第三机械臂长度方向设置；第三电机的输出轴连接有安装架，安装架内安装有第四电机，第四电机的输出轴与第三电机的输出轴相垂直，第四电机的输出轴连接有第一连接板，第一连接板底面连接有第二连接板，第二连接板侧面连接于暂存箱的端面。

可选的，往复式切割刀包括第五电机、第一齿轮、第一齿条、活动刀片、固定刀片和导向板，第五电机安装于第一连接板顶面，第五电机的输出轴穿过第二连接板底面，第一齿轮同轴连接于第五电机的输出轴端部且位于第二连接板的底面，第一齿条滑动连接于第二连接板的底面，第一齿条与第一齿轮啮合；活动刀片一端固定连接于第一齿条背离齿牙的侧面，活动刀片顶面贴合于暂存盒的底面，固定刀片连接于暂存盒的进料口端面，固定刀片底面贴合于活动刀片的顶面；导向板贴合于活动刀片的底面，导向板远离活动刀片刀口的一侧边弯折固定连接于暂存盒的底面。

可选的，底座顶面连接有第一导轨和第二导轨，第一导轨和第二导轨竖直设置，第一导轨设置有两个，第二导轨也设置有两个，两个第一导轨位于底座的一侧且靠近往复式切割刀，两个第二导轨位于底座的另一侧，两个第一导轨与两个第二导轨一一对齐；收集盒位于第一导轨和第二导轨之间且收集盒设置有多个，收集盒靠近第一导轨的侧面连接有两个第一T型块，收集盒靠近第二导轨的侧面连接有两个第二T型块；第一导轨的侧面设置有与第一T型块相互配合的第一T型槽，第二导轨的侧面设置有与第二T型块相互配合的第二T型槽。

可选的，第一导轨顶部侧面设置有用于第一T型块进入的第一进入口，第一导轨底部侧面设置有用于第一T型块出去的第一出去口；第二导轨底部侧面设置有用于第二T型块进入的第二进入口，第二导轨顶部侧面设置有用于第二T型块出去的第二出去口；底座顶面安装有用于驱动收集盒在第一导轨和第二导轨之间运动的驱动机构。

可选的，底座顶面固定连接有两个第一支撑台，两个第一支撑台分别位于收集盒的两侧，收集盒底面贴合于第一支撑台顶面，第一支撑台顶面连接有限位板，限位板贴合于收集盒的端面；收集盒的两端均设置有U型板，U型板的一端连接于其中一个第一导轨的侧面，另一U型板的一端连接于另一第一导轨的侧面，U型板的另一端连接于其中一个第二导轨的侧面，另一U型板的另一端连接于另一第二导轨的侧面，U型板侧面贴合于收集盒的端面，U型板侧面连接有第二支撑台，第二支撑台位于两个相邻收集盒之间，第二支撑台顶面与第二导轨顶部的收集盒底面齐平。

可选的，驱动机构包括限位组件、底部横向移动组件、竖直升降组件和顶部横向移动组件；限位组件安装于第一导轨上，限位组件用于限制收集盒位于第一导轨顶部；底部横向移动组件安装于底座顶面，底部横向移动组件用于驱动第一导轨底部的收集盒移动第二导轨；竖直升降组件安装于底座顶面，竖直升降组件用于驱动第二导轨底部的收集盒向上运动；顶部横向移动组件安装于底座顶面且位于收集盒上方，顶部横向移动组件用于驱动第二导轨顶部的收集盒移动至第一导轨顶部。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

当在对茶蓬面上嫩叶进行采摘时，底座通过履带在茶垄之间行走，深度相机位于茶蓬面上方，深度相机对茶蓬面上的嫩叶进行拍照，串联机械臂移动暂存盒和往复式切割刀对茶蓬面上嫩叶进行切割，切割后的嫩叶从进料口进入暂存盒内，串联机械臂再驱动暂存盒移动至收集盒上方，串联机械臂将暂存盒进行倾斜，使茶叶掉落至收集盒内，便完成对茶蓬面的嫩叶进行采摘；采茶机继续向前移动，深度相机继续拍摄，串联机械臂驱动往复式切割刀继续切割茶叶；

顶板在升降过程中，滑杆在立杆内滑动，顶板的高度可以根据茶蓬面的高度进行调整，以使执行器适应不同高度的茶蓬面；

第一机械臂升降，第一机械臂带动第二机械臂、第三机械臂和执行器升降，可以根据茶蓬面高度调整执行器高度；第二机械臂绕第一机械臂端部转动，第三机械臂绕第二机械臂转动，可以驱动执行器在茶蓬面进行切割嫩叶，在第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂共同配合下，执行器切割嫩叶更为灵活，切割面更广；

由于茶地存在高低不平，往复式切割刀很难平行于茶蓬面进行切割，通过深度相机识别茶蓬面，然后控制第三电机驱动安装架转动，安装架带动第四电机和执行器绕第三电机的输出轴转动，第四电机驱动第一连接板转动，第一连接板带动执行器绕第四电机的输出轴转动，以调整往复式切割刀与茶蓬面平行，减少往复式切割刀损伤嫩叶的情况发生。

