CN211793019U - 一种水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种茶叶修剪收集装置，尤其涉及一种基于接触式导航自走、基于角度倾斜水平高度自调节的茶叶修剪收集装置。该装置采用接触式导航，实现茶园田间沿茶陇自走，具有结构简单，误差小，精度高的特点。同时，借助角度倾斜传感器，实现割刀水平调节，而且，借助激光传感器，实现割刀高度调节。切割调节机构由刀具单元构成，可调整角度，完成对茶叶植株不同形状修剪的要求。此外，采用型材螺栓连接而成，便于拆卸，运输。采用单片机控制系统，具有实时控制，实时调整的优点，同时，增设人机交互界面，降低使用门槛。本实用新型不仅能提高工效，增加效益，还能节省劳动力，缓解采摘洪峰保证鲜叶质量，具有一定的推广价值。

Description

一种水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置

(一)技术领域

本实用新型涉及一种茶叶修剪收集装置，尤其涉及一种基于接触式导航自走、基于角度倾斜水平高度自调节的茶叶修剪收集装置。

(二)背景技术

中国是茶叶主要原产地，是世界上最大的茶叶种植、消费和出口国家之一。茶叶采摘属于劳动密集型作业，茶叶采摘收获需要大量的人力物力。现阶段茶叶采摘的方式有纯人工采摘和茶叶采摘机两种，但都需要人工介入。纯人工茶叶采摘，茶叶种植面积小，集约化程度低，需要大量人力投入。茶叶采摘机械多为手提式或背负式，需2～3人协同作业，采摘设备相对落后，不仅劳动强度高、采摘效率低，而且采摘过程易受茶农经验影响，切割下来的芽叶大小不一，完整性较差，此外也会对茶树造成机械性损伤，无法满足茶叶采摘的需求。因此，设计一种基于接触式导航自走，基于角度倾斜水平自调节高度的茶叶修剪收集装置，可以有效降低劳动强度和劳动成本，解决劳动力紧缺问题，有效减少漏采、乱采现象，提高茶叶的品质和产量以及收获效率。

(三)发明内容

针对以上问题，本实用新型的目的在于提供一种智能化程度高、工作效率高、劳动强度低的水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置，依靠接触式导航实现装置沿茶叶植株自走，依靠角度倾斜传感器实现切割调节机构水平自调节，依靠激光传感器实现切割调节机构高度自调节，保证切割高度且不受地形影响。本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置包括：行走承载机构1，切割调节机构2，收集机构3，导航系统4，控制部分87。

所述行走承载机构包括搭载板16、角度倾斜传感器一29、角度倾斜传感器二30、激光传感器94、左轮毂电机主动轮32、右轮毂电机主动轮33、左从动轮34、右从动轮35、前横梁一36、前横梁二37、后横梁一38、后横梁二39、左纵梁一40、左纵梁二41、左纵梁三42、左纵梁四43、左纵梁五44、左纵梁六45、右纵梁一46、右纵梁二47、右纵梁三48、右纵梁四49、右纵梁五50、右纵梁六51、左竖梁一52、左竖梁二53、左竖梁三66、左竖梁四67、右竖梁一54、右竖梁二55、右竖梁三68、右竖梁四69、左斜梁一56、左斜梁二57、右斜梁一70、右斜梁二71、左支撑梁一58、左支撑梁二59、左支撑梁三60、左支撑梁四61、右支撑梁一62、右支撑梁二63、右支撑梁三64、右支撑梁四65，所述前横梁一36、前横梁二37、后横梁一38、后横梁二39通过角码螺栓紧固于左竖梁一52、左竖梁二53，所述右竖梁一54、右竖梁二55、左纵梁一40、左纵梁二41、左纵梁三42、左纵梁五44、右纵梁一46、右纵梁二47、右纵梁三48、右纵梁五50通过角码螺栓紧固于左竖梁一52、左竖梁二53，所述左纵梁四43、左纵梁六45、右纵梁四49、右纵梁六51、左支撑梁一58、左支撑梁二59、右支撑梁一62、右支撑梁二63通过角码螺栓紧固于左竖梁三66、左竖梁四67、右竖梁三68、右竖梁四69，所述左支撑梁三60、左支撑梁四61通过角码螺栓紧固于左纵梁五44、左纵梁六45，所述右支撑梁三64、右支撑梁四65通过角码螺栓紧固于右纵梁五50、右纵梁六51，所述左斜梁一56、右斜梁一70通过角码螺栓紧固于前横梁二37、左竖梁一52、右竖梁一54，所述左斜梁二57、右斜梁二71通过角码螺栓紧固于后横梁二39、左竖梁二53、右竖梁二55，所述搭载板16螺栓紧固于左纵梁一40和右纵梁一46，所述角度倾斜传感器一29和角度倾斜传感器二30通过传感器支座螺栓紧固于搭载板16上，所述激光传感器94通过传感器支架螺栓紧固于前横梁一36上，所述左轮毂电机主动轮32、左从动轮34通过轮轴座螺栓紧固于左纵梁五44、左纵梁六45，所述右轮毂电机主动轮33、右从动轮35通过轮轴座螺栓紧固于右纵梁五50、右纵梁六51。

