CN117958035A - 一种茶叶采摘方法及茶叶采摘机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农业设备，目的是提供一种茶叶采摘方法及茶叶采摘机其，该茶叶采摘方法及采摘机具有采摘品质高、工作效率高等特点。技术方案是一种茶叶采摘方法，以如下方式进行：(1)设计一与茶垄间距相适合的行走机构，带动茶叶采摘机沿着茶垄间小道移动；(2)茶叶采摘机配设一水平布置的筛盘，筛盘上布设多个切割口；(3)每个切割口的上部布置有电机带动的切割刀，用于对伸出切割口的茶树枝叶进行切割；(4)每个切割口内设置有传感器，用于探知切割口是否有茶树枝叶伸入；(5)筛盘上还设置有使筛盘倾斜的倾倒机构，使得倾斜筛盘上的被切割茶叶在重力作用下滑向筛盘一侧的收集筐中，从而进行收集。

Description

一种茶叶采摘方法及茶叶采摘机

技术领域

本发明涉及一种农业设备，具体是茶叶采摘方法及茶叶采摘机。

背景技术

茶叶饮品在世界范围内广受各国人民喜爱，久食之有清心醒目提神之功效。现有的茶叶采摘方式主要分为人工采摘和机器材采摘，随着国民对茶叶需求的不断加大，依靠人工采摘显然已经不能满足茶叶的生产需求，并且人工是通过扯断的方式进行采摘，增加了茶叶的损坏率，导致采摘耗时耗力且不能保证茶叶的质量。使用机器采摘能够减少劳动力，降低生产成本，提高经济效益。机器采摘又分为整机式采摘和手持式采摘两种，手持式采摘虽然轻巧便捷，基本上可以满足茶叶采摘的要求，但是在使用过程中需要人手手持，还是会耗费大量人工，提高了人工成本，而且手持采摘又要考虑到茶叶的收集情况，采摘效率相对较低。整机采摘虽然较人工采摘效率高，但采摘方式还是较为传统，不具备选择性采摘。

CN212573590U公开了一种茶叶采摘机械手，其在采摘茶叶的过程中可以对茶叶进行收集，在对茶叶进行夹持时，可以保证茶叶在整个过程中不会掉落，便于茶叶的采摘与收集，避免茶叶的浪费。其不足在于，由于茶叶采摘装置为手持式，因此还会耗费人力，不能实现完全自动化采摘，并且由于其每次只能采摘下少许茶叶，采摘效率不高。CN115669368A公开了一种茶叶采摘装置，其整个机械装置采用两指臂采摘，第一指臂固定茶叶的位置，第二指臂模仿人的手指将茶叶摘下，并且将采摘的茶叶放入收集装置中，其不足之处在于采摘过程比较繁琐，因此导致采摘效率较低。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景中的不足，提供一种茶叶采摘方法及茶叶采摘机其，该茶叶采摘方法及采摘机具有采摘品质高、工作效率高等特点。

本发明提供的技术方案是：

一种茶叶采摘方法，以如下方式进行：

(1)设计一与茶垄间距相适合的行走机构，带动茶叶采摘机沿着茶垄间小道移动；并在每行走一段距离后停下，进行茶叶切割采摘；

(2)茶叶采摘机配设一水平布置的筛盘，筛盘上布设多个切割口；当茶叶采摘机停下时，一升降机构带动筛盘在茶垄的顶部上下运动，使得茶树的枝叶能够在筛盘的运动中随机进入切割口并且由下而上从切割口伸出；

(3)每个切割口的上部布置有电机带动的切割刀，用于对伸出切割口的茶树枝叶进行切割；切割后的切割刀同时封闭切割口，防止切割下的茶叶掉落进切割口；

(4)每个切割口内设置有传感器，用于探知切割口是否有茶树枝叶伸入；如有茶树枝叶伸入，则在设定时间内通知电机启动切割刀进行切割，以控制所切割的茶树枝叶长度；

(5)筛盘上还设置有使筛盘倾斜的倾倒机构，使得倾斜筛盘上的被切割茶叶在重力作用下滑向筛盘一侧的收集筐中，从而进行收集。

所述切割刀背向收集箱的一侧周边竖直设置有一个弧形挡板，以围挡住切割下的茶叶，以避免影响相邻切割口的作业。

一种茶叶采摘机，其特征在于：该采摘机包括水平布设在机架顶部以对茶叶进行切割的切割机构、托持并且上下移动所述切割机构从而实现茶叶切割的升降机构、倾斜所述切割机构以收集已切割茶叶的倾倒机构以及带动茶叶采摘机移动的行走机构。

