JP2023088825A - Imitation tea picking tool, tea picking device and tea picking method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、茶葉摘み取りの技術分野に関し、特に模造茶摘み工具、茶摘み装置および茶摘み方法に関する。 The present invention relates to the technical field of tea leaf picking, and more particularly to an imitation tea picking tool, a tea picking device and a tea picking method.
中国は、茶文化大国であり、茶葉の栽培および生産の大国でもあり、茶葉栽培エリアが広く、気候が多様で、茶の品種が多く、茶栽培の歴史が長く、形の異なる多くの地方品種が形成されている。一方、茶産業は、市場の需要の発展に従い、茶園面積が絶えず拡大し、茶葉の生産量が急速に増加している。茶葉は、季節性と時効性の要求が高い製品であり、規定時間までに茶葉の摘み取りを完了できなければ、茶葉の品質に重要な影響を与える。摘み取りの良し悪しと効率は、茶葉の品質と茶産業の利益に直接影響し、特に明前茶、春茶の場合、成長が速く、速やかに高品質で摘み取る必要がある。 China is a major country in tea culture and tea cultivation and production. It has a large tea cultivation area, diverse climates, many varieties of tea, a long history of tea cultivation, and many different local varieties. is formed. On the other hand, in the tea industry, with the development of market demand, the area of tea plantations is constantly expanding and the output of tea leaves is increasing rapidly. Tea leaves are a product with high seasonality and aging requirements, and failure to pick the tea leaves within the prescribed time will have a significant impact on the quality of the tea leaves. The quality and efficiency of picking directly affect the quality of tea leaves and the profits of the tea industry, especially for Mingqian tea and Spring tea, which grow quickly and need to be picked quickly and with high quality.
伝統的な茶葉の摘み取り方式は、人工的に摘み取りを行うが、摘み取りの質が比較的良いものの、効率が極めて低い。研究によると、茶摘み工は、1日8hで約3kgの茶葉を摘み取る。科学技術の発展に伴い、茶摘みの機械設備は、徐々に市場に登場している。現在最も多く使われているのは、手持ち式の茶摘み装置である。従来の人工摘み方式より効率は高いものの、手作業も必要である。かつ現在の茶摘み装置は、茶畝の形状制限により、左側、中間、右側にそれぞれ3回ずつ摘み取る必要があることが多い。エネルギー消費量と効率は、依然として日増しに増加する茶摘みの需要を満たすことができない。 The traditional method of picking tea leaves involves artificial picking. Although the picking quality is relatively good, the efficiency is extremely low. According to research, a tea picker picks about 3 kg of tea leaves in 8 hours a day. With the development of science and technology, mechanical equipment for tea picking is gradually appearing on the market. Hand-held tea picking equipment is most commonly used today. Although it is more efficient than the conventional artificial picking method, manual labor is also required. In addition, current tea picking devices often need to pick three times each to the left, middle, and right sides due to the shape limitation of tea ridges. Energy consumption and efficiency still cannot meet the increasing demand of tea picking.
上記の問題に対して、本発明の目的は、模造茶摘み工具、茶摘み装置および茶摘み方法を開示し、レーザーレーダーセンサおよび茶摘み機構の協同作用により、茶樹頂梢の生葉を自動的に模造採収することができ、茶葉の機械採取の効率と精度を比較的よく保証し、茶葉業界の摘み取り機械化の発展水準のさらなる向上を促した。 In view of the above problems, the object of the present invention is to provide an imitation tea-picking tool, a tea-picking device and a tea-picking method for automatically picking fresh leaves from tea tree tops through the cooperation of a laser radar sensor and a tea-picking mechanism. It can be used for imitation picking, which guarantees the efficiency and accuracy of mechanized tea picking relatively well, and promotes further improvement of the development level of mechanized picking in the tea industry.
具体的には、本発明の模造茶摘み工具は、上支持板と、上支持板と一体成形された2つの側板とを含む。2つの前記側板の間に摺動歯板と固定歯板とが取り付けられている。前記固定歯板の両端は、対応する側板に固定して取り付けられている。前記摺動歯板は、固定歯板に摺動して取り付けられている。前記摺動歯板は、基体と切断歯を含む。前記切断歯の刃先の外郭は、ならい構造を呈する。前記上支持板には駆動ユニットが取り付けられている。前記駆動ユニットと摺動歯板は、伝動連結される。 Specifically, the imitation tea picking tool of the present invention includes an upper support plate and two side plates integrally formed with the upper support plate. A sliding tooth plate and a fixed tooth plate are mounted between the two side plates. Both ends of the fixed tooth plate are fixedly attached to corresponding side plates. The sliding tooth plate is slidably attached to the fixed tooth plate. The sliding tooth plate includes a base body and cutting teeth. The contour of the cutting edge of the cutting tooth presents a profiling structure. A drive unit is attached to the upper support plate. The driving unit and the sliding tooth plate are transmission-connected.
さらに、前記基体には、複数の放熱孔と条孔とが開設されており、前記放熱孔と条孔とが離間して設けられている。 Further, the base body is provided with a plurality of heat radiation holes and striped holes, and the heat radiation holes and the striped holes are spaced apart from each other.
さらに、前記摺動歯板と前記固定歯板との間に1つ以上の位置決めボルトが穿設されており、1つ以上の前記位置決めボルトは、いずれも条孔内に設けられている。 Furthermore, one or more positioning bolts are provided between the sliding tooth plate and the fixed tooth plate, and the one or more positioning bolts are all provided in the grooves.
さらに、前記切断歯の刃先の外郭は、シャクガ科ウスジロエダシャクの幼虫の口器を模した切歯構造であり、その模造曲線が、Y=6.214sin(0.1429x+0.2629)+8.148sin(0.5242x-1.737)+2.309sin(0.9112x+1.212)+6.217sin(0.5843x+0.5042)-0.4521sin(1.669x-8.656)+0.3548sin(1.99x-10.61)であり、ただし、x∈[0、21.4]、単位がmmである。 Furthermore, the outline of the cutting edge of the cutting tooth has an incisor tooth structure that imitates the mouthparts of the larvae of the Geometridae of the family Geometridae, and the imitation curve is Y = 6.214 sin (0.1429x + 0.2629) + 8.148 sin (0.5242x - 1.737) + 2.309sin (0.9112x + 1.212) + 6.217sin (0.5843x + 0.5042) - 0.4521sin (1.669x - 8.656) + 0.3548sin (1.99x - 10.61), where xε[0, 21.4] in mm.