附图说明

图1是本申请实施例1采茶机的结构示意图；

图2是本申请实施例1采茶机的部分结构示意图；

图3是本申请实施例1的执行器结构示意图；

图4是本申请实施例2采茶机的结构示意图；

图5是本申请实施例2采茶机的部分结构示意图；

图6是图5中A部分的放大结构示意图；

图7是图5中B部分的放大结构示意图；

图8是本申请实施例2采茶机的另一视角部分结构示意图；

图9是图8中C部分的放大结构示意图；

图10是图8中D部分的放大结构示意图。

附图标记说明：

1、底座；11、履带；12、电源与控制柜；2、深度相机；21、支撑杆；22、横杆；3、收集盒；31、第一T型块；32、第二T型块；33、定位孔；4、安装平台；41、顶板；42、立杆；421、第一支撑板；43、滑杆；44、第一升降机构；441、第一电机；442、第一同步带条；443、第一丝杠；4431、第一连接座；5、串联机械臂；51、立管；511、第一直线导轨；512、第二支撑板；52、第一机械臂；53、第二机械臂；54、第三机械臂；55、第二升降机构；551、第二电机；552、第二同步带条；553、第二丝杠；5531、第二连接座；6、执行器；61、往复式切割刀；611、第五电机；612、第一齿轮；613、第一齿条；614、活动刀片；6141、导向条；615、固定刀片；616、导向板；62、暂存盒；621、进料口；71、第三电机；72、安装架；73、第四电机；74、第一连接板；75、第二连接板；81、第一导轨；811、第一T型槽；812、第一进入口；813、第一出去口；814、缓冲弹簧；815、缓冲板；82、第二导轨；821、第二T型槽；822、第二进入口；823、第二出去口；824、收纳槽；825、第二弹性板；83、第一支撑台；831、限位板；84、U型板；841、第二支撑台；85、第三支撑板；9、驱动机构；91、限位组件；911、第六电机；912、第二齿轮；913、第二齿条；914、插板；92、底部横向移动组件；921、第七电机；922、第三丝杠；923、第二直线导轨；924、第一滑座；925、第一安装盒；9251、第一弹性板；926、第一推块；93、竖直升降组件；931、第八电机；932、第四丝杠；933、第二滑座；934、提升板；9341、限位块；9342、限位柱；935、提升块；936、制约板；937、导向杆；938、第一挡块；939、第二挡块；94、顶部横向移动组件；941、第九电机；942、第五丝杠；943、第三直线导轨；944、第三滑座；9441、连板；945、第二安装盒；946、第二推块；9461、定位板；947、立板；948、安装板。

具体实施方式

以下结合附图1-10对本申请作进一步详细说明。

实施例1

本申请实施例公开一种小型单履带自走式采茶机。参照图1-3，采茶机包括底座1、履带11、收集盒3、安装平台4、串联机械臂5、执行器6和深度相机2；履带11设置有两条，两条履带11安装于底座1底面，两条履带11分别由电机驱动；安装平台4安装于底座1顶面，串联机械臂5安装于安装平台4顶面；执行器6包括往复式切割刀61和暂存盒62，暂存盒62安装于串联机械臂5的端部，暂存盒62侧面设置有进料口621，往复式切割刀61安装于暂存盒62的底面并靠近进料口621，往复式切割刀61用于将茶蓬面的茶叶进行切割；深度相机2安装于安装平台4的顶面，深度相机2用于拍摄茶蓬面；收集盒3安装于底座1的顶面，收集盒3用于收集执行器6采摘下来的茶叶；底座1底面安装有电源与控制柜12，电源与控制柜12位于安装平台4下方。

当在对茶蓬面上嫩叶进行采摘时，底座1通过履带11在茶垄之间行走，深度相机2位于茶蓬面上方，深度相机2对茶蓬面上的嫩叶进行拍照，串联机械臂5移动暂存盒62和往复式切割刀61对茶蓬面上嫩叶进行切割，切割后的嫩叶从进料口621进入暂存盒62内，串联机械臂5再驱动暂存盒62移动至收集盒3上方，串联机械臂5将暂存盒62进行倾斜，使茶叶掉落至收集盒3内，便完成对茶蓬面的嫩叶进行采摘；采茶机继续向前移动，深度相机2继续拍摄，串联机械臂5驱动往复式切割刀61继续切割茶叶。

安装平台4包括顶板41、立杆42、滑杆43和第一升降机构44，滑杆43设置有四个，四个滑杆43分别固定连接于顶板41的四个拐角底面；立杆42设置有四个，四个滑杆43分别滑动于四个立杆42内，立杆42远离顶板41的一端连接于底座1的顶面；第一升降机构44安装于立杆42上，第一升降机构44用于驱动顶板41升降。

