[發明專利]茶葉摘采機器人

無效

• 申請號: 201110380397.8
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102487667A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 陳勇;陳君
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 閆彪

技術領域

本發明涉及一種茶葉摘采機器人，尤其是一種能夠對茶樹嫩芽進行有選擇性地采摘的機器人，屬于農林機械技術領域。

背景技術

據申請人了解，為了提高采茶效率，有些茶場逐步實現了部分機械化采摘。但是，現有采茶機主要基于剪切方式工作，先剪切茶樹枝條，然后利用風機氣流將茶葉收集到容器中。這種采茶機械只能將茶樹冠層整體地剪切一遍，不僅對嫩葉和老葉沒有選擇性，而且還會造成茶葉葉片嚴重破損，因此只適用于大宗茶（例如，袋泡茶等）的摘采，不能用于要求摘采嫩葉（例如單芽、一芽一葉、一芽二葉等）的名優茶，尤其是需要保證葉片完整性的高檔次名優茶。隨著勞動力成本提高和現有采茶機不適用于名優茶采摘，茶場急切希望有一種工作效率高、能適用于采摘名優茶的機械。

檢索發現，中國專利申請CN1620848A（申請號：2004100814824）公開了一種“自動采茶機”，該機設有單個圖像采集頭，雖然具有初步的識別功能，但由于不能獲取嫩芽與采摘刀爪的距離信息，且在屏蔽空間中只有一個固定位置的照明燈，難以照亮茶樹所有部位的嫩芽，加之執行機構的結構存在諸多問題，因此嚴重影響了其可操作性。此外，申請號為2008100634247的中國專利申請公開了一種“茶葉自動采摘方法及實現該方法的茶葉采摘機”，該機利用旋轉氣流擰斷茶葉，避免了剪切方式采茶所造成的對茶葉和茶株的損傷，但是該方案沒有解決嫩芽識別問題，不能適用于名優茶采摘中只采摘一芽一葉或者一芽二葉等要求。

發明內容

本發明的目的在于：針對以上現有技術存在的缺點或問題，提出一種可以實現茶樹嫩芽自動準確采摘的茶葉摘采機器人，從而滿足名優茶采摘的需要。

為了達到上述目的，本發明的茶葉摘采機器人包括用于攝取茶樹圖像的視覺系統、用于進行圖像處理并根據處理結果輸出控制信號的處理控制電路、用于根據輸出信號采摘茶葉的執行機構，以及將采摘茶葉輸送至容器的收集裝置，其中執行機構具有固連于機架的基座，所述基座的下部至少沿圓周間隔連接三根上臂，所述各上臂的上端分別與受控于處理控制電路的對應伺服電機傳動連接，所述各上臂的下端分別通過球鉸鏈與對應的前臂上端鉸接，所述前臂的下端分別通過沿圓周間隔分布的球鉸鏈與活動平臺鉸接，所述活動平臺底面朝下延伸出刀刃支架，所述刀刃支架支撐有平行的光軸和具有雙向螺紋的絲桿，所述絲桿的雙向螺紋分別與相對安置的左側刀刃和右側刀刃對應的螺紋孔旋合，所述左側刀刃和右側刀刃還分別具有與光軸構成移動副的通孔，所述絲桿與受控于處理控制電路的直流電機傳動連接。

為了便于組裝，前臂可以由上部前臂和下部前臂通過連接套連接構成。

采用本發明的以上技術方案后，借助機器視覺攝取茶樹冠層茶葉圖像后，可以通過處理，確定其空間坐標位置，從而控制伺服電機，驅使空間機械臂機構帶動活動臺準確到達待采摘茶葉嫩芽處，就位后直流電機啟動，通過雙向絲桿驅使左、右側刀刃將茶葉嫩芽剪切下來，在收集裝置的作用下收集積聚起來。

上述空間機械臂機構可以實現準確就位，左、右側刀刃可以保證葉片的完整性，整個采摘過程完全自動化，因此適于名優茶的采摘。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

圖1為本發明實施例一的結構示意圖。

圖2為圖1實施例的空間機械臂結構示意圖。

圖3為圖1實施例的采摘機構結構示意圖。

具體實施方式

實施例一

本實施例的茶葉摘采機器人如圖1所示，包括單目攝像機1、雙目攝像機2、投影機3、空間機械臂4、采摘機構5以及用于進行圖像處理并根據處理結果輸出控制信號的處理控制電路（圖中未示）。8是茶樹。單目攝像機1、雙目攝像機2、投影機3構成機器視覺系統，用于識別嫩芽并定位嫩芽中心的空間三維坐標；換言之，視覺系統包括用于攝取茶樹冠層圖像的單目攝像機1、用于向茶樹冠層投射光柵條紋的投影機3、以及攝取覆蓋著光柵的茶樹冠層圖像的雙目攝像機2?？臻g機械臂4和采摘機構5構成用于根據輸出信號采摘茶葉的執行機構。將采摘茶葉輸送至容器的收集裝置由抽風管道6以及容器7構成，抽風管道6的抽風口位于執行機構處，出風口位于容器內。