さらに、前記切断歯のピッチは、30~35mmであり、歯の高さは、20~23mmである。 Furthermore, the pitch of said cutting teeth is 30-35 mm and the height of the teeth is 20-23 mm.
さらに、前記駆動機構は、駆動モータと、プーリアセンブリと、プーリアセンブリの出力軸に固定して取り付けられたカムとを含み、前記駆動プレートには連結溝が開設され、前記カムは、連結溝の形状に合う連結溝内に設けられている。 Further, the drive mechanism includes a drive motor, a pulley assembly, and a cam fixedly attached to the output shaft of the pulley assembly, the drive plate is provided with a connecting groove, and the cam is positioned in the connecting groove. It is provided in a connecting groove that matches the shape.
さらに、前記プーリアセンブリは、ベルト伝動連結の第1プーリと第2プーリを含み、前記第1プーリは、駆動モータの出力軸に固定的に連結され、第2プーリは、フレームに固定的に取り付けられ、かつカムと同軸に設けられている。 Further, the pulley assembly includes a first pulley and a second pulley in a belt transmission connection, the first pulley being fixedly connected to the output shaft of the drive motor and the second pulley being fixedly attached to the frame. and is provided coaxially with the cam.
また、本発明は、さらに茶摘み装置を開示する。前記茶摘み装置は、移動ベースおよび移動ベースに取り付けられたフレームを含む。前記フレームには、2つの茶摘み機構が固定的に取り付けられている。前記茶摘み機構は、トラックユニットおよびトラックユニットに摺動して取り付けられた支持ステージを含む。前記トラックユニットは、フレームに固定的に取り付けられている。前記支持ステージには、直流プッシャーモータとレーザーレーダーセンサが固定して取り付けられている。前記直流プッシャーモータのプッシャーロッドの自由端には、請求項1~4のいずれか1項に記載の模造茶摘み工具が固定して取り付けられている。前記茶摘み装置は、さらにPLCコントローラを含む。前記レーザーレーダーセンサは、PLCコントローラの信号入力端に信号接続される。前記PLCコントローラの信号出力端は、直流プッシャーモータに信号接続される。 The present invention also discloses a tea picking device. The tea picking device includes a moving base and a frame attached to the moving base. Two tea picking mechanisms are fixedly attached to the frame. The tea picking mechanism includes a track unit and a support stage slidably mounted on the track unit. The track unit is fixedly attached to the frame. A DC pusher motor and a laser radar sensor are fixedly attached to the support stage. An imitation tea picking tool according to any one of claims 1 to 4 is fixedly attached to the free end of the pusher rod of the DC pusher motor. The tea picking device further includes a PLC controller. The laser radar sensor is signal-connected to the signal input of the PLC controller. A signal output end of the PLC controller is signal-connected to a DC pusher motor.
さらに、前記トラックユニットは、平行に設置されたボールねじとローラートラックを含む。前記ボールねじの一端は、軸受座を介してフレームに固定して取り付けられ、他端には、回転モータが固定的に接続される。前記回転モータは、フレームに固定的に取り付けられている。前記ローラートラックの両端は、いずれも軸受座を介してフレームに固定的に取り付けられている。前記支持ステージは、固定連結されたベースと支持板を含む。前記ボールねじとローラートラックは、ベース内に穿設される。 Furthermore, said track unit includes a ball screw and a roller track installed in parallel. One end of the ball screw is fixedly attached to the frame via a bearing seat, and the other end is fixedly connected to a rotary motor. The rotary motor is fixedly attached to the frame. Both ends of the roller track are fixedly attached to the frame via bearing seats. The support stage includes a base and a support plate that are fixedly connected. The ball screw and roller track are drilled in the base.
さらに、前記ローラートラックには、開口が上向きの溝が開設されている。前記支持板における溝に対応する位置には、対称に設けられた2つの支持耳が固定的に取り付けられている。2つの前記支持耳の間に、移動ローラが取り付けられている。前記移動ローラは、溝内に位置し、かつ溝の底部に接触している。 Further, the roller track is provided with a groove with an upward opening. Two symmetrical support ears are fixedly attached to the support plate at positions corresponding to the grooves. A moving roller is mounted between the two support ears. The moving roller is positioned within the groove and contacts the bottom of the groove.
また、本発明は、さらに、上記茶摘み装置を利用して茶葉の採取を行う方法を開示し、具体的に以下の工程を含む。 In addition, the present invention further discloses a method of picking tea leaves using the tea picking device, specifically including the following steps.
S1:茶摘み装置を茶摘みすべき茶畝に移動させることにより、移動ベースが茶畝の両側に位置し、フレームが茶畝の上に跨り、かつ2つの前記茶摘み機構がそれぞれ茶畝の両側に対応する位置に位置するようにする。 S1: By moving the tea-picking device to the tea ridge to be picked, the moving bases are located on both sides of the tea ridge, the frame straddles the tea ridge, and the two tea-picking mechanisms are respectively attached to the tea ridge. Place them in corresponding positions on both sides.
S2:直流プッシャーモータにより茶摘み機構を工具が茶畝に近接しているが茶樹に接触していない状態に移動させ、工具全体を茶畝の中心に沿う方向に上向きに傾斜させて茶樹の樹冠形状にマッチングする。 S2: The DC pusher motor moves the tea plucking mechanism to a state in which the tool is close to the tea ridge but not in contact with the tea tree, and the entire tool is tilted upward along the center of the tea tree to reach the crown of the tea tree. Match the shape.