第一升降机构44包括第一电机441、第一同步带条442和第一丝杠443；四个立杆42之间安装有第一支撑板421，第一电机441安装于第一支撑板421内，第一电机441输出轴朝下，第一丝杠443转动连接于第一支撑板421内，第一丝杠443竖直设置，第一电机441输出轴和第一丝杠443的底端均固定连接有第一同步带轮，第一同步带条442绕设于两个第一同步带轮上；第一丝杠443顶端穿过顶板41，第一丝杠443上套设有第一连接座4431，第一连接座4431与第一丝杠443螺纹传动，第一连接座4431固定连接于顶板41顶面。

第一电机441通过第一同步带条442驱动第一丝杠443转动，第一丝杠443转动带动第一连接座4431升降，第一连接座4431带动顶板41升降，顶板41在升降过程中，滑杆43在立杆42内滑动，顶板41的高度可以根据茶蓬面的高度进行调整，以使执行器6适应不同高度的茶蓬面。

串联机械臂5包括立管51、第一机械臂52、第二机械臂53、第三机械臂54和第二升降机构55，立管51安装于顶板41的顶面；立管51靠近收集盒3的一侧面设置有开口，第一机械臂52一端位于立管51内，第一机械臂52另一端伸出开口外，立管51相对应的两侧内壁均连接有第一直线导轨511，第一机械臂52的端部通过第一直线导轨511的滑块滑动连接于立管51内；第二机械臂53的一端转动连接于第一机械臂52端部的底面，第一机械臂52端部内置电机用于驱动第二机械臂53转动；第三机械臂54一端转动连接于第二机械臂53远离第一机械臂52端部的底面，第二机械臂53端部内置电机用于驱动第三机械臂54转动；执行器6安装于第三机械臂54远离第二机械臂53的端部，第三机械臂54端部内置电机用于驱动执行器6转动；第二升降机构55用于驱动第一机械臂52在立管51内升降。

第二升降机构55包括第二电机551、第二同步带条552和第二丝杠553；立管51底部内壁安装有第二支撑板512，第二电机551安装于第二支撑板512内，第二电机551输出轴朝下；第二丝杠553竖直设置于立管51内，第二丝杠553一端转动连接于顶板41顶面，第二丝杠553另一端转动连接于立管51顶端内壁；第二丝杠553上套设有第二连接座5531，第二连接座5531与第二丝杠553螺纹传动，第二连接座5531连接于第一机械臂52远离第二机械臂53的端面；第二电机551端部和第二丝杠553底端均转动连接有第二同步带轮，第二同步带条552绕设于两个第二同步带轮上；第一丝杠443位于立管51内且位于第二连接座5531的一侧。

第二电机551通过第二同步带条552驱动第二丝杠553转动，第二丝杠553带动第二连接座5531升降，第二连接座5531带动第一机械臂52升降，第一机械臂52带动第二机械臂53、第三机械臂54和执行器6升降，可以根据茶蓬面高度调整执行器6高度；第二机械臂53绕第一机械臂52端部转动，第三机械臂54绕第二机械臂53转动，可以驱动执行器6在茶蓬面进行切割嫩叶，在第一机械臂52、第二机械臂53和第三机械臂54共同配合下，执行器6切割嫩叶更为灵活，切割面更广。

第三机械臂54远离第二机械臂53端部的底面安装有第三电机71，第三电机71的输出轴沿第三机械臂54长度方向设置；第三电机71的输出轴连接有安装架72，安装架72内安装有第四电机73，第四电机73的输出轴与第三电机71的输出轴相垂直，第四电机73的输出轴连接有第一连接板74，第一连接板74底面连接有第二连接板75，第二连接板75侧面连接于暂存箱的端面。

由于茶地存在高低不平，往复式切割刀61很难平行于茶蓬面进行切割，通过深度相机2识别茶蓬面，然后控制第三电机71驱动安装架72转动，安装架72带动第四电机73和执行器6绕第三电机71的输出轴转动，第四电机73驱动第一连接板74转动，第一连接板74带动执行器6绕第四电机73的输出轴转动，以调整往复式切割刀61与茶蓬面平行，减少往复式切割刀61损伤嫩叶的情况发生。

往复式切割刀61包括第五电机611、第一齿轮612、第一齿条613、活动刀片614、固定刀片615和导向板616，第五电机611安装于第一连接板74顶面，第五电机611的输出轴穿过第二连接板75底面，第一齿轮612同轴连接于第五电机611的输出轴端部且位于第二连接板75的底面，第一齿条613通过T型长板滑动连接于第二连接板75的底面，第一齿条613与第一齿轮612啮合；活动刀片614一端固定连接于第一齿条613背离齿牙的侧面，活动刀片614顶面贴合于暂存盒62的底面，固定刀片615连接于暂存盒62的进料口621端面，固定刀片615底面贴合于活动刀片614的顶面；导向板616贴合于活动刀片614的底面，导向板616远离活动刀片614刀口的一侧边弯折固定连接于暂存盒62的底面；活动刀片614的底面连接有导向条6141，导向板616内设置有用于导向条6141滑动的导向槽。