所述行走机构包括安装在机架的左右两侧底端的两个底盘，底盘上分别安装着用于行走的履带、用于对履带运动导向的引导轮、用于驱动履带运动的驱动轮、用于支撑采茶机重量的支重轮，用于防止履带下垂量过大的托链轮；所述引导轮、驱动轮、支重轮、托链轮均与所述履带内侧面啮合。

所述升降机构中，支撑架水平布置且左右两侧分别开设有槽口，机架左右两侧对称设置着由第一交叉杆与第二交叉杆铰接而成以托持支撑架的两个剪刀叉，第一交叉杆的顶端与支撑架铰接而第二交叉杆的顶端通过第一滑轮可移动地定位在所述槽口中，第二交叉杆的底端与机架铰接而第一交叉杆的底端则通过移动部件可水平移动地定位在机架上，另有一安装在机架上的第一气缸施力于所述移动部件，从而实现支撑架的上下移动。

所述机架的长度方向一侧开设有水平布置的滑槽，所述移动部件上铰接有可与所述滑槽滑动配合的两个滑轮，所述第一气缸的缸体安装在机架上而第一气缸的第一活塞杆则与所述移动部件铰接以驱动该移动部件。

所述切割机构中，筛盘表面设置有垂直于茶机运动方向的若干排滑槽，滑槽上开设有多个茶叶切割口，茶叶切割口内侧固定有识别茶叶是否进入的传感器；茶叶切割口上方设有可绕竖直轴线转动的切割刀片以及通过齿轮组驱动该切割刀片的旋转电机。

所述齿轮组包括连接在切割刀片一端的大齿轮以及安装在旋转电机电机轴上的小齿轮；

所述切割刀片的刀片面积大于切割口。

所述筛盘的左右方向一侧通过水平且平行于茶机运动方向的布置的转轴铰接在所述支撑架上；所述第二气缸垂直于茶叶采摘机运动方向布置并且与所述支撑架的一侧铰接，所述第二气缸的第二活塞杆一端与所述筛盘左右方向的另一侧铰接，从而通过第二活塞杆的伸缩就能实现筛盘的倾斜进而将茶叶倒入收集筐。

所述筛盘的下方还设置有振动器；所述收集筐固定在所述机架上且与转轴平行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、由于采用多个茶叶切割口同时上下运动、随机“盲摘”的方式，因而相对于现有的机械采摘，茶叶采摘效率(尤其对顶部平整茶垄的采摘效率)显著得到提高；同时通过传感器探知茶树枝叶伸入茶叶切割口的时间长度来控制所切割的茶叶长度，从而保证了所采集的茶叶质量。

2、该茶叶采摘机的筛盘上阵列有多个茶叶切割口，每次筛盘的上下运动可以同时进行批量采摘，使得茶叶采摘更加高效；且筛盘下方还设置有振荡器，倾倒过程中振动器使筛盘产生抖动从而能将剪切下的茶叶全部倒入收集筐内。

3、该茶叶采摘机的切割刀片采用弧形结构，使得刀片在切割过程中可以封闭圆形切割孔，不会使收集的茶叶从小孔中掉落。

4、该茶叶采摘机结构新颖，整机集升降与转动于一体，在行走过程中筛盘通过升降机构进行上下移动，在转动过程中筛盘通过倾倒机构进行旋转将剪切好的茶叶倒入收集筐内，采摘效率高，且节省人力，可以很好地完成茶叶的采摘及收集工作，实现茶叶的高效采收。

5、该茶叶采摘机的行走机构采用履带式结构，采用履带驱动可以适应各种复杂的地形环境，并且增大了在松软泥泞地面的通过能力，同时履带上所附着的花纹又能牢牢地抓住地面不至于滑转，使茶叶采摘机工作时更加稳定。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明在茶垄作业时的位置示意图。

