CN220441352U - 一种茶叶采摘机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种茶叶采摘机器人，包括履带行进车组件、三坐标位移组件、视觉定位系统、茶叶采摘手组件；履带行进车组件是整体采摘机器人的位移驱动，为其余零部件的基座。三坐标位移组件带动末端的茶叶采摘手组件进行位移调整，安装在履带行进车组件的顶部。视觉定位系统给控制零部件提供茶叶位置信息，安装在履带行进车组件内。茶叶采摘手组件对茶叶进行采摘，收集的组件，安装在三坐标位移组件的末端；本实用新型具有整体机构简易可靠，采摘动作快速简单，在采摘动作结束实现收集，对多种地形都能进行工作，提高了茶叶采摘的效率。

Description

一种茶叶采摘机器人

技术领域

本实用新型涉及农业机械技术领域，特别涉及一种茶叶采摘机器人。

背景技术

我国茶文化历史悠久，从古至今已经有了四千多年的历史，且经久不衰。中国的茶文化影响到了世界各地，喝茶的习惯也逐渐成为了当代年轻人的一种生活方式。随着这些发展，我国成为了茶叶的生产制造大国。而

茶采摘的工作，目前是属于密集人工劳动的产业，需要消耗大量的劳动力。人力采摘慢慢的跟不上了生产力的发展，自动化茶叶采摘设备成为了目前迫切需要解决的难题。

目前国内的大多数的茶叶采摘设备一般都是采用的往复式的切割作业。这样的采摘方式会造成茶叶完整度低、切口不平、碎屑较多等难以控制品质的问题。

因此，怎样才能提供一种能够结构简单可靠，能适应复杂地形，能实现采摘动作平稳准确的茶叶采摘机器人，成为该领域考虑解决的难题。

实用新型内容

针对现有的技术不足，本实用新型提出了一种茶叶采摘机器人，能够适应复杂地形且能够平稳准确的完成茶叶采摘工作，在工作过程中人工操作性要方便实用。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种茶叶采摘机器人，包括履带行进车组件、三坐标位移组件、视觉定位系统、茶叶采摘手组件；

所述履带行进车组件包括履带轮模组及履带轮模组上的机器人框架；所述三坐标位移组件设置在机器人框架上；所述视觉定位系统、茶叶采摘手组件安装在三坐标位移组件，所述视觉定位系统分别与茶叶采摘手组件、三坐标位移组件和履带行进车组件信号连接。

进一步，所述履带轮模组上部设置机器人框架，履带轮模组通过链轮、链条与伺服电机动力链接，实现对履带轮模组的驱动。

进一步，所述三坐标位移组件安装在履带行进车组件上，所述三坐标位移组件2采用同步带模组与茶叶采摘手组件连接，带动茶叶采摘手组件进行维移动。

进一步，所述三坐标位移组件包括X轴同步带模组、Y轴同步带模组、Z轴同步带模组，其中，Y轴同步带模组与X轴同步带模组上的X轴滑块连接，Z轴同步带模组与Y轴同步带模组上的Y轴滑块连接。

进一步，X轴同步带模组、Y轴同步带模组、Z轴同步带模组上均设有限位开关。

进一步，所述视觉定位系统安装在履带行进车组件的内部，其输出端与履带行进车组件、三坐标位移组件、茶叶采摘手组件进行相连。

进一步，所述茶叶采摘手组件由随动轴、带动座、随动块、随动短轴相互紧固连接形成的组件，随动短轴上装有随动滚子，随动滚子安装在导向板的导向槽内，在笔筒气缸的推动带动块的作用下，随动滚子在导向槽内滚动，使上述的紧固连接的组件产生转动，带动座也随之转动，带动了末端的手指气缸。

进一步，在采摘作业的过程中，笔筒气缸为最低位置，装在手指气缸上的夹持手指向下进行采摘，抓取目标后，回转气缸带动收集箱旋转使其开口朝向夹持手指，而夹持手指随着笔筒气缸的上移，产生旋转使夹持手指处在水平位置，正好处在收集箱内。