当对茶蓬面的嫩叶进行切割时，第五电机611驱动第一齿轮612转动，第一齿轮612带动第一齿条613运动，第一齿条613带动活动刀片614在导向板616和固定刀片615之间滑动，第五电机611驱动活动刀片614往复运动，活动刀片614和固定刀片615之间相互配合，将茶蓬面上的嫩叶进行切割，随后嫩叶通过暂存盒62的进料口621进入暂存盒62内。

顶板41顶面安装有支撑杆21，支撑杆21顶端连接有横杆22，深度相机2安装于横杆22远离支撑杆21的端部，深度相机2位于茶蓬面的上方。

对图像进行滤波处理过滤掉噪音点。对比提取不同彩色分量，嫩梢与杂质对比度，结果得知在S彩色空间，嫩梢与杂质对比度最明显。使用OTSU算法对嫩梢像素区域进行提取，从提取结果发现，存在少量杂质，杂质灰度值处在嫩梢灰度值与OTSU获取阈值之间。为提高提取精度对大量图片使用手动阈值法获取最佳阈值并与自动阈值法获取阈值进行对比，发现最佳阈值灰度值应大于自动阈值灰度值30左右，后以此阈值提取嫩梢且准确率达到90.6%左右。提取图像中存在少量空洞与毛刺，面积较小，通过对比形态学去噪方式与连通域阈值法，确定连通域阈值法去除噪音不仅效果更佳且不改变嫩梢像素形状，效果更佳。

为获取茶蓬面最佳采摘平面高度，需使用深度相机2获取茶蓬面所有嫩梢采摘点深度信息，根据嫩梢生长特性可知，嫩梢采摘点位于嫩梢一芽一叶下方50mm处，因此将图像上连通域划分为多个嫩梢像素连通域，并对每个嫩梢一芽一叶交点位置进行提取。通过观察与分析可知，嫩梢一芽一叶交点处于连通域中心位置，为防止硬件获取单个点深度信息不精准产生误差，将嫩梢一芽一叶领域像素点进行提取。深度相机2获取嫩梢一芽一叶领域深度信息，并过滤噪音点以精准获取与嫩梢之间深度信息，通过观察与发现可知，采摘区域嫩梢大多长势平均，少部分嫩梢过矮与过高，长势过高与过矮的嫩梢会对最佳采摘平面定位造成影响。为精准定位最佳采摘平面高度，还需进一步对深度信息进行分析，将所有嫩梢一芽一叶深度信息排序，去除前10%、后10%深度信息，以去除过高、过矮嫩梢深度信息，随后对剩余深度信息进行加权平均数处理，以获取结果向下偏移50mm处为最佳采摘平面位置。

本申请实施例一种小型单履带自走式采茶机的实施原理为：当在对茶蓬面上嫩叶进行采摘时，底座1通过履带11在茶垄之间行走，深度相机2位于茶蓬面上方，深度相机2对茶蓬面上的嫩叶进行拍照，串联机械臂5移动暂存盒62和往复式切割刀61对茶蓬面上嫩叶进行切割，切割后的嫩叶从进料口621进入暂存盒62内，串联机械臂5再驱动暂存盒62移动至收集盒3上方，串联机械臂5将暂存盒62进行倾斜，使茶叶掉落至收集盒3内，便完成对茶蓬面的嫩叶进行采摘；采茶机继续向前移动，深度相机2继续拍摄，串联机械臂5驱动往复式切割刀61继续切割茶叶。

实施例2

本申请实施例公开一种小型单履带自走式采茶机，与实施例1不同之处在于，参照图4-10，底座1顶面连接有第一导轨81和第二导轨82，第一导轨81和第二导轨82竖直设置，第一导轨81设置有两个，第二导轨82也设置有两个，两个第一导轨81位于底座1的一侧且靠近往复式切割刀61，两个第二导轨82位于底座1的另一侧，两个第一导轨81与两个第二导轨82一一对齐；收集盒3位于第一导轨81和第二导轨82之间且收集盒3设置有多个，在本申请实施例中收集盒3设置有四个，收集盒3靠近第一导轨81的侧面连接有两个第一T型块31，收集盒3靠近第二导轨82的侧面连接有两个第二T型块32；第一导轨81的侧面设置有与第一T型块31相互配合的第一T型槽811，第二导轨82的侧面设置有与第二T型块32相互配合的第二T型槽821；第一导轨81顶部侧面设置有用于第一T型块31进入的第一进入口812，第一导轨81底部侧面设置有用于第一T型块31出去的第一出去口813；第二导轨82底部侧面设置有用于第二T型块32进入的第二进入口822，第二导轨82顶部侧面设置有用于第二T型块32出去的第二出去口823；底座1顶面安装有用于驱动收集盒3在第一导轨81和第二导轨82之间运动的驱动机构9。