S3:2つの茶摘み機構上のレーザーレーダーを起動し、それぞれ2つのカッターの位置を検出し、レーザー点群データにより茶樹の樹冠をフィッティングし、茶樹の樹冠曲線とカッター曲線のマッチングプランを計算し、さらにマッチングプランに基づいて、PLCコントローラにより直流プッシャーモータを制御し、直流プッシャーモータのプッシャーロッドの位置を調整し、さらに工具の姿勢と高さを制御して茶葉の採取を行う。 S3: Activate the laser radar on the two tea picking mechanisms, detect the positions of the two cutters respectively, fit the tea tree canopy with the laser point cloud data, and calculate the matching plan between the tea tree canopy curve and the cutter curve. Furthermore, according to the matching plan, the PLC controller controls the DC pusher motor, adjusts the position of the pusher rod of the DC pusher motor, and further controls the posture and height of the tool to collect tea leaves.
S4:移動ベースを茶畝に沿って移動させ、茶摘み工具により茶葉の採収を継続するとともに、2つのレーザーレーダーにより、カッターの動的検出と茶樹の樹冠のマッチングを継続し、PLCコントローラは、受信した信号に基づいて、採取が完了するまで直流プッシャーモータを動的に昇降制御する。 S4: Move the mobile base along the tea ridge, continue picking tea leaves with the tea picking tool, and continue the dynamic detection of the cutter and the matching of the tea tree canopy with the two laser radars, and the PLC controller , based on the received signal, dynamically controls the up-down control of the DC pusher motor until sampling is complete.
さらに、前記S3ステップにおいて、茶樹の樹冠曲線とカッター曲線とをマッチングする際に、マッチング後の樹冠曲線とカッター曲線とのなす角αと両曲線間の平均距離Lからマッチングの目安を判断し、α>α0またはL>L0であれば、α<α0かつL<L0(α0、L0は、実際の作業状況および実行機構の動作状況に応じて与えられた測定許容偏差値)まで直流プッシャーモータを調整し続ける。 Furthermore, in the step S3, when matching the crown curve of the tea tree and the cutter curve, a criterion for matching is determined from the angle α formed by the crown curve and the cutter curve after matching and the average distance L between the two curves, If α>α0 or L>L0, then drive the DC pusher motor until α<α0 and L<L0 (α0, L0 are the measured allowable deviation values given according to the actual working situation and the operating situation of the execution mechanism) keep adjusting.
1.本発明は、模造茶摘み工具を開示し、生物切歯葉を原型として模造設計を行い、茶樹剪定工具構造の設計に模造学的根拠を提供する。本発明の動刃の切断歯は、シャクガ科ウスジロエダシャク幼虫の上顎先端の切断歯の葉を原型として模造歯の設計を行い、その幾何構造をシミュレーションし、剪定刃による茶樹の葉の切断に有利であり、消費電力を減少させ、生産性を向上させる。 1. The present invention discloses an imitation tea picking tool, which is imitation design based on biological incisor leaves as a prototype, providing imitation scientific basis for the design of tea tree pruning tool structure. For the cutting teeth of the moving blade of the present invention, an imitation tooth was designed based on the leaf of the cutting tooth at the tip of the upper jaw of a larva of the Geometridae of the Geometridae family, and its geometric structure was simulated. Advantageously, it reduces power consumption and increases productivity.
2.本発明は、茶摘み装置を開示し、2組のならい茶摘み機構を利用して弧形頂梢茶樹の生葉採取に適応し、ならい精度が高く、採収効果がよく、そして合理的な空間構造を採用して移動ステージに配置する。作業時には、2組のならい茶摘み機構が取り付けられた移動ステージが茶樹の畝の長手方向に沿って移動し、PLCコントローラにより移動ベースと各茶摘み機構の秩序ある運動を制御し、装置が走行中に一畝の茶樹上の目標生葉に対する「使い捨て」の自動採収を実現し、作業者の労働強度を軽減し、茶葉の機械摘みのスピードと品質を大幅に向上させる。 2. The present invention discloses a tea-picking device, which uses two sets of profile tea-picking mechanisms to adapt to picking fresh leaves from arc-shaped top tea trees, with high profile accuracy, good harvesting effect, and reasonable space. A structure is adopted and placed on a moving stage. During operation, a moving stage on which two sets of tea picking mechanisms are attached moves along the longitudinal direction of the ridges of tea plants, and the PLC controller controls the orderly movement of the moving base and each tea picking mechanism, and the device runs. It realizes "disposable" automatic picking of the target fresh leaves on one row of tea plants, reduces the labor intensity of workers, and greatly improves the speed and quality of mechanical picking of tea leaves.
3.本発明が開示する茶摘み方法は、茶摘み装置を基礎とし、レーザーレーダーセンサを利用して遅延なくオンラインで茶樹蓬面曲線にフィットし、かつリアルタイムでカッターと茶樹蓬面をマッチングし、応答時間が短く、検出精度が高く、環境適応性がよく、また、リアルタイムのデータフィードバック処理とコントローラ制御により、移動ステージの走行前と走行中の各ならいアクチュエータによる茶摘み機の刃位置のリアルタイム調節を実現し、これにより、各ならい採茶ユニットによる茶樹頂梢の生葉の採収精度が向上する。 3. The tea picking method disclosed in the present invention is based on the tea picking device, uses the laser radar sensor to fit the tea tree surface curve online without delay, and matches the cutter and the tea tree surface in real time, so that the response time is It is short, has high detection accuracy, and has good environmental adaptability.Real-time adjustment of the blade position of the tea picking machine by each tracing actuator before and during the movement stage is realized by real-time data feedback processing and controller control. As a result, the accuracy of picking fresh leaves from the top of the tea tree by each tracing tea picking unit is improved.
4.本発明は、直流プッシャーモータを採用して茶摘み工具の姿勢ならいを実現し、運動過程が安定で、精度が高く、応答が速い。支持ステージは、回転モータによるボールねじの駆動によって、各茶摘み機構の横方向移動を実現することができ、異なる幅の茶樹の生葉採集に対する需要を最大限に満たす。 4. The present invention adopts a DC pusher motor to realize the posture tracing of the tea-plucking tool, which has a stable movement process, high precision and quick response. The support stage can realize the lateral movement of each tea picking mechanism by driving the ball screw by the rotary motor, maximally meeting the demand for picking fresh leaves of different widths of tea plants.
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on specific examples.