图3是本发明中行走机构的结构示意图。

图4是本发明中升降机构的结构示意图。

图5是本发明中倾倒机构的结构示意图。

图6是本发明中倾倒机构的工作状态示意图。

图7是本发明中的切割刀片的放大结构示意图。

图8是本发明中的切割刀片的工作原理图。

附图标记：行走机构1、升降机构2、倾倒机构3、切割机构4、机架5、履带6、引导轮7、驱动轮8、支重轮9、托链轮10、收集筐11、筛盘12、传感器13、保护盖14、旋转电机15、大齿轮17、切割刀片18、切割口19、铰接轴20、第一滑轮21、第二滑轮22、第三滑轮23、第一交叉杆24、第二交叉杆25、第一气缸26、第一活塞杆27、移动部件28、底盘29、支撑架30、转轴31、第二气缸32、第二活塞杆33、振动器34。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

图1所示的茶叶采摘机，包括行走机构1、升降机构2、倾倒机构3、切割机构4。所述行走机构1用于茶叶采摘机在茶垄之间的移动，所述升降机构2用于筛盘的上下移动从而带动所述切割机构4采摘茶垄上的茶叶，所述倾倒机构3用于筛盘的转动，从而汇总收集筛盘上所采摘的茶叶。

所述行走机构1包括机架5、履带6、引导轮7、驱动轮8、支重轮9、托链轮10、收集筐11。所述机架5形成一门形通道，门形通道的宽度与茶垄的宽度相适应；机架的左右两侧(垂直于茶叶采摘机前进方向的两侧)底端分别固定有底盘29，两个履带6分别配设在两侧的底盘上，可减小对地面的压强，使采茶机可以在松软的茶垄间小道上平稳工作。所述引导轮7置于每个履带内侧且由底盘支撑，与张紧装置(图中省略)一起，可使履带保持一定的张紧度，并缓和前进时道路传来的冲击力，减小机身的振动。所述驱动轮8安装在底盘上，驱动轮上的齿轮与所述履带啮合，通过动力源(优选燃油发动机)提供驱动力，从而推动履带向前运动。所述支重轮9也由底盘支撑，且与履带滚动配合，用来支撑采茶机的重量，同时防止履带横向滑脱。所述托链轮10也由底盘支撑且置于所述履带内侧上方，用于托持履带，防止履带下垂量过大，以减少履带在运动过程中的震跳现象，并防止履带侧向滑落。显然，履带式行走机构为成熟技术。

所述升降机构2包括铰接轴20、第一滑轮21、第二滑轮22、第三滑轮23、第一交叉杆24、第二交叉杆25、第一气缸26、第一活塞杆27、移动部件28、支撑架30。其中水平布置的支撑架30由分别位于机架左右两侧的两个剪刀叉托持，支撑架的左右两侧分别开设有沿茶叶采摘机运动方向布置的槽口；每个剪刀叉中的第一交叉杆24的中间部位与第二交叉杆25的中间部位均通过一中间铰轴进行铰接。所述第一交叉杆24的顶端与所述支撑架一端通过铰接轴20转动连接(即铰接；以下同)，底端则与所述移动部件28通过铰轴转动连接；所述第二交叉杆25的顶端通过铰轴与所述第一滑轮21转动连接，底端通过铰轴与所述机架5转动连接，所述第一滑轮可沿着所述槽口水平移动；所述第一气缸26与所述机架固定连接，第一气缸的第一活塞杆27端部与移动部件28铰接；所述机架的长度方向(即茶叶采摘机前进方向)一侧开设有水平布置的滑槽，所述移动部件28下方设置有第二滑轮22和第三滑轮23；所述第二滑轮和第三滑轮可在第一活塞杆27的驱动下沿着所述的滑槽水平移动，从而在移动过程中实现支撑架30的上下升降。支撑架30上部水平设置有筛盘12，从而带动了筛盘12的上下移动。

