CN212520049U - 一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机，机架底部设置有行走轮，两个皮带轴通过传动皮带连接，两个双目视觉摄像头对称的设置在机架两侧，主动臂一端与Delta电机输出端连接，从动臂一端通过球铰与主动臂转动连接，从动臂另一端通过球铰与动平台转动连接，动平台上设置有执行电机，执行螺杆与活动螺母配合连接，采摘爪一端与固定支座铰链连接，采摘爪连接杆一端与采摘爪铰链连接，采摘爪连接杆另一端与活动螺母铰链连接。本装置可在较窄行间距的环境下工作，行走过程平稳不产生颠簸；采用Delta并联机构，结构稳定和方便控制；采用滑块摇杆机构带有橡胶材质的柔性机械手，能够保证采摘准确性的同时将对茶叶的损伤率降至最低。

Description

一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机

技术领域

本实用新型涉及茶叶采摘技术领域，尤其是一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机。

背景技术

现有的茶叶采摘机的行走机构多采用履带式，履带式行走机构需要较大行间距，对种植密集的茶园不适用，且在移动过程中容易发生颠簸，不利于计算机双目视觉摄像头对茶树嫩芽的识别和定位，采摘机上的采摘装置采用的采摘机械臂多为传统串联机构，机构冗余复杂，低自由度控制方式复杂且刚性不足，采摘机械手采用动刀、定刀组合，采用一刀切的方式，会破坏茶树结构且采摘的茶叶质量不高，且收集装置多采用负压吸气式收集茶叶，在野外作业是需要携带压气设备，不方便使用，且收集的漏采率较高，存在不足。

实用新型内容

本实用新型的目的主要是为了针对上述一种技术问题，而提供一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机。

本实用新型的技术方案：一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机，包括导轨、行走轮、皮带轴、传动皮带、驱动电机、双目视觉摄像头、主动臂、Delta电机、机架、静平台、固定螺栓、执行电机、从动臂、球铰、动平台、活动螺母、采摘爪连接杆、执行螺杆、采摘爪、收集箱和固定支座，机架底部设置有行走轮，行走轮可转动的设置在导轨上且行走轮的凸缘与导轨一侧相切，驱动电机设置在机架上，行走轮一端和驱动电机输出端设置有皮带轴，两个皮带轴通过传动皮带连接，机架一侧设置有收集箱，两个双目视觉摄像头对称的设置在机架两侧，静平台通过固定螺栓与机架的连接设置在机架上，静平台底部设置有三个彼此成120°夹角的Delta电机，主动臂一端与Delta电机输出端连接，从动臂一端通过球铰与主动臂转动连接，从动臂另一端通过球铰与动平台转动连接，动平台通过三对从动臂固定，动平台上设置有执行电机，执行电机输出端设置有执行螺杆，执行螺杆与活动螺母配合连接，动平台上设置有三个彼此成120°夹角的固定支座，采摘爪一端与固定支座铰链连接，采摘爪连接杆一端与采摘爪铰链连接，采摘爪连接杆另一端与活动螺母铰链连接。

优选的，导轨底端设置有若干个导轨调节脚柱。

优选的，机架上设置有照射。

优选的，采摘爪末端为橡胶爪。

优选的，还包括视觉控制系统，视觉控制系统包括数据处理模块、单片机和控制器。

本实用新型的有益效果是：装置采用导轨作为行走装置，可在较窄行间距的环境下工作，行走过程平稳不产生颠簸；采用Delta并联机构，具三个平动自由度，灵活性较高、刚度高、结构稳定，方便控制；采用滑块摇杆机构带有橡胶材质的柔性机械手，能够保证采摘准确性的同时将对茶叶的损伤率降至最低；整个机构更为轻便，制造成本更低。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的整体结构立体图；

图2是本实用新型优选实施例中Delta并联机构主视图；

图3是图2中A处局部放大图；

图4是本实用新型优选实施例中导轨与行走轮连接右视图；

图5是本实用新型优选实施例中控制示意图。

附图标记：导轨1、行走轮2、皮带轴3、传动皮带4、驱动电机5、双目视觉摄像头6、Delta主动臂7、Delta电机8、机架9、静平台10、静平台固定螺栓11、执行电机12、Delta从动臂13、球铰14、动平台15、活动螺母16、采摘爪连接杆17、执行螺杆18、采摘爪19、收集箱20、导轨调节脚柱21、照射灯22、固定支座23。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1至图5，一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机，包括导轨1、行走轮2、皮带轴3、传动皮带4、驱动电机5、双目视觉摄像头6、主动臂7、Delta电机8、机架9、静平台10、固定螺栓11、执行电机12、从动臂13、球铰14、动平台15、活动螺母16、采摘爪连接杆17、执行螺杆18、采摘爪19、收集箱20和固定支座23，机架9底部设置有行走轮2，行走轮2可转动的设置在导轨1上且行走轮2的凸缘与导轨1一侧相切，驱动电机5设置在机架9上，行走轮2一端和驱动电机5输出端设置有皮带轴3，两个皮带轴3通过传动皮带4连接，机架9一侧设置有收集箱20，两个双目视觉摄像头6对称的设置在机架9两侧，静平台10通过固定螺栓11与机架9的连接设置在机架9上，静平台10底部设置有三个彼此成120°夹角的Delta电机8，主动臂7一端与Delta电机8输出端连接，从动臂13一端通过球铰14与主动臂7转动连接，从动臂13另一端通过球铰14与动平台15转动连接，动平台15通过三对从动臂13固定，动平台15上设置有执行电机12，执行电机12输出端设置有执行螺杆18，执行螺杆18与活动螺母16配合连接，动平台15上设置有三个彼此成120°夹角的固定支座23，采摘爪19一端与固定支座23铰链连接，采摘爪连接杆17一端与采摘爪19铰链连接，采摘爪连接杆17另一端与活动螺母16铰链连接。