図1から図8に示すように、本発明の茶摘み装置は、移動ベース1と、移動ベース1に取り付けられたフレーム2とを含む。フレーム2には、1または複数の茶摘み機構が固定的に取り付けられている。本実施例は、2つの茶摘み機構を選択して設けたものであり、茶摘みを行う際に、茶畝の両側にそれぞれ対応させることができ、茶畝形状をより良くマッチングすることができる。茶摘み機構は、トラックユニットとトラックユニットに摺動可能に取り付けられた支持ステージ3を含む。トラックユニットは、平行に設置されたボールねじ4とローラートラック5を含む。支持ステージ3は、固定連結されたベース31と支持板32を含む。ボールねじ4とローラートラック5は、ベース31内に穿設される。ボールねじ4の一端は、軸受座6を介してフレーム2に固定して取り付けられ、他端には、カップリングを介して回転モータ7が接続されている。回転モータ7は、フレーム2に固定的に取り付けられている。ローラートラック5の両端は、いずれも軸受座6を介してフレーム2に固定的に取り付けられている。ローラートラック5には、開口が上向きの溝51が開設されている。支持板32における溝51に対応する位置には、対称に設けられた2つの支持耳33が固定的に取り付けられている。2つの支持耳33の間に、移動ローラ34が取り付けられている。移動ローラ34は、溝51内に位置し、かつ溝51の底部に接触している。ボールねじ4とローラートラック5の構造により、支持ステージ3をより円滑に動作させることができる。使用時には、回転モータ7によりボールねじ4が回転駆動され、ボールねじ4が支持ステージ3を水平移動駆動することにより、切断ユニットの位置が調整される。一方、溝51と移動ローラ34の配置により、ベース31とトラックユニットとの間の摩擦力が減少する。移動中、操作がよりスムーズになり、応答がより速くなり、消費電力の低減に有利になる。
As shown in FIGS. 1 to 8, the tea picking device of the present invention includes a moving base 1 and a frame 2 attached to the moving base 1. As shown in FIGS. One or more tea picking mechanisms are fixedly attached to the frame 2 . In this embodiment, two tea-plucking mechanisms are selected and provided, and when picking tea, they can correspond to both sides of the tea ridge, so that the shape of the tea ridge can be better matched. . The tea picking mechanism includes a track unit and a
支持ステージ3には、2台の直流プッシャーモータ8が関節式に取り付けられている。2台の直流プッシャーモータ8は、支持ステージ3に対称に設置されている。支持ステージ3における2台の直流プッシャーモータ8の中間の位置には、さらにレーザーレーダーセンサ9が固定して取り付けられている。本発明の茶摘み機は、さらにPLCコントローラを含む。レーザーレーダーセンサ9は、PLCコントローラの信号入力端と信号接続され、PLCコントローラの信号出力端は、直流プッシャーモータ8と信号接続されることで、切断の効率的な進行がある程度保証される。直流プッシャーモータ8のプッシャの自由端には、模造茶摘み工具10が枢着されており、レーザーレーダーセンサ9により、模造茶摘み工具と茶畝との間の距離を検出することができ、さらにPLCコントローラを利用して直流プッシャーモータを駆動して模造茶摘み工具の位置を調整し、ある程度で精確な摘み取りの目的を達成することができる。
Two DC pusher motors 8 are articulated on the
本発明の模造茶摘み工具10は、上支持板11と、上支持板11と一体成形された2つの側板12とを含む。2つの側板12の間に摺動歯板13と固定歯板14とが取り付けられている。固定歯板14の両端は、対応する側板12に固定して取り付けられている。摺動歯板13は、固定歯板14に摺動して取り付けられている。摺動歯板13は、基体131と切断歯132を含む。基体131には、複数の放熱孔15と条孔16とが開設されている。放熱孔15と条孔16とは、離間して設けられている。条孔16と放熱孔15の設計により、工具使用時の温度をある程度下げることができるだけでなく、摺動歯板13の質量をある程度減少させることができ、その使用をより軽くし、エネルギー消費を低減させることに有利である。具体的には、基体131は、固定的に連結された駆動板1311と弧状の切断片1312を含む。複数の切断歯132は、切断片1312に固設され、放熱孔15および条孔16は、切断片に設けられている。摺動歯板13と固定歯板14との間に1つ以上の位置決めボルト17が穿設され、1つ以上の位置決めボルト17は、いずれも条孔内に設置されている。具体的には、本実施例は、2つの位置決めボルト17を選択的に設置し、基体131に対称に設置し、条孔16の構造は、動刃2の往復運動に影響を与えない。切歯の刃の外郭は、模造構造を呈し、具体的にはシャクガ科ウスジロエダシャクの幼虫の口器を模した切歯構造であり、その模造曲線が、Y=6.214sin(0.1429x+0.2629)+8.148sin(0.5242x-1.737)+2.309sin(0.9112x+1.212)+6.217sin(0.5843x+0.5042)-0.4521sin(1.669x-8.656)+0.3548sin(1.99x-10.61)であり、ただし、x∈[0、21.4]、単位がmmである。
The imitation
上支持板11には、駆動ユニットが取り付けられている。駆動ユニットと摺動歯板13とは、伝動連結される。駆動ユニットは、駆動モータ18と、プーリアセンブリと、プーリアセンブリの出力軸に固設されたカム19とを含む。駆動板1311には連結溝20が開設され、カム19は、連結溝20内に配置されかつ連結溝20の形状とマッチングする。プーリアセンブリは、ベルト伝動連結の第1プーリ21と第2プーリ22を含む。第1プーリ21は、駆動モータ18の出力軸に固定的に連結され、第2プーリ22は、上支持板11に固定的に取り付けられてカム19と同軸に設けられる。使用時には、駆動モータ18が回転して第1プーリ21を回転させ、第1プーリ21がベルトを介して第2プーリ22を駆動してさらにカム19を回転させる。カム19と連結溝とが係合することにより、摺動歯板13の左右往復動を駆動する。
A drive unit is attached to the
上記の茶摘み装置を用いて茶葉の摘み取りを行う場合の具体的な操作手順は、以下である。 A specific operating procedure for picking tea leaves using the above tea picking device is as follows.