暂存盒62向第一导轨81顶部的收集盒3内倾倒嫩叶，在第一导轨81顶部的收集盒3内嫩叶收集满时；驱动机构9驱动第一导轨81底部的收集盒3向第二导轨82运动，第一T型块31从第一出去口813滑出，第二T型块32从第二进入口822进入到第二导向槽内；驱动机构9驱动在第一导轨81顶部的收集盒3向下运动，第一T型块31在第一T型槽811内滑动；驱动机构9驱动第二导轨82顶部的收集盒3向第一导轨81运动，第二T型块32从第二出去口823滑出，第一T型块31从第一进入口812滑动至第一T型槽811内；驱动机构9驱动第二导轨82上的收集盒3向上运动，通过驱动机构9驱动四个收集盒3循环运动，使四个收集盒3均装满嫩叶，无需多次去更换收集盒3。

底座1顶面固定连接有两个第一支撑台83，两个第一支撑台83分别位于收集盒3的两侧，收集盒3底面贴合于第一支撑台83顶面，第一支撑台83顶面连接有限位板831，限位板831贴合于收集盒3的端面；在收集盒3从第一导轨81向第二导轨82运动时，收集盒3在第一支撑台83顶面滑动，两个限位板831限制收集盒3在第一支撑台83顶面滑动。

收集盒3的两端均设置有U型板84，U型板84的一端连接于其中一个第一导轨81的侧面，另一U型板84的一端连接于另一第一导轨81的侧面，U型板84的另一端连接于其中一个第二导轨82的侧面，另一U型板84的另一端连接于另一第二导轨82的侧面，U型板84侧面贴合于收集盒3的端面，U型板84侧面连接有第二支撑台841，第二支撑台841位于两个相邻收集盒3之间，第二支撑台841顶面与第二导轨82顶部的收集盒3底面齐平；第二导轨82顶部的收集盒3向第一导轨81运动时，收集盒3滑动至第二支撑台841顶面，在收集盒3的第一T型块31滑动至第一T型槽811内，收集盒3脱离第二支撑台841。

驱动机构9包括限位组件91、底部横向移动组件92、竖直升降组件93和顶部横向移动组件94；限位组件91安装于第一导轨81上，限位组件91用于限制收集盒3位于第一导轨81顶部；底部横向移动组件92安装于底座1顶面，底部横向移动组件92用于驱动第一导轨81底部的收集盒3移动第二导轨82；竖直升降组件93安装于底座1顶面，竖直升降组件93用于驱动第二导轨82底部的收集盒3向上运动；顶部横向移动组件94安装于底座1顶面且位于收集盒3上方，顶部横向移动组件94用于驱动第二导轨82顶部的收集盒3移动至第一导轨81顶部。

限位组件91包括第六电机911、第二齿轮912、第二齿条913、第一驱动源和插板914；两个第一导轨81之间连接有第三支撑板85，第六电机911安装于第三支撑板85顶面，第二齿轮912同轴连接于第六电机911的输出轴；插板914设置有两个，两个插板914分别插接于两个第一导轨81相互靠近的侧面，插板914插入第一T型槽811内，第一T型块31底面贴合于插板914的顶面；第二齿条913设置有两个，两个第二齿条913分别连接于两个插板914相互靠近的侧面，两个第二齿条913与齿轮啮合，两个第二齿条913分别位于第二齿轮912的两侧。

插板914插入到第一T型槽811内，第一T型块31在第一T型槽811内滑动，第一T型块31滑动至插板914顶面时，收集盒3被限制在第一导轨81的顶部；当需要第一导轨81顶部的收集盒3向下运动时，第六电机911驱动第二齿轮912转动，第二齿轮912带动两个第二齿条913运动，两个第二齿条913带动两个插板914相互靠近，直至插板914脱离第一T型块31的底面，此时收集盒3通过第一T型块31在第一导轨81内向下滑动。

两个第一T型槽811内均设置有缓冲弹簧814，缓冲弹簧814的一端插入底座1顶面，弹簧的另一端连接有缓冲板815，缓冲板815滑动于第一T型槽811内，第一T型块31底面压紧于缓冲板815顶面；在收集盒3从第一导轨81顶部向第一导轨81底部滑动时，收集盒3的第一T型块31接触到缓冲板815，缓冲板815压缩缓冲弹簧814，使收集盒3缓慢落下，减少碰撞。

底部横向移动组件92包括第七电机921、第三丝杠922、第二直线导轨923、第一滑座924、第一安装盒925和第一推块926；第七电机921安装于底座1顶面，第二直线导轨923安装于底座1顶面，第二直线导轨923长度方向与底座1行进方向相垂直；第三丝杠922一端固定连接于第七电机921的输出轴，第三丝杠922转动连接于底座1顶面，第一滑座924穿设于第三丝杠922上且螺纹传动，第一滑座924连接于第一直线导轨511的滑块顶面；第一安装盒925安装于第一滑座924顶面，第一推块926底端通过转轴转动连接于第一安装盒925内壁，第一推块926贴合于第一安装盒925靠近执行器6端部内壁，第一推块926顶面呈倾斜面且第一推块926倾斜面朝向执行器6；第一安装盒925内设置有弯折90°的第一弹性板9251，第一弹性板9251一端连接于第一推块926的侧面，第一弹性板9251另一端连接于第一安装盒925的底面。