所述切割机构4包括筛盘12、对射型光电传感器13、保护盖14、旋转电机15、小齿轮、大齿轮17、切割刀片18、切割口19。所述筛盘12置于支撑架30上方，所述筛盘12表面设置有垂直于茶叶采摘机运动方向的若干排滑槽，滑槽上开设有若干茶叶切割口19；当筛盘12下降时，茶垄枝头的嫰叶就能进入所述切割口19；所述茶叶切割口19内侧固定有传感器13(优选对射型传感器，包括光电发射器和接收器)，用来识别茶树枝叶是否进入茶叶切割口内，并且通过控制茶树枝叶伸入切割口的时间来决定所切割的茶树枝叶长度。所述对射型光电传感器13上方有保护盖14，用于将切割刀片18与对射型光电传感器13分隔开来，所述茶叶切割口19上方设有切割刀片18，所述切割刀片18通过竖直布置的销轴连接在筛盘12上，其一端连接有与转轴同轴布置的大齿轮17，可与旋转电机15电机轴上的小齿轮啮合旋转(旋转电机通过电机架固定在筛盘的上表面)。旋转电机15启动后，所述切割刀片18就能绕销轴摆动，从而对进入切割口19的茶树枝叶进行水平切割，摆动后的切割刀片刚好封住切割口以防止被切割的茶叶掉落进切割口(刀片面积大于切割口)。所述切割刀片18远离大齿轮的一侧周边竖直设置有一个弧形挡板(弧形挡板的凹面朝向滑槽的长度方向)，可以将收集好的茶叶围挡住。在采摘机前进过程中，筛盘12通过升降机构2的上下移动不断使嫰茶叶进入到切割口19内，切割刀片接着进行切割；在完成切割后，通过倾倒机构3带动筛盘12进行摆动而倾斜，将剪切下的茶叶汇集后倒入收集筐11内。

所述倾倒机构3包括转轴31、第二气缸32、第二活塞杆33、振动器34。所述筛盘12的左右方向(垂直于茶机运动方向)一侧通过水平且平行于茶机运动方向的布置的转轴31铰接在所述支撑架30上；所述第二气缸32垂直于茶叶采摘机运动方向布置并且与所述支撑架30垂直于茶机运动方向的一侧铰接(图5中可见铰接点是在支撑架的左侧)，所述第二气缸的第二活塞杆33一端与所述筛盘12左右方向的另一侧铰接(图5中可见铰接点是在筛盘的右侧)，使得所述筛盘12的一侧可绕转轴31旋转；通过第二活塞杆33的伸缩就能实现筛盘12摆动倾斜从而利用重力进行已切割茶叶的倾倒。所述筛盘12的两侧下方还设置有振动器34(优选偏心凸轮振动器)，倾倒过程中通过振动器34使筛盘12产生抖动，从而能够将剪切下的茶叶全部倒入收集筐11内。所述收集筐固定在所述机架上且与转轴31平行，为一水平布置且顶部开口的条形，与筛盘的边沿对应设置，以有效收集剪切下的茶叶。

所述第一气缸、第二气缸分别通过气管连通气泵(图中省略气泵、气管以及相关气动控制部件)。

所述机架上还配设有电池，以供各机构工作所需的电力。

该茶叶采摘机的工作原理是：

采茶机在工作过程中，履带在茶陇间小道移动，由于履带宽度小于茶陇间小道宽度，因此在行走过程中不会使周围的茶陇受到破坏，并且茶陇低于采茶机机架高度，采茶机移动的过程中不会使待采茶陇受到破坏。升降机构工作时，移动部件在第一气缸作用下沿着水平滑槽移动，通过剪刀叉带动支撑架上下移动，从而带动筛盘的上下移动；茶垄中的茶叶在升降机构的作用下相对往上进入筛盘的切割口内部(如图8中的A图所示)，切割口内壁两侧布置的一对对射型光电传感器用来识别茶叶是否进入切割口内(当茶叶进入光线的传输路径时，会遮挡住部分光线，导致接收器收到的光信号弱化或消失)。传感器在检测到信号后，通过控制信号的时间来启动旋转电机以割取相同长度的茶叶。旋转电机驱动弧形刀片旋转(如图8中的B图所示)，随即对伸入孔内的茶叶进行切割，刀片在闭合的时候刚好可以封住切割孔，以防止割下的茶叶从小孔内掉落。完成茶叶的切割后，筛盘在第二气缸作用下进行摆动倾斜(此时没有茶叶进入的切割口也会封住)，同时在筛盘下方振动器的作用下产生抖动，从而将剪切下的茶叶完全倒入收集筐内。整机通过以上操作来实现茶叶的切割与收集工作。

Claims (10)

1.一种茶叶采摘方法，以如下方式进行：

(1)设计一与茶垄间距相适合的行走机构，带动茶叶采摘机沿着茶垄间小道移动；并在每行走一段距离后停下，进行茶叶切割采摘；

(2)茶叶采摘机配设一水平布置的筛盘，筛盘上布设多个切割口；一升降机构带动筛盘在茶垄的顶部上下运动，使得茶树的枝叶能够在筛盘的运动中随机进入切割口并且由下而上从切割口伸出；