S1:茶摘み装置を茶摘みすべき茶畝に移動させることにより、移動ベースが茶畝の両側に位置し、フレームが茶畝の上に跨り、かつ2つの前記茶摘み機構がそれぞれ茶畝の両側に対応する位置に位置するようにする。 S1: By moving the tea-picking device to the tea ridge to be picked, the moving bases are located on both sides of the tea ridge, the frame straddles the tea ridge, and the two tea-picking mechanisms are respectively attached to the tea ridge. Place them in corresponding positions on both sides.
S2:直流プッシャーモータにより茶摘み機構を工具が茶畝に近接しているが茶樹に接触していない状態に移動させ、工具全体を茶畝の中心に沿う方向に上向きに傾斜させて茶樹の樹冠形状にマッチングする。 S2: The DC pusher motor moves the tea plucking mechanism to a state in which the tool is close to the tea ridge but not in contact with the tea tree, and the entire tool is tilted upward along the center of the tea tree to reach the crown of the tea tree. Match the shape.
S3:2つの茶摘み機構上のレーザーレーダーを起動し、それぞれ2つのカッターの位置を検出し、レーザー点群データにより茶樹の樹冠をフィッティングし、茶樹の樹冠曲線とカッター曲線のマッチングプランを計算する。すなわち、マッチング後の樹冠曲線とカッター曲線とのなす角αと両曲線間の平均距離Lからマッチングの目安を判断し、α>α0またはL>L0であれば、α<α0かつL<L0(α0、L0は、実際の作業状況および実行機構の動作状況に応じて与えられた測定許容偏差値)まで直流プッシャーモータを調整し続ける。マッチングプランに基づいて、PLCコントローラにより直流プッシャーモータを制御し、直流プッシャーモータのプッシャーロッドの位置を調整し、さらに、リアルタイムに計算したカッター曲線と茶樹の樹冠曲線との間の角度αと両曲線間の平均距離L値が前述の測定原理の要求を満たすまで、工具の姿勢と高さを制御し、茶樹の頂梢のならいを実現し、茶葉の採収を行う。 S3: Activate the laser radar on the two tea picking mechanisms, detect the positions of the two cutters respectively, fit the tea tree canopy with the laser point cloud data, and calculate the matching plan of the tea tree canopy curve and the cutter curve. . That is, the standard of matching is determined from the angle α between the crown curve and the cutter curve after matching and the average distance L between the two curves, and if α>α0 or L>L0, α<α0 and L<L0 ( α0, L0 continue to adjust the DC pusher motor up to a given measurement tolerance) according to the actual working situation and the operating situation of the execution mechanism. Based on the matching plan, the DC pusher motor is controlled by the PLC controller to adjust the position of the pusher rod of the DC pusher motor, and the angle α between the cutter curve and the crown curve of the tea tree calculated in real time and both curves The tool posture and height are controlled to achieve the tea plant top profile and tea leaf picking until the average distance L between the two meets the requirements of the above measuring principle.
S4:移動ベースが茶畝に沿って移動し、茶摘み工具が茶葉の採収を継続する。工具に採収された茶葉は、工具に設けられたファンにより後方の予め設定された収集袋に吹きつけられる。同時に2つのレーザーレーダーは、いずれもカッターの動的検出および茶樹の樹冠のフィッティングを継続する。PLCコントローラは、受信した信号に基づいて直流プッシャーモータを制御して動的昇降を行う。レーザーレーダーセンサのいずれもが茶樹を検知できない(つまりレンジを超えている)場合、すなわちこのならい茶摘みユニットの下方に対応するエリアの茶摘みが完了したとみなす。コントローラは、各直流プッシャーモータを制御して回転させ、各ならい茶摘みユニットは、初期状態に復帰する。全てのならい茶摘みユニットが初期状態に復帰した後、コントローラは、移動ベースと各装置の運動を停止制御する。採取が終わると、この畝の茶樹の生葉の摘み取りが完了する。 S4: The moving base moves along the tea ridge and the tea picking tool continues picking tea leaves. The tea leaves collected by the tool are blown into a preset collection bag at the rear by a fan provided on the tool. At the same time the two laser radars both continue the dynamic detection of the cutter and the fitting of the tea tree canopy. The PLC controller controls the DC pusher motor based on the received signal to perform dynamic lifting. If none of the laser radar sensors can detect the tea plant (that is, they are out of range), it is assumed that the tea picking of the area corresponding to the bottom of this flat tea picking unit has been completed. The controller controls and rotates each DC pusher motor, and each flat tea plucking unit returns to its initial state. After all the trailing tea picking units have returned to their initial states, the controller stops the movement of the moving base and each device. When the collection is finished, the picking of the fresh leaves of the tea trees on this ridge is completed.
以上の実施例は、本発明の技術的解決手段を説明するためのものに過ぎず、限定するものではない。本発明は、好ましい実施例を参照して詳細に説明したが、当業者には理解されるように、本発明の技術的解決手段の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明の技術的解決手段を変更または均等に変更することが可能であり、それらはすべて本発明の特許請求の範囲に含まれるものである。本発明において詳細に説明されない技術、形状、構造の部分は、すべて公知技術である。 The above examples are only for describing the technical solutions of the present invention, but not for limiting them. Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, it should be understood by those skilled in the art that the technical solutions of the present invention do not depart from the spirit and scope of the technical solutions of the present invention. Modifications or equivalent modifications of the means are possible, all of which fall within the scope of the claims of the present invention. The parts of technology, shape, and structure that are not described in detail in the present invention are all known technologies.
(付記)
(付記1)
模造茶摘み工具であって、
上支持板と、前記上支持板と一体成形された2つの側板とを含み、
2つの前記側板の間に摺動歯板と固定歯板とが取り付けられ、
前記固定歯板の両端は、対応する前記側板に固定して取り付けられ、
前記摺動歯板は、前記固定歯板に摺動して取り付けられ、
前記摺動歯板は、基体と切断歯を含み、
前記切断歯の刃先の外郭は、ならい構造を呈し、
前記上支持板には駆動ユニットが取り付けられ、
前記駆動ユニットと前記摺動歯板は、伝動連結されることを特徴とする模造茶摘み工具。
(Appendix)
(Appendix 1)
An imitation tea picking tool comprising:
comprising an upper support plate and two side plates integrally formed with the upper support plate;
A sliding tooth plate and a fixed tooth plate are mounted between the two side plates,
Both ends of the fixed tooth plate are fixedly attached to the corresponding side plates,
The sliding tooth plate is slidably attached to the fixed tooth plate,
The sliding tooth plate includes a base body and cutting teeth,
the contour of the cutting edge of the cutting tooth exhibits a profile structure,
A drive unit is attached to the upper support plate,
The imitation tea-picking tool, wherein the driving unit and the sliding tooth plate are transmission-connected.