所述切割调节机构包括往复式割刀7、刀具底座8、刀具驱动电机9、传动齿轮10、刀架11、左端连接件72、右端连接件95、左螺旋丝杆机构73、右螺旋丝杆机构74，所述往复式割刀7螺栓紧固于刀具底座8上，所述刀具底座8螺栓固定在刀架11上，所述刀具驱动电机9螺栓固定于刀架11上，所述刀具驱动电机9通过传动齿轮10带动往复式割刀7动作，所述左端连接件72通过铰接件连接于左端刀架11，所述右端连接件95通过铰接件连接于右端刀架11，所述左螺旋丝杆机构93包括左导轨75、左螺纹杆76、左滑块77、左轴承78、左上端盖79、左下端盖80、左步进电机88，所述左螺旋丝杆机构73螺栓紧固于左纵梁二41、左纵梁三42，所述左螺纹杆76通过左轴承78固定于左上端盖79、左下端盖80，所述左滑块77通过螺纹连接于左螺纹杆76上，实现左滑块77沿左螺纹杆76上下运动，左滑块77嵌套在左导轨75上，实现导向作用，所述左步进电机88螺栓紧固于左下端盖80上，并通过联轴器连接于左螺纹杆76，所述左端连接件72通过螺栓紧固于左滑块77上，所述右螺旋丝杆74螺栓紧固于右纵梁二47、右纵梁三48，所述右螺旋丝杆机构74包括右导轨96、右螺纹杆97、右滑块98、右轴承99、右上端盖100、右下端盖101、右步进电机102，所述右螺纹杆97通过右轴承99固定于右上端盖100、右下端盖101，所述右滑块98通过螺纹连接于右螺纹杆97上，实现右滑块98沿右螺纹杆97上下运动，右滑块98嵌套在右导轨96上，实现导向作用，所述右步进电机102螺栓紧固于右下端盖101上，并通过联轴器连接于右螺纹杆97，所述右端连接件95通过螺栓紧固于右滑块98上。

所述收集机构包括收集仓5与送风机构92，送风机构92包括直流吹风机12、输风管一13、输风管二81、输风管三82、输风管四83、分风口14、吹风口一15、吹风口二104、吹风口三105、吹风口四106，所述收集仓5螺栓紧固于左纵梁一40、右纵梁一46，所述直流吹风机12螺栓紧固于搭载板16上，所述分风口14套接于直流吹风机12的出风口上，所述输风管一13、输风管二81、输风管三82、输风管四83分别套接于分风口14的四个出风口上，所述吹风口一15、吹风口二104、吹风口三105、吹风口四106分别套接于输风管一13、输风管二81、输风管三82、输风管四83上。

所述导航系统包括固定板一17、固定板二84、可动板一18、可动板二19、传动杆件一20、传动杆件二85、直线位移传感器一21、直线位移传感器二86，所述固定板一17通过螺栓紧固于左纵梁三42上，所述固定板二84通过螺栓紧固于右纵梁三48上，所述可动板一18通过铰接件连接于固定板一17上，所述可动板二19通过铰接件连接于固定板二84上，所述传动杆件一20通过铰接件连接于可动板一18和直线位移传感器一21的探头上，所述传动杆件二85通过铰接件连接于可动板二19和直线位移传感器一86的探头上。