当需要将第一导轨81底部的收集盒3移动至第二导轨82处，第七电机921驱动第三丝杠922转动，第三丝杠922带动第一滑座924在第二直线导轨923上滑动，第一滑座924带动第一安装盒925运动，第一安装盒925向第一导轨81运动，第一推块926倾斜面接触到收集盒3，收集盒3反压第一推块926，第一推块926压缩第一弹性板9251，第一推块926收进第一安装盒925内，第一推块926在收集盒3底面滑动，在第一推块926越过收集盒3时，第一推块926在第一弹性板9251作用下弹出第一安装盒925外；第七电机921反向驱动第三丝杠922，使第一推块926贴合于收集盒3侧面，第一推块926推动收集盒3移动，使收集盒3的第二T型块32进入到第二T型槽821内。

竖直升降组件93包括第八电机931、第四丝杠932、第二滑座933、提升板934、提升块935和制约板936；第八电机931安装于底座1顶面，第四丝杠932底端连接于第八电机931的输出轴，第四丝杠932位于收集盒3的侧面，第四丝杠932位于第一导轨81和第二导轨82之间，第二滑座933套设于第四丝杠932上且螺纹传动，底座1顶面连接有两个导向杆937，两个导向杆937穿过第二滑座933；提升板934连接于第二滑座933内，提升板934竖直设置；提升块935设置有两个，其中一个提升块935通过转轴转动连接于提升板934底部侧面，另一个提升块935通过转轴转动连接于提升板934的顶部侧面；两个提升块935一端分别位于两个收集盒3的底面，提升块935位于收集盒3底面的端面呈倾斜面，提升块935的倾斜面朝下；提升板934靠近提升块935的侧面连接有两个限位块9341，两个限位块9341分别贴合于两个提升块935的底面；提升板934靠近提升块935的侧面连接有两个限位柱9342，两个限位柱9342分别位于两个提升块935的上方；每个收集盒3靠近第二T型块32的底面连接有第一挡块938，提升块935位于收集盒3端部的顶面连接有第二挡块939，第二挡块939贴合于第一挡块938靠近执行器6的侧面；制约板936设置有四个，每个第二T型槽821内均安装有两个制约板936且上下设置，制约板936通过转轴转动连接于第二T型槽821内，第二T型槽821内壁设置有用于制约板936收纳的收纳槽824，在制约板936水平时，制约板936底面贴合于收纳槽824的底面，收纳槽824顶部内壁连接有第二弹性板825的一端，同一第二导轨82内的两个制约板936分别贴合于两个收集盒3的底面。

再将第二导轨82底部的收集盒3向上提升时，第八电机931驱动第四丝杠932转动，第四丝杠932带动第二滑座933下降，第二滑座933带动提升板934下降，提升板934带动两个提升块935下降，两个提升块935的倾斜面接触到收集盒3顶部，收集盒3挤压提升块935，使提升块935向上转动，提升块935滑动于收集盒3侧面，直至提升块935越过收集盒3，提升块935在自身重力下，提升块935向下转动至收集盒3底面，提升块935贴合于限位块9341顶面；在反向驱动第四丝杠932转动，提升板934上升，提升块935也上升，提升块935贴合于第一挡块938底面，第二挡块939贴合于收集盒3底面，将收集盒3向上提起；当第二T型块32顶部接触到制约板936时，第二T型块32挤压制约板936，制约板936向上翻转进入到收纳槽824内并压缩第二弹性板825，当第二T型块32越过制约板936，制约板936在第二弹性板825作用下复位，制约板936位于第二T型块32下方；当提升块935再向下运动时，第二T型块32贴合于制约板936的顶面，此时位于顶部的收集盒3的第一T型块31对准第二出去口823。

顶部横向移动组件94包括第九电机941、第五丝杠942、第三直线导轨943、第三滑座944、第二安装盒945和第二推块946；底座1顶面安装有立板947，立板947顶端向收集盒3上方弯折90°，立板947的顶端顶面安装有安装板948，安装板948长度方向与底座1行进方向相垂直；第九电机941安装于立板947顶面，第三直线导轨943安装于立板947顶面，第三直线导轨943沿安装板948长度方向设置；第五丝杠942一端固定连接于第九电机941的输出轴，第五丝杠942转动连接于安装板948顶面，第三滑座944穿设于第五丝杠942上且螺纹传动，第三滑座944连接于第三直线导轨943的滑块顶面，第三滑座944一侧面连接有连板9441，立板947远离第三滑座944的一端竖直朝下；第二安装盒945安装于连板9441的底面，第二推块946顶端通过转轴转动连接于第二安装盒945内壁，第二推块946贴合于第二安装盒945远离执行器6端部内壁，第二推块946底面呈倾斜面且第二推块946倾斜面朝向背离执行器6；第二推块946靠近执行器6侧面底端连接定位板9461，收集盒3靠近执行器6的侧板上设置有用于定位板9461插入的定位孔33。