采用上述的技术方案的优势是：

(1)本实用新型结构的茶叶采摘机器人，履带轮的结构，提高了整体设备的稳定性，三轴同步带模组的使用，提升了末端茶叶采摘组件的位移精度。

(2)茶叶采摘手组件中随动结构的设计，采摘的效率提高。

(3)模块化结构的设计方式，方便零部件的维修更换，提高来装配的效率，利于进行规模化的零部件制造，方便实现自动化控制。

附图说明

图1是实施例的整体结构示意图，(图中只显示了视觉定位系统的相机位置)；

图2是实施例的履带行进车组件结构示意图；

图3是实施例的三坐标位移组件结构示意图；

图4是实施例的茶叶采摘手组件结构示意图；

图中附图标记的含义：

1-履带行进车组件；2-三坐标位移组件；3-视觉定位系统；4-茶叶采摘手组件；5-履带轮模组；6-链轮；7-链条；8-伺服电机；9-机器人框架；10-安装座；11-控制电柜；12-X轴同步带模组；13-X轴滑块；14-X轴限位开关；15-Y轴滑块；16-Y轴同步带模组；17-Y轴限位开关；18-Z轴同步带模组；19-Z轴滑块；20-Z轴限位开关；21-收集箱；22-随动轴；23-轴承；24-轴端挡圈；25-带动块；26-笔筒气缸；27-连接板；28-缓冲器；29-气缸安装板；30-上连接板；31-立板；32-导轨；33-滑块；34-带动座；35-手指气缸；36-夹持手指；37-橡胶条；38-随动块；39-回转气缸；40-气缸座；41-导向板；42-随动滚子；43-随动短轴

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

具体实施时：如图1至图4所示，一种茶叶采摘机器人，包括履带行进车组件1、三坐标位移组件2、视觉定位系统3、茶叶采摘手组件4；所述履带行进车组件1作为其余零部件的安装基座，实现机器人整体位移；所述三坐标位移组件2安装在履带行进车组1的框架顶部，通过同步带模组带动末端的茶叶采摘手组件4进行位移；所述视觉定位系统3安装在履带行进车组1的框架上，视觉定位系统3输出端与履带行进车组件1、三坐标位移组件2、茶叶采摘手组件4进行信息相连，传递目标位置信息；所述茶叶采摘手组件4安装在三坐标位移组件2的末端，对茶叶进行采摘和收集的作用。

本具体实施方案，所述履带行进车组件1包括履带轮模组5、链轮6、链条7、伺服电机8、机器人框架9、安装座10、控制电柜11。其中，履带轮模组5安装在机器人框架9的底部，用伺服电机8、链轮6和链条7对履带轮模组5进行驱动。控制电柜11安装在机器人框架9的一侧，控制电柜11对伺服电机8进行控制和接受遥控信息的作用。安装座10用于连接三坐标位移组件2。

本具体实施方案，如图2和3所示，三坐标位移组件2包括X轴同步带模组12、X轴滑块13、X轴限位开关14、Y轴同步带模组16、Y轴滑块15、Y轴限位开关17、Z轴同步带模组18、Z轴滑块19、Z轴限位开关20。其中，X轴同步带模组12安装在履带行进车组件1上的安装座10上，Y轴同步带模组16安装在X轴滑块15上，Z轴同步带模18组安装在Y轴滑块15上，茶叶采摘手组件4安装在Z轴滑块19上，由此实现茶叶采摘手组件4在X轴、Y轴和Z轴方向上的运动。在X轴同步带模组12、Y轴同步带模组16和Z轴同步带模组18上分别设置X轴限位开关14、Y轴限位开关17和Z轴限位开关20，限位开关起到了限制工作范围的作用。