所述控制部分，包括蓄电池22、变压模块23、ADC模块24、DAC模块25、电机驱动26、TFT-LCD屏幕27、STM32单片机28、直线位移传感器一21、直线位移传感器二86、直流吹风机12、刀具驱动电机9、左轮毂电机主动轮32、右轮毂电机主动轮33、左步进电机88、右步进电机102、左步进电机驱动器90、右步进电机驱动器103、角度倾斜传感器一29、角度倾斜传感器二30、激光传感器94，蓄电池提供直流48V电压，供给电机驱动器26、直流吹风机12、左步进电机88，右步进电机102，同时经变压模块23将48V电压变压到5V供给STM32单片机28工作，直流吹风机12、刀具驱动电机9的开关由STM32通过继电器89来控制，直线位移传感器一21和直线位移传感器二86得到电流信号输出，经ADC模块24转化后输出数字量位移值，STM32单片机28进行计算后，输出数字量转向值，经DAC模块25转化后，输出模拟量控制左轮毂电机主动轮32和右轮毂电机主动轮33产生不同转速，角度倾斜传感器一29和角度倾斜传感器二30检测装置行走时倾斜角度，通过IIC传输给STM32单片机28，STM32单片机28经过数据处理后，传输给左步进电机驱动器90和右步进电机驱动器103不同的信号值，经左步进电机驱动器90驱动左步进电机88、右步进电机驱动器103驱动右步进电机102，实现水平切割调整，不受地形的影响，激光传感器94检测装置植株冠层高度，经过滤后取平均得到冠层高度值，通过IIC传输给STM32单片机28，STM32单片机28数据处理后传输给左步进电机驱动器90和右步进电机驱动器103相同的信号值，经左步进电机驱动器90驱动左步进电机88、右步进电机驱动器103驱动右步进电机102，实现割刀高度调节，上述信号值实时显示于TFT-LCD屏幕27，还设置有手动遥控91，通过红外实现控制。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的优点是该装置集修剪、采摘、收集于一体。该装置采用接触式导航，实现茶园田间沿茶叶植株自走，具有结构简单，误差小，精度高的特点。同时，实现切割机构水平，高度调节，保证切割最佳高度和切割角度，不受地形限制。切割系统由独立刀具单元构成，刀具单元之间可调整角度，完成对茶叶植株不同形状修剪的要求。此外，由于安装采用型材螺栓连接而成，便于拆卸，运输。单片机控制系统，具有实时控制，实时调整的优点，同时增设人机交互界面，使用门槛低，方便观察、控制。本实用新型不仅能提高工效，增加效益，还能节省劳动力，缓解采摘洪峰，缩短采摘周期，保证鲜叶质量，具有一定的推广价值。

(四)附图说明

图1是本实用新型的装置总体结构示意图

图2是本实用新型的切割调节机构示意图

图3是本实用新型的送风机构示意图

图4是本实用新型的导航系统总体结构示意图

图5是本实用新型的导航系统局部结构示意图

图6是本实用新型的刀具单元示意图

图7是本实用新型的控制方案示意图

附图中各标号所代表的部件列表如下：

1、行走承载机构；2、切割调节机构；3、收集机构；4、导航系统；5、收集仓；7、往复式割刀；8、刀具底座；9、刀具驱动电机；10、传动齿轮；11、刀架；12、直流吹风机；13、输风管一；14、分风口；15、吹风口一；16、搭载板；17、固定板一；18、可动板一；19、可动板二；20、传动杆件一；21、直线位移传感器一；22、蓄电池；23、变压模块；24、ADC模块；25、DAC模块；26、电机驱动；27、TFT-LCD屏幕；28、STM32单片机；29、角度倾斜传感器一；30、角度倾斜传感器二；32、左轮毂电机主动轮；33、右轮毂电机主动轮；34、左从动轮；35、右从动轮；36、前横梁一；37、前横梁二；38、后横梁一；39、后横梁二；40、左纵梁一；41、左纵梁二；42、左纵梁三；43、左纵梁四；44、左纵梁五；45、左纵梁六；46、右纵梁一；47、右纵梁二；48、右纵梁三；49、右纵梁四；50、右纵梁五；51、右纵梁六；52、左竖梁一；53、左竖梁二；66、左竖梁三；67、左竖梁四；54、右竖梁一；55、右竖梁二；68、右竖梁三；69、右竖梁四；56、左斜梁一；57、左斜梁二；70、右斜梁一；71、右斜梁二；58、左支撑梁一；59、左支撑梁二；60、左支撑梁三；61、左支撑梁四；62、右支撑梁一；63、右支撑梁二；64、右支撑梁三；65、右支撑梁四；66、左竖梁三；67、左竖梁四；68、右竖梁三；69、右竖梁四；70、右斜梁一；71、右斜梁二；72、端连接件；73、左螺旋丝杆；74、右螺旋丝杆；75、左导轨；76、左螺纹杆；77、左滑块；78、左轴承；79、左上端盖；80、左下端盖；81、输风管二；82、输风管三；83、输风管四；84、固定板二；85、传动杆件二；86、直线位移传感器二；87、控制部分；88、步进电机；89、继电器；90、步进电机驱动器；91、手动遥控；92、送风机构；93、螺旋丝杆机构；94、激光传感器；95、右端连接件；96、右导轨；97、右螺纹杆；98、右滑块；99、右轴承；100、右上端盖；101、右下端盖；102、右步进电机；103、右步进电机驱动器；104、吹风口二；105、吹风口三；106、吹风口四

(五)具体实施方式

一种水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置包括：行走承载机构1，切割调节机构2，收集机构3，导航系统4，控制部分87。