(付記2)
前記基体には、複数の放熱孔と条孔とが開設されており、
前記放熱孔と前記条孔とが離間して設けられていることを特徴とする付記1に記載の模造茶摘み工具。
(Appendix 2)
a plurality of heat radiation holes and striped holes are formed in the base body,
The imitation tea picking tool according to appendix 1, wherein the heat radiation hole and the streak hole are spaced apart from each other.
(付記3)
前記摺動歯板と前記固定歯板との間に1つ以上の位置決めボルトが穿設されており、
1つ以上の前記位置決めボルトは、いずれも条孔内に設けられていることを特徴とする付記2に記載の模造茶摘み工具。
(Appendix 3)
one or more positioning bolts are drilled between the sliding tooth plate and the fixed tooth plate;
3. The imitation tea picking tool according to claim 2, wherein the one or more positioning bolts are all provided in the slots.
(付記4)
前記切断歯の刃先の外郭は、シャクガ科ウスジロエダシャクの幼虫の口器を模した切歯構造であり、その模造曲線が、Y=6.214sin(0.1429x+0.2629)+8.148sin(0.5242x-1.737)+2.309sin(0.9112x+1.212)+6.217sin(0.5843x+0.5042)-0.4521sin(1.669x-8.656)+0.3548sin(1.99x-10.61)であり、ただし、x∈[0、21.4]、単位がmmであることを特徴とする付記3に記載の模造茶摘み工具。
(Appendix 4)
The contour of the cutting edge of the cutting tooth has an incisor tooth structure that imitates the mouthparts of the larvae of the Geometridae of the family Geometridae. .5242x-1.737) + 2.309sin (0.9112x + 1.212) + 6.217sin (0.5843x + 0.5042) - 0.4521sin (1.669x-8.656) + 0.3548sin (1.99x-10. 61), where xε[0, 21.4] in mm.
(付記5)
茶摘み装置であって、
移動ベースおよび前記移動ベースに取り付けられたフレームを含み、
前記フレームには、2つの茶摘み機構が固定的に取り付けられており、
前記茶摘み機構は、トラックユニットおよび前記トラックユニットに摺動して取り付けられた支持ステージを含み、
前記トラックユニットは、前記フレームに固定的に取り付けられ、
前記支持ステージには、直流プッシャーモータとレーザーレーダーセンサが固定して取り付けられ、
前記直流プッシャーモータのプッシャーロッドの自由端には、付記1~4のいずれか1つに記載の模造茶摘み工具が固定して取り付けられ、
前記茶摘み装置は、さらにPLCコントローラを含み、
前記レーザーレーダーセンサは、前記PLCコントローラの信号入力端に信号接続され、
前記PLCコントローラの信号出力端は、前記直流プッシャーモータに信号接続されることを特徴とする茶摘み装置。
(Appendix 5)
A tea picking device,
comprising a movement base and a frame attached to said movement base;
Two tea picking mechanisms are fixedly attached to the frame,
the tea picking mechanism includes a track unit and a support stage slidably attached to the track unit;
The track unit is fixedly attached to the frame,
A DC pusher motor and a laser radar sensor are fixedly attached to the support stage,
The imitation tea picking tool according to any one of Appendices 1 to 4 is fixedly attached to the free end of the pusher rod of the DC pusher motor,
The tea picking device further includes a PLC controller,
the laser radar sensor is signal-connected to a signal input terminal of the PLC controller;
The tea picking device, wherein the signal output end of the PLC controller is signal-connected to the DC pusher motor.
(付記6)
前記トラックユニットは、平行に設置されたボールねじとローラートラックを含み、
前記ボールねじの一端は、軸受座を介して前記フレームに固定して取り付けられ、他端には、回転モータが固定的に接続され、
前記回転モータは、前記フレームに固定的に取り付けられ、
前記ローラートラックの両端は、いずれも前記軸受座を介して前記フレームに固定的に取り付けられ、
前記支持ステージは、固定連結されたベースと支持板を含み、
前記ボールねじと前記ローラートラックは、前記ベース内に穿設されることを特徴とする付記5に記載の茶摘み装置。
(Appendix 6)
the track unit includes a ball screw and a roller track installed in parallel;
One end of the ball screw is fixedly attached to the frame via a bearing seat, and the other end is fixedly connected to a rotary motor,
The rotary motor is fixedly attached to the frame,
Both ends of the roller track are fixedly attached to the frame through the bearing seats,
the support stage includes a fixedly connected base and a support plate;
6. The tea picking device of
(付記7)
前記ローラートラックには、開口が上向きの溝が開設され、
前記支持板における前記溝に対応する位置には、対称に設けられた2つの支持耳が固定的に取り付けられ、
2つの前記支持耳の間に、移動ローラが取り付けられ、
前記移動ローラは、前記溝内に位置し、かつ前記溝の底部に接触していることを特徴とする付記6に記載の茶摘み装置。
(Appendix 7)
The roller track has a groove with an opening facing upward,
Two symmetrical support ears are fixedly attached to the support plate at positions corresponding to the grooves,
a moving roller is mounted between two said support ears;
6. The tea picking device according to claim 6, wherein the moving roller is positioned within the groove and is in contact with the bottom of the groove.