作为本实用新型的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：

本实施例中，导轨1底端设置有若干个导轨调节脚柱21。使导轨1离地面有一定距离，降低泥土附着在导轨1上，使行走轮2移动通畅，同时能调节导轨水平度。

本实施例中，机架9上设置有照射灯22。使采摘机能在夜晚工作。

本实施例中，采摘爪19末端为橡胶爪。防止采摘爪19抓伤茶叶嫩芽。

本实施例中，还包括视觉控制系统，视觉控制系统包括数据处理模块、单片机和控制器。

工作原理：

通过导轨调节脚柱21调节导轨水平度，使其固定在地上，之后将整个设备放置于两条导轨1之上，并且移动到待采摘的茶树处，双目视觉摄像头6根据茶叶颜色、大小及纹理特征识别茶树顶部嫩芽，将得到的图像数据输送给数据处理模块，数据处理模块通过计算得到嫩芽空间位置坐标，Delta电机8在每次采摘前回零位，带动主动臂7和从动臂13将采摘爪19复位，数据处理模块根据嫩芽空间坐标，以及采摘爪19当前所在的零位坐标经过矩阵变换得到采摘爪19的运动路径然后将数据发送给单片机，单片机给控制器下达指令，控制三个Delta电机8转动相应角度，带动主动臂7和从动臂13将动平台15移动到一个空间位置，执行电机12开始工作，带动执行螺杆18转动，使得活动螺母16往下移动，带动采摘爪19闭合，采摘爪19末端由橡胶软材料制成，闭合时将茶叶嫩芽夹持住，双目视觉摄像头6识别收集箱20位置坐标并规划出采摘爪19到收集箱20的路径，然后Delta电机8转动，控制主动臂7和从动臂13带动动平台15沿着规划好的路径移动，同时将茶叶嫩芽扯断，到达收集箱20上方时，执行电机12反转，带动活动螺母16上移，采摘爪19张开，使得茶叶嫩芽在重力作用下进入收集箱20，至此完成一次采摘。当双目视觉摄像头6识别到此区域内嫩芽已经采摘完成后，控制驱动电机5带动机器到下一工位，重复上述工作过程。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机，其特征在于：包括导轨(1)、行走轮(2)、皮带轴(3)、传动皮带(4)、驱动电机(5)、双目视觉摄像头(6)、主动臂(7)、Delta电机(8)、机架(9)、静平台(10)、固定螺栓(11)、执行电机(12)、从动臂(13)、球铰(14)、动平台(15)、活动螺母(16)、采摘爪连接杆(17)、执行螺杆(18)、采摘爪(19)、收集箱(20)和固定支座(23)，机架(9)底部设置有行走轮(2)，行走轮(2)可转动的设置在导轨(1)上且行走轮(2)的凸缘与导轨(1)一侧相切，驱动电机(5)设置在机架(9)上，行走轮(2)一端和驱动电机(5)输出端设置有皮带轴(3)，两个皮带轴(3)通过传动皮带(4)连接，机架(9)一侧设置有收集箱(20)，双目视觉摄像头(6)对称的设置在机架(9)两侧，静平台(10)通过固定螺栓(11)与机架(9)的连接设置在机架(9)上，静平台(10)底部设置有三个彼此成120°夹角的Delta电机(8)，主动臂(7)一端与Delta电机(8)输出端连接，从动臂(13)一端通过球铰(14)与主动臂(7)转动连接，从动臂(13)另一端通过球铰(14)与动平台(15)转动连接，动平台(15)通过三对从动臂(13)固定，动平台(15)上设置有执行电机(12)，执行电机(12)输出端设置有执行螺杆(18)，执行螺杆(18)与活动螺母(16)配合连接，动平台(15)上设置有三个彼此成120°夹角的固定支座(23)，采摘爪(19)一端与固定支座(23)铰链连接，采摘爪连接杆(17)一端与采摘爪(19)铰链连接，采摘爪连接杆(17)另一端与活动螺母(16)铰链连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机，其特征在于：导轨(1)底端设置有若干个导轨调节脚柱(21)。

3.根据权利要求1所述的一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机，其特征在于：机架(9)上设置有照射灯(22)。

4.根据权利要求1所述的一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机，其特征在于：采摘爪(19)末端为橡胶爪。

5.根据权利要求1所述的一种基于Delta并联机构的导轨式名优茶采摘机，其特征在于：还包括视觉控制系统，视觉控制系统包括数据处理模块、单片机和控制器。

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