其中，所述行走承载机构包括搭载板16、角度倾斜传感器一29、角度倾斜传感器二30、激光传感器94、左轮毂电机主动轮32、右轮毂电机主动轮33、左从动轮34、右从动轮35、前横梁一36、前横梁二37、后横梁一38、后横梁二39、左纵梁一40、左纵梁二41、左纵梁三42、左纵梁四43、左纵梁五44、左纵梁六45、右纵梁一46、右纵梁二47、右纵梁三48、右纵梁四49、右纵梁五50、右纵梁六51、左竖梁一52、左竖梁二53、左竖梁三66、左竖梁四67、右竖梁一54、右竖梁二55、右竖梁三68、右竖梁四69、左斜梁一56、左斜梁二57、右斜梁一70、右斜梁二71、左支撑梁一58、左支撑梁二59、左支撑梁三60、左支撑梁四61、右支撑梁一62、右支撑梁二63、右支撑梁三64、右支撑梁四65，，所述前横梁一36、前横梁二37、后横梁一38、后横梁二39通过角码螺栓紧固于左竖梁一52、左竖梁二53，所述右竖梁一54、右竖梁二55、左纵梁一40、左纵梁二41、左纵梁三42、左纵梁五44、右纵梁一46、右纵梁二47、右纵梁三48、右纵梁五50通过角码螺栓紧固于左竖梁一52、左竖梁二53，所述左纵梁四43、左纵梁六45、右纵梁四49、右纵梁六51、左支撑梁一58、左支撑梁二59、右支撑梁一62、右支撑梁二63通过角码螺栓紧固于左竖梁三66、左竖梁四67、右竖梁三68、右竖梁四69，所述左支撑梁三60、左支撑梁四61通过角码螺栓紧固于左纵梁五44、左纵梁六45，所述右支撑梁三64、右支撑梁四65通过角码螺栓紧固于右纵梁五50、右纵梁六51，所述左斜梁一56、右斜梁一70通过角码螺栓紧固于前横梁二37、左竖梁一52、右竖梁一54，所述左斜梁二57、右斜梁二71通过角码螺栓紧固于后横梁二39、左竖梁二53、右竖梁二55，所述搭载板16螺栓紧固于左纵梁一40和右纵梁一46，用于搭载直流风机12与角度倾斜传感器，所述角度倾斜传感器一29和角度倾斜传感器二30通过传感器支座螺栓紧固于搭载板16上，角度倾斜传感器检测装置倾斜角度，作为水平调节的依据，两个角度倾斜传感器用于修正，减小传感器检测误差，所述激光传感器94通过传感器支架螺栓紧固于前横梁一36上，用于检测植株冠层高度，所述左轮毂电机主动轮32、左从动轮34通过轮轴座螺栓紧固于左纵梁五44、左纵梁六45，所述右轮毂电机主动轮33、右从动轮35通过轮轴座螺栓紧固于右纵梁五50、右纵梁六51，其中左轮毂电机主动轮32，右轮毂电机主动轮33方向作为前进方向，为主动轮，左从动轮34，右从动轮35为从动轮，转向时依靠主动轮差速转向。

所述切割调节机构包括往复式割刀7、刀具底座8、刀具驱动电机9、传动齿轮10、刀架11、左端连接件72、右端连接件95、左螺旋丝杆73、右螺旋丝杆74，所述往复式割刀7螺栓紧固于刀具底座8上，所述刀具底座8螺栓固定在刀架11上，所述刀具驱动电机9螺栓固定于刀架11上，所述刀具驱动电机9通过传动齿轮10带动往复式割刀7动作，切割机构由十一个刀具单元螺栓紧固而成，通过调整刀架角度，可改变茶叶植株的切割形状，所述左端连接件72通过铰接件连接于左端刀架11，所述右端连接件95通过铰接件连接于右端刀架11，可发生绕销轴转动，具有一个自由度，可保证在水平调节时实现转动，所述左螺旋丝杆机构93包括左导轨75、左螺纹杆76、左滑块77、左轴承78、左上端盖79、左下端盖80、左步进电机88，所述左螺旋丝杆机构73螺栓紧固于左纵梁二41、左纵梁三42，所述左螺纹杆76通过左轴承78固定于左上端盖79、左下端盖80，所述左滑块77通过螺纹连接于左螺纹杆76上，实现左滑块77沿左螺纹杆76上下运动，左滑块77嵌套在左导轨75上，实现导向作用，所述左步进电机88螺栓紧固于左下端盖80上，并通过联轴器连接于左螺纹杆76，所述左端连接件72通过螺栓紧固于左滑块77上，所述右螺旋丝杆74螺栓紧固于右纵梁二47、右纵梁三48，所述右螺旋丝杆机构74包括右导轨96、右螺纹杆97、右滑块98、右轴承99、右上端盖100、右下端盖101、右步进电机102，所述右螺纹杆97通过右轴承99固定于右上端盖100、右下端盖101，所述右滑块98通过螺纹连接于右螺纹杆97上，实现右滑块98沿右螺纹杆97上下运动，右滑块98嵌套在右导轨96上，实现导向作用，所述右步进电机102螺栓紧固于右下端盖101上，并通过联轴器连接于右螺纹杆97，所述右端连接件95通过螺栓紧固于右滑块98上。