(付記8)
付記5から7のいずれか一つに記載の茶摘み装置に基づいて、
茶摘み装置を茶摘みすべき茶畝に移動させることにより、移動ベースが茶畝の両側に位置し、フレームが茶畝の上に跨り、かつ2つの前記茶摘み機構がそれぞれ茶畝の両側に対応する位置に位置するようにするステップS1と、
直流プッシャーモータにより茶摘み機構を工具が茶畝に近接しているが茶樹に接触していない状態に移動させ、工具全体を茶畝の中心に沿う方向に上向きに傾斜させて茶樹の樹冠形状にマッチングするステップS2と、
2つの茶摘み機構上のレーザーレーダーを起動し、それぞれ2つのカッターの位置を検出し、レーザー点群データにより茶樹の樹冠をフィッティングし、茶樹の樹冠曲線とカッター曲線のマッチングプランを計算し、さらにマッチングプランに基づいて、PLCコントローラにより直流プッシャーモータを制御し、直流プッシャーモータのプッシャーロッドの位置を調整し、さらに工具の姿勢と高さを制御して茶葉の採取を行うステップS3と、
移動ベースを茶畝に沿って移動させ、茶摘み工具により茶葉の採収を継続するとともに、2つのレーザーレーダーにより、カッターの動的検出と茶樹の樹冠のマッチングを継続し、PLCコントローラは、受信した信号に基づいて、採取が完了するまで直流プッシャーモータを動的に昇降制御するステップS4と、を含むことを特徴とする茶摘み方法。
(Appendix 8)
Based on the tea picking device according to any one of
By moving the tea-picking device to the tea ridge to be picked, the moving bases are located on both sides of the tea ridge, the frame straddles the tea ridge, and the two tea-picking mechanisms are positioned on both sides of the tea ridge, respectively. a step S1 of positioning at corresponding positions;
A DC pusher motor moves the tea picking mechanism to a state in which the tool is close to the tea ridge but not in contact with the tea tree, and the entire tool is tilted upward in the direction along the center of the tea tree to form the crown shape of the tea tree. a matching step S2;
Activate the laser radar on the two tea picking mechanisms, detect the positions of the two cutters respectively, fit the tea tree canopy with the laser point cloud data, calculate the matching plan between the tea tree canopy curve and the cutter curve, and Based on the matching plan, the PLC controller controls the DC pusher motor, adjusts the position of the pusher rod of the DC pusher motor, and further controls the posture and height of the tool to collect tea leaves;
The mobile base moves along the tea ridge, and the tea picking tool continues to pick tea leaves, and the two laser radars continue to detect the cutter dynamics and match the tea tree canopy, and the PLC controller receives and a step S4 of dynamically controlling the up/down motion of the DC pusher motor until the picking is completed based on the signal generated by the tea picking.
(付記9)
前記ステップS3において、茶樹の樹冠曲線とカッター曲線とをマッチングする際に、マッチング後の樹冠曲線とカッター曲線とのなす角αと両曲線間の平均距離Lからマッチングの目安を判断し、α>α0またはL>L0であれば、α<α0かつL<L0(α0、L0は、実際の作業状況および実行機構の動作状況に応じて与えられた測定許容偏差値)まで直流プッシャーモータを調整し続けることを特徴とする付記8に記載の茶摘み方法。
(Appendix 9)
In step S3, when the crown curve of the tea tree and the cutter curve are matched, a criterion for matching is determined from the angle α formed by the crown curve and the cutter curve after matching and the average distance L between the two curves, and α> If α0 or L>L0, then adjust the DC pusher motor to α<α0 and L<L0 (α0, L0 are the measured allowable deviation values given according to the actual work situation and the operating situation of the execution mechanism) 9. The method of picking tea according to claim 8, characterized by continuing.
1:移動ベース、2:フレーム、3:支持ステージ、31:ベース、32:支持板、33:支持耳、34:移動ローラ、4:ボールねじ、5:ローラートラック、51:溝、6:軸受座、7:回転モータ、8:直流プッシャーモータ、9:レーザーレーダーセンサ、10:模造茶摘み工具、11:上支持板、12:側板、13:摺動歯板、131:基体、1311:駆動板、1312:切断片、132:切断歯、14:固定歯板、15:放熱孔、16:条孔、17:位置決めボルト、18:駆動モータ、19:カム、20:連結溝、21:第1プーリ、22:第2プーリ。 1: moving base, 2: frame, 3: supporting stage, 31: base, 32: supporting plate, 33: supporting ear, 34: moving roller, 4: ball screw, 5: roller track, 51: groove, 6: bearing seat, 7: rotary motor, 8: DC pusher motor, 9: laser radar sensor, 10: imitation tea picking tool, 11: upper support plate, 12: side plate, 13: sliding tooth plate, 131: base, 1311: drive Plate 1312: Cutting piece 132: Cutting tooth 14: Fixed tooth plate 15: Radiation hole 16: Slot 17: Positioning bolt 18: Drive motor 19: Cam 20: Connecting groove 21: Third 1 pulley, 22: second pulley.
Claims (9)
上支持板と、前記上支持板と一体成形された2つの側板とを含み、
2つの前記側板の間に摺動歯板と固定歯板とが取り付けられ、
前記固定歯板の両端は、対応する前記側板に固定して取り付けられ、
前記摺動歯板は、前記固定歯板に摺動して取り付けられ、
前記摺動歯板は、基体と切断歯を含み、
前記切断歯の刃先の外郭は、ならい構造を呈し、
前記上支持板には駆動ユニットが取り付けられ、
前記駆動ユニットと前記摺動歯板は、伝動連結されることを特徴とする模造茶摘み工具。 An imitation tea picking tool comprising:
comprising an upper support plate and two side plates integrally formed with the upper support plate;
A sliding tooth plate and a fixed tooth plate are mounted between the two side plates,
Both ends of the fixed tooth plate are fixedly attached to the corresponding side plates,
The sliding tooth plate is slidably attached to the fixed tooth plate,
The sliding tooth plate includes a base body and cutting teeth,
the contour of the cutting edge of the cutting tooth exhibits a profile structure,
A drive unit is attached to the upper support plate,
The imitation tea-picking tool, wherein the driving unit and the sliding tooth plate are transmission-connected.
前記放熱孔と前記条孔とが離間して設けられていることを特徴とする請求項1に記載の模造茶摘み工具。 a plurality of heat radiation holes and striped holes are formed in the base body,
2. The imitation tea picking tool according to claim 1, wherein said heat radiation hole and said streak hole are spaced apart from each other.