本具体实施方案，如图4所示，茶叶采摘手组件4包括茶叶收集箱21、随动轴22、轴承23、轴端挡圈24、带动块25、笔筒气缸26、连接板27、缓冲器28、气缸安装板29、上连接板30、立板31、导轨32、滑块33、带动座34、手指气缸35、夹持手指36、橡胶条37、随动块38、回转气缸39、气缸座40、导向板41、随动滚子42、随动短轴43。其中，随动轴22、带动块25、带动座34、随动块38、随动短轴43相互紧固连接的组件，连接板27和上连接板30相对设置，且连接板27和上连接板30的底部之间通过立板31连接，连接板27和上连接板30的顶部之间通过气缸安装板29连接；在连接板27的内壁安装有导轨32和滑块33；笔筒气缸26安装在气缸安装板29上，缓冲器28在气缸安装板29和立板31都进行安装，导向板41安装在连接板27朝向上连接板30的侧壁面上，收集箱21、回转气缸39、气缸座40安装在另一侧。当笔筒气缸26向下运动时推动安装在滑块33上的装有轴承23的带动块25，带动块25推动上述紧固件，随动短轴43装有随动滚子42，受带动块25的作用力下在导向板41内的导向槽内滚动，使该紧固件产生转动动作，进而是带动座34转动，带动末端的手指气缸35，完成采摘动作。

本技术方案中，操作者可以将机器人遥控到规定位置进行茶叶的采摘作业。机器人行进到规定位置后，视觉定位系统会自动识别茶叶堆进行持续的采摘作业。采摘作业的过程是，视觉定位系统自动捕捉茶叶的位置信息，确认后将信息传递到各个执行部件的驱动零部件的控制部分进行位移采集；在采摘的过程中，末端的茶叶采摘手组件动作过程和人近似，都是用手指捏住，然后快速扯下，放进收集箱；本实用新型能够适应复杂的地形进行茶叶采集，采摘收集一步完成，采摘的效率高且准确度高，有效的降低的工作人员的工作强度，更好的方便人工操作。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种茶叶采摘机器人，其特征在于，包括履带行进车组件(1)、三坐标位移组件(2)、视觉定位系统(3)、茶叶采摘手组件(4)；

所述履带行进车组件(1)包括履带轮模组及履带轮模组(5)上的机器人框架(9)；所述三坐标位移组件(2)设置在机器人框架(9)上；所述视觉定位系统(3)、茶叶采摘手组件(4)安装在三坐标位移组件(2)，所述视觉定位系统(3)分别与茶叶采摘手组件(4)、三坐标位移组件(2)和履带行进车组件(1)信号连接；所述三坐标位移组件(2)安装在履带行进车组件(1)上，所述三坐标位移组件(2)采用同步带模组与茶叶采摘手组件(4)连接，带动茶叶采摘手组件(4)进行三维移动；所述三坐标位移组件(2)包括X轴同步带模组(12)、Y轴同步带模组(16)、Z轴同步带模组(18)，其中，Y轴同步带模组(16)与X轴同步带模组(12)上的X轴滑块(13)连接，Z轴同步带模组(18)与Y轴同步带模组(16)上的Y轴滑块(15)连接；

所述茶叶采摘手组件(4)由随动轴(22)、带动座(34)、随动块(38)、随动短轴(43)相互紧固连接形成的组件，随动短轴(43)上装有随动滚子(42)，随动滚子(42)安装在导向板(41)的导向槽内，在笔筒气缸(26)的推动带动块(25)的作用下，随动滚子(42)在导向槽内滚动，使上述的紧固连接的组件产生转动，带动座(34)也随之转动，带动了末端的手指气缸(35)；在采摘作业的过程中，笔筒气缸(26)为最低位置，装在手指气缸(35)上的夹持手指(36)向下进行采摘，抓取目标后，回转气缸39带动收集箱21旋转使其开口朝向夹持手指(36)，而夹持手指(36)随着笔筒气缸(26)的上移，产生旋转使夹持手指(36)处在水平位置，正好处在收集箱(21)内。

2.根据权利要求1所述的一种茶叶采摘机器人，其特征在于，所述履带轮模组(5)上部设置机器人框架(9)，履带轮模组(5)通过链轮(6)、链条(7)与伺服电机(8)动力链接，实现对履带轮模组(5)的驱动。

3.根据权利要求1所述的一种茶叶采摘机器人，其特征在于，X轴同步带模组(12)、Y轴同步带模组(16)、Z轴同步带模组(18)上均设有限位开关。

4.根据权利要求1所述的一种茶叶采摘机器人，其特征在于，所述视觉定位系统(3)安装在履带行进车组件(1)的内部，其输出端与履带行进车组件(1)、三坐标位移组件(2)、茶叶采摘手组件(4)进行相连。