所述收集机构包括收集仓5与送风机构92，送风机构92包括直流吹风机12、输风管一13、输风管二81、输风管三82、输风管四83、分风口14、吹风口一15、吹风口二104、吹风口三105、吹风口四106，所述收集仓5螺栓紧固于左纵梁一40、右纵梁一46，所述直流吹风机12螺栓紧固于搭载板16上，所述分风口14套接于直流吹风机12的出风口上，所述输风管一13、输风管二81、输风管三82、输风管四83分别套接于分风口14的四个出风口上，所述吹风口一15、吹风口二104、吹风口三105、吹风口四106分别套接于输风管一13、输风管二81、输风管三82、输风管四83上，风力由直流吹风机12产生，经分风口14分为四股输送，经输风管一13、输风管二81、输风管三82、输风管四83输送到吹风口一15、吹风口二104、吹风口三105、吹风口四106，用于将切割下的茶叶吹入收集仓5内。

所述导航系统包括固定板一17、固定板二84、可动板一18、可动板二19、传动杆件一20、传动杆件二85、直线位移传感器一21、直线位移传感器二86，所述固定板一17通过螺栓紧固于左纵梁三42上，所述固定板二84通过螺栓紧固于右纵梁三48上，固定板为基准位置，所述可动板一18通过铰接件连接于固定板一17上，所述可动板二19通过铰接件连接于固定板二84上，可动板直接接触茶叶植株，感受茶叶植株压力，所述传动杆件一20通过铰接件连接于可动板一18和直线位移传感器一21的探头上，所述传动杆件二85通过铰接件连接于可动板二19和直线位移传感器一86的探头上，传动杆件用于将可动板的位移传输给直线位移传感器，可动板开合角度由直线位移传感器量程进行限位。

所述控制部分，包括蓄电池22、变压模块23、ADC模块24、DAC模块25、电机驱动26、TFT-LCD屏幕27、STM32单片机28、直线位移传感器一21、直线位移传感器二86、直流吹风机12、刀具驱动电机9、左轮毂电机主动轮32、右轮毂电机主动轮33、左步进电机88、右步进电机102、左步进电机驱动器90、右步进电机驱动器103、角度倾斜传感器一29、角度倾斜传感器二30、激光传感器94，蓄电池提供直流48V电压，供给电机驱动器26、直流吹风机12、左步进电机88，右步进电机102，同时经变压模块23将48V电压变压到5V供给STM32单片机28工作，直流吹风机12、刀具驱动电机9的开关由STM32通过继电器89来控制，行走过程中，茶叶植株侧边触碰可动板一18和可动板二19，经传动杆件一20和传动杆件二85连接到直线位移传感器一21和直线位移传感器二86，得到电流信号输出，经ADC模块24转化后输出数字量位移值，STM32单片机28进行计算后，输出数字量转向值，经DAC模块25转化后，输出模拟量控制左轮毂电机主动轮32，右轮毂电机主动轮33产生不同转速，并在行进过程中不断检测，以保证装置沿茶叶植株行进，角度倾斜传感器一29和角度倾斜传感器二30检测装置行走时倾斜角度，通过两个角度倾斜传感器修正角度倾斜量，将倾斜角度通过IIC传输给STM32单片机28，STM32单片机28经过数据处理后，传输给左步进电机驱动器90和右步进电机驱动器103不同的信号值，经左步进电机驱动器90驱动左步进电机88、右步进电机驱动器103驱动右步进电机102，步进电机带动螺纹杆旋转运动，动力经螺纹杆传输给滑块，滑块带动端连接件运动，端连接件带动割刀运动，实现水平切割调整，不受地形的影响，激光传感器94检测装置植株冠层高度，经过滤后取平均得到冠层高度值，通过IIC传输给STM32单片机28，STM32单片机28数据处理后传输给左步进电机驱动器90和右步进电机驱动器103相同的信号值，经左步进电机驱动器90驱动左步进电机88、右步进电机驱动器103驱动右步进电机102，步进电机带动螺纹杆旋转运动，动力经螺纹杆传输给滑块，滑块带动端连接件运动，端连接件带动割刀运动，实现割刀高度调节，上述信号值实时显示于TFT-LCD屏幕27，并在屏幕中设计直流吹风机12，刀具驱动电机9开关按钮以及手动控制、自动控制切换开关，还设置有手动遥控91，通过红外实现控制，用于人工介入，以及应对突发状况。

