[發(fā)明專利]一種采摘茶葉的機(jī)械裝置及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107371600A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張晴;孫帥;劉英奇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)昆山創(chuàng)新中心
• 主分類號: A01D46/04
• 分類號: A01D46/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林,韓賽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)采摘機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采摘茶葉的機(jī)械裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

茶葉經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高，但采摘面臨著很大的難題。由于采茶期限較短，采摘任務(wù)十分繁重，傳統(tǒng)的人工采摘無法滿足當(dāng)今的茶葉采摘要求。近年來機(jī)器采摘茶葉技術(shù)得到一定的發(fā)展，但是機(jī)采并不像人工那樣靈活，而且采摘茶葉的質(zhì)量有待提高，整體采摘效果需要進(jìn)一步的發(fā)展。

我國在采摘機(jī)器人的研究方面已經(jīng)取得了一些成績，目前國內(nèi)茶葉采摘中主要使用的是往復(fù)切割式采茶機(jī)。這種采茶機(jī)器有明顯的不足，采摘茶葉的時候無法識別新梢和老葉，成功采摘的茶葉往往完整性和標(biāo)準(zhǔn)性較差，而且采摘效果無法保證。因此，合理利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)茶葉采摘機(jī)械裝置對于推動茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種采摘茶葉的機(jī)械裝置及系統(tǒng)，能夠自動識別并定位茶樹新梢從而實(shí)現(xiàn)茶葉高效采摘。

為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種采摘茶葉的機(jī)械裝置，包括：

定平臺，

動平臺，

三個沿周向均勻設(shè)置并聯(lián)接于定平臺和動平臺之間的運(yùn)動支鏈，以及

設(shè)置于動平臺底側(cè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

運(yùn)動支鏈能夠驅(qū)動動平臺以同一姿態(tài)在空間任意方向運(yùn)動，執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有兩個能夠相互靠近和遠(yuǎn)離的刀片。

進(jìn)一步地，運(yùn)動支鏈包括：

三個沿周向均勻設(shè)置于定平臺上的伺服電機(jī)，

三個分別與相應(yīng)伺服電機(jī)的輸出軸聯(lián)接的主動臂，以及

三個分別與動平臺和相應(yīng)主動臂球鉸聯(lián)接的從動臂。

進(jìn)一步地，每個從動臂包括兩個等長且平行設(shè)置的連桿，每個連桿的兩端分別與主動臂和動平臺球鉸聯(lián)接。

進(jìn)一步地，執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：

驅(qū)動電機(jī)，

聯(lián)接驅(qū)動電機(jī)的輸出軸的絲杠，

與絲杠平行設(shè)置的導(dǎo)桿，以及

一對與絲杠螺紋聯(lián)接且與導(dǎo)桿滑動聯(lián)接的夾子；

兩個刀片以面對面方式分別設(shè)置于相應(yīng)的夾子上，絲杠具有兩段旋向相反的螺紋，每個夾子與相應(yīng)的螺紋相配合。

進(jìn)一步地，執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括：

一對設(shè)置于兩個刀片之間的限位塊，每個限位塊能夠限制相應(yīng)的夾子運(yùn)動。

進(jìn)一步地，絲杠的兩端分別通過軸承座聯(lián)接動平臺。

進(jìn)一步地，執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：

驅(qū)動電機(jī)，

聯(lián)接驅(qū)動電機(jī)的輸出軸的主動齒輪，

與絲杠平行設(shè)置的導(dǎo)桿，以及

一對與主動齒輪相嚙合且均與導(dǎo)桿滑動聯(lián)接的齒條；

兩個刀片以面對面方式分別設(shè)置于相應(yīng)的齒條上，兩個齒條分別設(shè)置于主動齒輪的兩側(cè)外圓處。

進(jìn)一步地，執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括：

一對設(shè)置于兩個刀片之間的限位塊，每個限位塊能夠限制相應(yīng)的齒條運(yùn)動。

本發(fā)明還公開了一種采用上述機(jī)械裝置的采摘茶葉的系統(tǒng)，還包括：

能夠識別茶樹新梢并獲取其空間坐標(biāo)的定位裝置，

驅(qū)動機(jī)械裝置移動的行走裝置，以及

根據(jù)空間坐標(biāo)控制行走裝置和機(jī)械裝置的控制裝置；

定位裝置、行走裝置和機(jī)械裝置分別與控制裝置電聯(lián)接。

進(jìn)一步地，定位裝置包括：

能夠茶樹冠層圖像的攝像機(jī)，

能夠投射圖像的投影儀，以及

根據(jù)圖像識別茶樹新梢并獲取其空間坐標(biāo)的圖像處理器。

本發(fā)明具有的有益效果：相比傳統(tǒng)的手工采摘模式，用本發(fā)明的采摘茶葉的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動識別和高效采摘、采摘茶葉的效果比一般的采茶機(jī)有很高的完整性和標(biāo)準(zhǔn)性，對于推動茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分積極的作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示實(shí)施例中機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1所示實(shí)施例中一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1所示實(shí)施例中另一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1攝像機(jī)；2機(jī)械裝置；3執(zhí)行機(jī)構(gòu)；4投影儀；5茶樹；6定平臺；7伺服電機(jī)；8主動臂；9從動臂；10動平臺；11主動齒輪；12導(dǎo)桿；13左限位塊；14右限位塊；15驅(qū)動電機(jī)；16電機(jī)座；17左軸承座；18絲杠；19左夾子；20緊定螺釘；21右夾子；22右軸承座；23第一齒條；24第二齒條。

具體實(shí)施方式