当需要将第二导轨82顶部的收集盒3移动至第一导轨81顶部时，第九电机941驱动第五丝杠942转动，第五丝杠942驱动第三滑座944在第三直线导轨943上滑动，第三滑座944通过连板9441带动第二安装盒945向第二导轨82移动，第二推块946倾斜面接触到收集盒3顶部，收集盒3挤压第二推块946，使第二推块946收入第二安装盒945内，直至第二推块946越过收集盒3靠近执行器6的侧板，第二推块946在自身重力作用下，第二推块946转动出第二安装盒945外；再反向驱动第五丝杠942转动，使第二推块946向第一导轨81移动，定位板9461插入到定位孔33内，同时第二推块946推动收集盒3第一导轨81移动，收集盒3滑动至第二支撑台841顶面，直至收集盒3的第一T型块31进入到第一T型槽811内，此时收集盒3越过第二支撑台841，解除定位板9461插入定位孔33，收集盒3在自身重力作用下下滑至第一T型槽811内，直至第一型块与插板914接触。

本申请实施例一种小型单履带自走式采茶机的实施原理为：暂存盒62向第一导轨81顶部的收集盒3内倾倒嫩叶，在第一导轨81顶部的收集盒3内嫩叶收集满时；驱动机构9驱动第一导轨81底部的收集盒3向第二导轨82运动，第一T型块31从第一出去口813滑出，第二T型块32从第二进入口822进入到第二导向槽内；驱动机构9驱动在第一导轨81顶部的收集盒3向下运动，第一T型块31在第一T型槽811内滑动；驱动机构9驱动第二导轨82顶部的收集盒3向第一导轨81运动，第二T型块32从第二出去口823滑出，第一T型块31从第一进入口812滑动至第一T型槽811内；驱动机构9驱动第二导轨82上的收集盒3向上运动，通过驱动机构9驱动四个收集盒3循环运动，使四个收集盒3均装满嫩叶，无需多次去更换收集盒3。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型单履带自走式采茶机，其特征在于：包括底座(1)、履带(11)、收集盒(3)、安装平台(4)、串联机械臂(5)、执行器(6)和深度相机(2)；履带(11)安装于底座(1)底面；安装平台(4)安装于底座(1)顶面，串联机械臂(5)安装于安装平台(4)顶面；执行器(6)包括往复式切割刀(61)和暂存盒(62)，暂存盒(62)安装于串联机械臂(5)的端部，暂存盒(62)侧面设置有进料口(621)，往复式切割刀(61)安装于暂存盒(62)的底面并靠近进料口(621)，往复式切割刀(61)用于将茶蓬面的茶叶进行切割；深度相机(2)安装于安装平台(4)的顶面，深度相机(2)用于拍摄茶蓬面；收集盒(3)安装于底座(1)的顶面，收集盒(3)用于收集执行器(6)采摘下来的茶叶。

2.根据权利要求1所述的一种小型单履带自走式采茶机，其特征在于，茶蓬面最佳采摘平面高度的确认方法包括以下步骤：

深度相机(2)识别茶蓬面的茶嫩梢；

深度相机(2)获取茶蓬面所有茶嫩梢深度信息；

提取每个茶嫩梢一芽一叶领域像素点；

过滤茶非嫩梢噪音点以获取茶嫩梢一芽一叶的深度信息；

将所有嫩梢一芽一叶深度信息排序，去除前10%、后10%深度信息，以去除过高、过矮嫩梢深度信息；

随后对剩余深度信息进行加权平均数处理，以获取结果向下偏移50mm处为最佳采摘平面位置。

3.根据权利要求1所述的一种小型单履带自走式采茶机，其特征在于：安装平台(4)包括顶板(41)、立杆(42)、滑杆(43)和第一升降机构(44)，滑杆(43)设置有多个，多个滑杆(43)固定连接于顶板(41)的底面；立杆(42)设置有多个，多个滑杆(43)分别滑动于多个立杆(42)内，立杆(42)远离顶板(41)的一端连接于底座(1)的顶面；第一升降机构(44)安装于立杆(42)上，第一升降机构(44)用于驱动顶板(41)升降。

4.根据权利要求1所述的一种小型单履带自走式采茶机，其特征在于：串联机械臂(5)包括立管(51)、第一机械臂(52)、第二机械臂(53)、第三机械臂(54)和第二升降机构(55)，立管(51)安装于顶板(41)的顶面；立管(51)靠近收集盒(3)的一侧面设置有开口，第一机械臂(52)一端位于立管(51)内，第一机械臂(52)另一端伸出开口外，第一机械臂(52)的端部滑动连接于立管(51)内；第二机械臂(53)的一端转动连接于第一机械臂(52)端部的底面；第三机械臂(54)一端转动连接于第二机械臂(53)远离第一机械臂(52)端部的底面；执行器(6)安装于第三机械臂(54)远离第二机械臂(53)的端部；第二升降机构(55)用于驱动第一机械臂(52)在立管(51)内升降。