本实用新型的工作工程如下：

装置在工作过程中，可实现沿植株自走，通过左轮毂电机主动轮32、右轮毂电机主动轮33带动行走机构实现自走，当自走偏离植株时，通过接触式传感器实时检测植株作用于可动板一18、可动板二19的位移量，当位移量发生偏差时，直线位移传感器一21、直线位移传感器二86将位移信息发送给STM32单片机28，经过数据处理后，控制左轮毂电机主动轮32、右轮毂电机主动轮33转速，修正方向，例如，行走过程中左侧位移量大时，装置发生了向右偏转，通过检测位移量差值，进行数据处理后，右轮毂电机主动轮33转速大于左轮毂电机主动轮32转速，实现向左偏转，修正行进方向。

装置在工作过程中，可实现水平和高度调节，在装置行进过程中，激光传感器94实时检测经过植株冠层高度，进行数据处理后，通过调节左螺旋丝杆机构73、右螺旋丝杆机构74调节割刀位置，保证割刀相对茶叶植株冠层切割高度，当地面起伏时，装置会发生倾斜，造成割刀倾斜，此时，角度倾斜传感器一29和角度倾斜传感器二30检测倾斜角度，通过调节左螺旋丝杆机构73、右螺旋丝杆机构74来调节割刀水平，保证切割水平，从而使割刀不受路面起伏影响。

各项数据信号值实时显示于TFT-LCD屏幕27，并在屏幕中设计直流吹风机12，刀具驱动电机9开关按钮，可以借助屏幕触摸控制送风机构，切割机构的开启与关闭，同时设置有自动，手动模式切换按钮，手动可通过红外进行遥控，各部分共同工作，完成装置自行走，自调节的功能。

Claims (7)

1.一种水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置，其特征在于，包括行走承载机构(1)，切割调节机构(2)，收集机构(3)，导航系统(4)，控制部分(87)；

所述行走承载机构包括搭载板(16)、角度倾斜传感器一(29)、角度倾斜传感器二(30)、激光传感器(94)、左轮毂电机主动轮(32)、右轮毂电机主动轮(33)、左从动轮(34)、右从动轮(35)、前横梁一(36)、前横梁二(37)、后横梁一(38)、后横梁二(39)、左纵梁一(40)、左纵梁二(41)、左纵梁三(42)、左纵梁四(43)、左纵梁五(44)、左纵梁六(45)、右纵梁一(46)、右纵梁二(47)、右纵梁三(48)、右纵梁四(49)、右纵梁五(50)、右纵梁六(51)、左竖梁一(52)、左竖梁二(53)、左竖梁三(66)、左竖梁四(67)、右竖梁一(54)、右竖梁二(55)、右竖梁三(68)、右竖梁四(69)、左斜梁一(56)、左斜梁二(57)、右斜梁一(70)、右斜梁二(71)、左支撑梁一(58)、左支撑梁二(59)、左支撑梁三(60)、左支撑梁四(61)、右支撑梁一(62)、右支撑梁二(63)、右支撑梁三(64)、右支撑梁四(65)，所述前横梁一(36)、前横梁二(37)、后横梁一(38)、后横梁二(39)通过角码螺栓紧固于左竖梁一(52)、左竖梁二(53)，所述右竖梁一(54)、右竖梁二(55)、左纵梁一(40)、左纵梁二(41)、左纵梁三(42)、左纵梁五(44)、右纵梁一(46)、右纵梁二(47)、右纵梁三(48)、右纵梁五(50)通过角码螺栓紧固于左竖梁一(52)、左竖梁二(53)，所述左纵梁四(43)、左纵梁六(45)、右纵梁四(49)、右纵梁六(51)、左支撑梁一(58)、左支撑梁二(59)、右支撑梁一(62)、右支撑梁二(63)通过角码螺栓紧固于左竖梁三(66)、左竖梁四(67)、右竖梁三(68)、右竖梁四(69)，所述左支撑梁三(60)、左支撑梁四(61)通过角码螺栓紧固于左纵梁五(44)、左纵梁六(45)，所述右支撑梁三(64)、右支撑梁四(65)通过角码螺栓紧固于右纵梁五(50)、右纵梁六(51)，所述左斜梁一(56)、右斜梁一(70)通过角码螺栓紧固于前横梁二(37)、左竖梁一(52)、右竖梁一(54)，所述左斜梁二(57)、右斜梁二(71)通过角码螺栓紧固于后横梁二(39)、左竖梁二(53)、右竖梁二(55)，所述搭载板(16)螺栓紧固于左纵梁一(40)和右纵梁一(46)，所述角度倾斜传感器一(29)和角度倾斜传感器二(30)通过传感器支座螺栓紧固于搭载板(16)上，所述激光传感器(94)通过传感器支架螺栓紧固于前横梁一(36)上，所述左轮毂电机主动轮(32)、左从动轮(34)通过轮轴座螺栓紧固于左纵梁五(44)、左纵梁六(45)，所述右轮毂电机主动轮(33)、右从动轮(35)通过轮轴座螺栓紧固于右纵梁五(50)、右纵梁六(51)；