(3)每个切割口的上部布置有电机带动的切割刀，用于对伸出切割口的茶树枝叶进行切割；切割后的切割刀同时封闭切割口，防止切割下的茶叶掉落进切割口；

(4)每个切割口内设置有传感器，用于探知切割口是否有茶树枝叶伸入；如有茶树枝叶伸入，则在设定时间内通知电机启动切割刀进行切割，以控制所切割的茶树枝叶长度；

(5)筛盘上还设置有使筛盘倾斜的倾倒机构，使得倾斜筛盘上的被切割茶叶在重力作用下滑向筛盘一侧的收集筐中，从而进行收集。

2.根据权利要求1所述的茶叶采摘方法，其特征在于：所述切割刀背向收集箱的一侧周边竖直设置有一个弧形挡板，以围挡住切割下的茶叶，以避免影响相邻切割口的作业。

3.一种茶叶采摘机，其特征在于：该采摘机包括水平布设在机架顶部以对茶叶进行切割的切割机构(4)、托持并且上下移动所述切割机构从而实现茶叶切割的升降机构(2)、倾斜所述切割机构以收集已切割茶叶的倾倒机构(3)以及带动茶叶采摘机整机移动的行走机构(1)。

4.根据权利要求3所述的茶叶采摘机，其特征在于：所述行走机构(1)包括安装在机架(5)左右两侧底端的两个底盘(29)，底盘上分别安装着用于行走的履带(6)、用于驱动履带向前运动的驱动轮(8)、用于对履带运动导向的引导轮(7)、用于支撑采茶机重量的支重轮(9)以及用于防止履带下垂量过大的托链轮(10)；所述引导轮、驱动轮、支重轮、托链轮均与所述履带内侧面啮合。

5.根据权利要求4所述的茶叶采摘机，其特征在于：所述升降机构(2)中，支撑架(30)水平布置且左右两侧分别开设有槽口，机架左右两侧对称设置着由第一交叉杆(24)与第二交叉杆(25)铰接形成以托持支撑架的两个剪刀叉，第一交叉杆的顶端与支撑架铰接而第二交叉杆的顶端通过第一滑轮(21)可移动地定位在所述槽口中，第二交叉杆的底端与机架铰接而第一交叉杆的底端则通过移动部件(28)可水平移动地定位在机架上；另有一安装在机架上的第一气缸(26)施力于所述移动部件，从而实现支撑架的上下移动。

6.根据权利要求5所述的茶叶采摘机，其特征在于：所述机架的长度方向一侧开设有水平布置的滑槽，所述移动部件上铰接有可与所述滑槽滑动配合的两个滑轮，所述第一气缸的缸体安装在机架上而第一气缸的第一活塞杆(27)则与所述移动部件铰接以驱动该移动部件。

7.根据权利要求6所述的茶叶采摘机，其特征在于：所述切割机构(4)中，筛盘(12)表面设置有垂直于茶叶采摘机运动方向的若干排滑槽，滑槽上开设有多个茶叶切割口(19)，茶叶切割口内侧固定有识别茶叶是否进入的传感器(13)；茶叶切割口(19)上方设有可绕竖直轴线转动的切割刀片(18)以及通过齿轮组驱动该切割刀片的旋转电机。

8.根据权利要求7所述的茶叶采摘机，其特征在于：所述齿轮组包括连接在切割刀片一端的大齿轮(17)以及安装在旋转电机(15)电机轴上的小齿轮；所述切割刀片的刀片面积大于切割口。

9.根据权利要求8所述的茶叶采摘机，其特征在于：所述倾倒机构(3)中，所述筛盘(12)的左右方向一侧通过水平且平行于茶机运动方向的布置的转轴(31)铰接在所述支撑架(30)上；所述第二气缸(32)垂直于茶叶采摘机运动方向布置并且与所述支撑架的一侧铰接，所述第二气缸第二活塞杆(33)的一端与所述筛盘左右方向的另一侧铰接，从而通过第二活塞杆的伸缩就能实现筛盘的倾斜进而将茶叶倒入收集筐。

10.根据权利要求9所述的茶叶采摘机，其特征在于：所述筛盘(12)的下方还设置有振动器(34)；所述收集筐固定在所述机架上且与所述转轴平行。