5.根据权利要求4所述的一种小型单履带自走式采茶机，其特征在于：第三机械臂(54)远离第二机械臂(53)端部的底面安装有第三电机(71)，第三电机(71)的输出轴沿第三机械臂(54)长度方向设置；第三电机(71)的输出轴连接有安装架(72)，安装架(72)内安装有第四电机(73)，第四电机(73)的输出轴与第三电机(71)的输出轴相垂直，第四电机(73)的输出轴连接有第一连接板(74)，第一连接板(74)底面连接有第二连接板(75)，第二连接板(75)侧面连接于暂存箱的端面。

6.根据权利要求1所述的一种小型单履带自走式采茶机，其特征在于：往复式切割刀(61)包括第五电机(611)、第一齿轮(612)、第一齿条(613)、活动刀片(614)、固定刀片(615)和导向板(616)，第五电机(611)安装于第一连接板(74)顶面，第五电机(611)的输出轴穿过第二连接板(75)底面，第一齿轮(612)同轴连接于第五电机(611)的输出轴端部且位于第二连接板(75)的底面，第一齿条(613)滑动连接于第二连接板(75)的底面，第一齿条(613)与第一齿轮(612)啮合；活动刀片(614)一端固定连接于第一齿条(613)背离齿牙的侧面，活动刀片(614)顶面贴合于暂存盒(62)的底面，固定刀片(615)连接于暂存盒(62)的进料口(621)端面，固定刀片(615)底面贴合于活动刀片(614)的顶面；导向板(616)贴合于活动刀片(614)的底面，导向板(616)远离活动刀片(614)刀口的一侧边弯折固定连接于暂存盒(62)的底面。

7.根据权利要求1所述的一种小型单履带自走式采茶机，其特征在于：底座(1)顶面连接有第一导轨(81)和第二导轨(82)，第一导轨(81)和第二导轨(82)竖直设置，第一导轨(81)设置有两个，第二导轨(82)也设置有两个，两个第一导轨(81)位于底座(1)的一侧且靠近往复式切割刀(61)，两个第二导轨(82)位于底座(1)的另一侧，两个第一导轨(81)与两个第二导轨(82)一一对齐；收集盒(3)位于第一导轨(81)和第二导轨(82)之间且收集盒(3)设置有多个，收集盒(3)靠近第一导轨(81)的侧面连接有两个第一T型块(31)，收集盒(3)靠近第二导轨(82)的侧面连接有两个第二T型块(32)；第一导轨(81)的侧面设置有与第一T型块(31)相互配合的第一T型槽(811)，第二导轨(82)的侧面设置有与第二T型块(32)相互配合的第二T型槽(821)。

8.根据权利要求7所述的一种小型单履带自走式采茶机，其特征在于：第一导轨(81)顶部侧面设置有用于第一T型块(31)进入的第一进入口(812)，第一导轨(81)底部侧面设置有用于第一T型块(31)出去的第一出去口(813)；第二导轨(82)底部侧面设置有用于第二T型块(32)进入的第二进入口(822)，第二导轨(82)顶部侧面设置有用于第二T型块(32)出去的第二出去口(823)；底座(1)顶面安装有用于驱动收集盒(3)在第一导轨(81)和第二导轨(82)之间运动的驱动机构(9)。

9.根据权利要求8所述的一种小型单履带自走式采茶机，其特征在于：底座(1)顶面固定连接有两个第一支撑台(83)，两个第一支撑台(83)分别位于收集盒(3)的两侧，收集盒(3)底面贴合于第一支撑台(83)顶面，第一支撑台(83)顶面连接有限位板(831)，限位板(831)贴合于收集盒(3)的端面；收集盒(3)的两端均设置有U型板(84)，U型板(84)的一端连接于其中一个第一导轨(81)的侧面，另一U型板(84)的一端连接于另一第一导轨(81)的侧面，U型板(84)的另一端连接于其中一个第二导轨(82)的侧面，另一U型板(84)的另一端连接于另一第二导轨(82)的侧面，U型板(84)侧面贴合于收集盒(3)的端面，U型板(84)侧面连接有第二支撑台(841)，第二支撑台(841)位于两个相邻收集盒(3)之间，第二支撑台(841)顶面与第二导轨(82)顶部的收集盒(3)底面齐平。

10.根据权利要求1所述的一种小型单履带自走式采茶机，其特征在于：驱动机构(9)包括限位组件(91)、底部横向移动组件(92)、竖直升降组件(93)和顶部横向移动组件(94)；限位组件(91)安装于第一导轨(81)上，限位组件(91)用于限制收集盒(3)位于第一导轨(81)顶部；底部横向移动组件(92)安装于底座(1)顶面，底部横向移动组件(92)用于驱动第一导轨(81)底部的收集盒(3)移动第二导轨(82)；竖直升降组件(93)安装于底座(1)顶面，竖直升降组件(93)用于驱动第二导轨(82)底部的收集盒(3)向上运动；顶部横向移动组件(94)安装于底座(1)顶面且位于收集盒(3)上方，顶部横向移动组件(94)用于驱动第二导轨(82)顶部的收集盒(3)移动至第一导轨(81)顶部。