所述切割调节机构包括往复式割刀(7)、刀具底座(8)、刀具驱动电机(9)、传动齿轮(10)、刀架(11)、左端连接件(72)、右端连接件(95)、左螺旋丝杆机构(93)、右螺旋丝杆机构(74)，所述往复式割刀(7)螺栓紧固于刀具底座(8)上，所述刀具底座(8)螺栓固定在刀架(11)上，所述刀具驱动电机(9)螺栓固定于刀架(11)上，所述刀具驱动电机(9)通过传动齿轮(10)带动往复式割刀(7)动作，所述左端连接件(72)通过铰接件连接于左端刀架(11)，所述右端连接件(95)通过铰接件连接于右端刀架(11)，所述左螺旋丝杆机构(93)包括左导轨(75)、左螺纹杆(76)、左滑块(77)、左轴承(78)、左上端盖(79)、左下端盖(80)、左步进电机(88)，所述左螺旋丝杆机构(93)螺栓紧固于左纵梁二(41)、左纵梁三(42)，所述左螺纹杆(76)通过左轴承(78)固定于左上端盖(79)、左下端盖(80)，所述左滑块(77)通过螺纹连接于左螺纹杆(76)上，实现左滑块(77)沿左螺纹杆(76)上下运动，左滑块(77)嵌套在左导轨(75)上，实现导向作用，所述左步进电机(88)螺栓紧固于左下端盖(80)上，并通过联轴器连接于左螺纹杆(76)，所述左端连接件(72)通过螺栓紧固于左滑块(77)上，所述右螺旋丝杆机构(74)螺栓紧固于右纵梁二(47)、右纵梁三(48)，所述右螺旋丝杆机构(74)包括右导轨(96)、右螺纹杆(97)、右滑块(98)、右轴承(99)、右上端盖(100)、右下端盖(101)、右步进电机(102)，所述右螺纹杆(97)通过右轴承(99)固定于右上端盖(100)、右下端盖(101)，所述右滑块(98)通过螺纹连接于右螺纹杆(97)上，实现右滑块(98)沿右螺纹杆(97)上下运动，右滑块(98)嵌套在右导轨(96)上，实现导向作用，所述右步进电机(102)螺栓紧固于右下端盖(101)上，并通过联轴器连接于右螺纹杆(97)，所述右端连接件(95)通过螺栓紧固于右滑块(98)上；

所述收集机构包括收集仓(5)与送风机构(92)，送风机构(92)包括直流吹风机(12)、输风管一(13)、输风管二(81)、输风管三(82)、输风管四(83)、分风口(14)、吹风口一(15)、吹风口二(104)、吹风口三(105)、吹风口四(106)，所述收集仓(5)螺栓紧固于左纵梁一(40)、右纵梁一(46)，所述直流吹风机(12)螺栓紧固于搭载板(16)上，所述分风口(14)套接于直流吹风机(12)的出风口上，所述输风管一(13)、输风管二(81)、输风管三(82)、输风管四(83)分别套接于分风口(14)的四个出风口上，所述吹风口一(15)、吹风口二(104)、吹风口三(105)、吹风口四(106)分别套接于输风管一(13)、输风管二(81)、输风管三(82)、输风管四(83)上；

所述导航系统包括固定板一(17)、固定板二(84)、可动板一(18)、可动板二(19)、传动杆件一(20)、传动杆件二(85)、直线位移传感器一(21)、直线位移传感器二(86)，所述固定板一(17)通过螺栓紧固于左纵梁三(42)上，所述固定板二(84)通过螺栓紧固于右纵梁三(48)上，所述可动板一(18)通过铰接件连接于固定板一(17)上，所述可动板二(19)通过铰接件连接于固定板二(84)上，所述传动杆件一(20)通过铰接件连接于可动板一(18)和直线位移传感器一(21)的探头上，所述传动杆件二(85)通过铰接件连接于可动板二(19)和直线位移传感器二(86)的探头上；