1つ以上の前記位置決めボルトは、いずれも条孔内に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の模造茶摘み工具。 one or more positioning bolts are drilled between the sliding tooth plate and the fixed tooth plate;
3. The imitation tea picking tool according to claim 2, wherein the one or more positioning bolts are all provided in the slots.
移動ベースおよび前記移動ベースに取り付けられたフレームを含み、
前記フレームには、2つの茶摘み機構が固定的に取り付けられており、
前記茶摘み機構は、トラックユニットおよび前記トラックユニットに摺動して取り付けられた支持ステージを含み、
前記トラックユニットは、前記フレームに固定的に取り付けられ、
前記支持ステージには、直流プッシャーモータとレーザーレーダーセンサが固定して取り付けられ、
前記直流プッシャーモータのプッシャーロッドの自由端には、請求項1~4のいずれか1項に記載の模造茶摘み工具が固定して取り付けられ、
前記茶摘み装置は、さらにPLCコントローラを含み、
前記レーザーレーダーセンサは、前記PLCコントローラの信号入力端に信号接続され、
前記PLCコントローラの信号出力端は、前記直流プッシャーモータに信号接続されることを特徴とする茶摘み装置。 A tea picking device,
comprising a movement base and a frame attached to said movement base;
Two tea picking mechanisms are fixedly attached to the frame,
the tea picking mechanism includes a track unit and a support stage slidably attached to the track unit;
The track unit is fixedly attached to the frame,
A DC pusher motor and a laser radar sensor are fixedly attached to the support stage,
The imitation tea picking tool according to any one of claims 1 to 4 is fixedly attached to the free end of the pusher rod of the DC pusher motor,
The tea picking device further includes a PLC controller,
the laser radar sensor is signal-connected to a signal input terminal of the PLC controller;
The tea picking device, wherein the signal output end of the PLC controller is signal-connected to the DC pusher motor.
前記ボールねじの一端は、軸受座を介して前記フレームに固定して取り付けられ、他端には、回転モータが固定的に接続され、
前記回転モータは、前記フレームに固定的に取り付けられ、
前記ローラートラックの両端は、いずれも前記軸受座を介して前記フレームに固定的に取り付けられ、
前記支持ステージは、固定連結されたベースと支持板を含み、
前記ボールねじと前記ローラートラックは、前記ベース内に穿設されることを特徴とする請求項5に記載の茶摘み装置。 the track unit includes a ball screw and a roller track installed in parallel;
One end of the ball screw is fixedly attached to the frame via a bearing seat, and the other end is fixedly connected to a rotary motor,
The rotary motor is fixedly attached to the frame,
Both ends of the roller track are fixedly attached to the frame through the bearing seats,
the support stage includes a fixedly connected base and a support plate;
6. The tea picking device of claim 5, wherein the ball screw and the roller track are drilled into the base.
前記支持板における前記溝に対応する位置には、対称に設けられた2つの支持耳が固定的に取り付けられ、
2つの前記支持耳の間に、移動ローラが取り付けられ、
前記移動ローラは、前記溝内に位置し、かつ前記溝の底部に接触していることを特徴とする請求項6に記載の茶摘み装置。 The roller track has a groove with an opening facing upward,
Two symmetrical support ears are fixedly attached to the support plate at positions corresponding to the grooves,
a moving roller is mounted between two said support ears;
7. The tea picking device according to claim 6, wherein said moving roller is positioned within said groove and is in contact with the bottom of said groove.
茶摘み装置を茶摘みすべき茶畝に移動させることにより、移動ベースが茶畝の両側に位置し、フレームが茶畝の上に跨り、かつ2つの前記茶摘み機構がそれぞれ茶畝の両側に対応する位置に位置するようにするステップS1と、
直流プッシャーモータにより茶摘み機構を工具が茶畝に近接しているが茶樹に接触していない状態に移動させ、工具全体を茶畝の中心に沿う方向に上向きに傾斜させて茶樹の樹冠形状にマッチングするステップS2と、
2つの茶摘み機構上のレーザーレーダーを起動し、それぞれ2つのカッターの位置を検出し、レーザー点群データにより茶樹の樹冠をフィッティングし、茶樹の樹冠曲線とカッター曲線のマッチングプランを計算し、さらにマッチングプランに基づいて、PLCコントローラにより直流プッシャーモータを制御し、直流プッシャーモータのプッシャーロッドの位置を調整し、さらに工具の姿勢と高さを制御して茶葉の採取を行うステップS3と、
移動ベースを茶畝に沿って移動させ、茶摘み工具により茶葉の採収を継続するとともに、2つのレーザーレーダーにより、カッターの動的検出と茶樹の樹冠のマッチングを継続し、PLCコントローラは、受信した信号に基づいて、採取が完了するまで直流プッシャーモータを動的に昇降制御するステップS4と、を含むことを特徴とする茶摘み方法。 Based on the tea picking device according to any one of claims 5 to 7,
By moving the tea-picking device to the tea ridge to be picked, the moving bases are located on both sides of the tea ridge, the frame straddles the tea ridge, and the two tea-picking mechanisms are positioned on both sides of the tea ridge, respectively. a step S1 of positioning at corresponding positions;
A DC pusher motor moves the tea picking mechanism to a state in which the tool is close to the tea ridge but not in contact with the tea tree, and the entire tool is tilted upward in the direction along the center of the tea tree to form the crown shape of the tea tree. a matching step S2;
Activate the laser radar on the two tea picking mechanisms, detect the positions of the two cutters respectively, fit the tea tree canopy with the laser point cloud data, calculate the matching plan between the tea tree canopy curve and the cutter curve, and Based on the matching plan, the PLC controller controls the DC pusher motor, adjusts the position of the pusher rod of the DC pusher motor, and further controls the posture and height of the tool to collect tea leaves;
The mobile base moves along the tea ridge, and the tea picking tool continues to pick tea leaves, and the two laser radars continue to detect the cutter dynamics and match the tea tree canopy, and the PLC controller receives and a step S4 of dynamically controlling the up/down motion of the DC pusher motor until the picking is completed based on the signal generated by the tea picking.
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