所述控制部分，包括蓄电池(22)、变压模块(23)、ADC模块(24)、DAC模块(25)、电机驱动器(26)、TFT-LCD屏幕(27)、STM32单片机(28)、直线位移传感器一(21)、直线位移传感器二(86)、直流吹风机(12)、刀具驱动电机(9)、左轮毂电机主动轮(32)、右轮毂电机主动轮(33)、左步进电机(88)、右步进电机(102)、左步进电机驱动器(90)、右步进电机驱动器(103)、角度倾斜传感器一(29)、角度倾斜传感器二(30)、激光传感器(94)、继电器(89)，蓄电池(22)通过电源线连接电机驱动器(26)、直流吹风机(12)、左步进电机(88)、右步进电机(102)，变压模块(23)通过电源线连接蓄电池(22)和STM32单片机(28)，继电器通过控制线连接直流吹风机(12)和刀具驱动电机(9)，TFT-LCD屏幕(27)通过显示信号线与STM32单片机(28)相连。

2.根据权利要求1所述一种水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置，其特征在于，所述可动板一(18)通过铰接件连接于固定板一(17)上，所述可动板二(19)通过铰接件连接于固定板二(84)上，所述传动杆件一(20)通过铰接件连接于可动板一(18)和直线位移传感器一(21)的探头上，所述传动杆件二(85)通过铰接件连接于可动板二(19)和直线位移传感器二(86)的探头上，植株作用于可动板的位移量，通过传动杆件转化为直线位移传感器的探头伸缩量，可动板运动范围依靠直线位移传感器量程限位。

3.根据权利要求2所述一种水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置，其特征在于，可动板一(18)和可动板二(19)用于接触茶叶植株侧壁，感知装置与茶叶植株的相对位置，直线位移传感器一(21)和直线位移传感器二(86)通过信号传输线与ADC模块(24)相连，STM32单片机(28)通过信号传输线与ADC模块(24)和DAC模块(25)相连，DAC模块(25)通过控制线与左轮毂电机主动轮(32)和右轮毂电机主动轮(33)相连，实现根据装置位置调整转速，偏转修正工作。

4.根据权利要求1所述一种水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置，其特征在于，所述左端连接件(72)通过铰接件连接于左端刀架(11)，所述右端连接件(95)通过铰接件连接于右端刀架(11)，可发生绕销轴转动，具有一个自由度，所述左端连接件(72)通过螺栓紧固于左滑块(77)上，左端连接件(72)随左滑块(77)运动，所述右端连接件(95)通过螺栓紧固于右滑块(98)上，右端连接件(95)随右滑块(98)运动，当两侧运动速度相同时，实现割刀高度调节，当两侧根据倾斜程度分配不同速度时，实现水平调节。

5.根据权利要求4所述一种水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置，其特征在于，所述角度倾斜传感器一(29)和角度倾斜传感器二(30)通过传感器支座螺栓紧固于搭载板(16)上，角度倾斜传感器检测装置倾斜角度，作为水平调节的依据，两个角度倾斜传感器修正并减小传感器检测误差。

6.根据权利要求4所述一种水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置，其特征在于，角度倾斜传感器一(29)和角度倾斜传感器二(30)检测装置行走时倾斜角度，角度倾斜传感器一(29)和角度倾斜传感器二(30)通过信号传输线与STM32单片机(28)相连，STM32单片机(28)通过控制线与左步进电机驱动器(90)和右步进电机驱动器(103)相连，左步进电机驱动器(90)通过控制线与左步进电机(88)相连，右步进电机驱动器(103)通过控制线与右步进电机(102)相连，左步进电机(88)通过联轴器连接于左螺纹杆(76)，右步进电机(102)通过联轴器连接于右螺纹杆(97)，左滑块(77)通过螺纹连接于左螺纹杆(76)上，右滑块(98)通过螺纹连接于右螺纹杆(97)上，左端连接件(72)通过螺栓紧固于左滑块(77)上，右端连接件(95)通过螺栓紧固于右滑块(98)上，实现水平切割调整，不受地形影响。

7.根据权利要求4所述一种水平高度自调节的自走式茶叶修剪收集装置，其特征在于，激光传感器(94)用于检测植株冠层高度，激光传感器(94)通过信号传输线与STM32单片机(28)相连，STM32单片机(28)通过控制线与左步进电机驱动器(90)和右步进电机驱动器(103)相连，左步进电机驱动器(90)通过控制线与左步进电机(88)相连，右步进电机驱动器(103)通过控制线与右步进电机(102)相连，左步进电机(88)通过联轴器连接于左螺纹杆(76)，右步进电机(102)通过联轴器连接于右螺纹杆(97)，左滑块(77)通过螺纹连接于左螺纹杆(76)上，右滑块(98)通过螺纹连接于右螺纹杆(97)上，左端连接件(72)通过螺栓紧固于左滑块(77)上，右端连接件(95)通过螺栓紧固于右滑块(98)上，实现割刀高度调节，对不同高度茶叶植株具有普适性。

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