[發明專利]一種可進行選擇性采摘的名優茶采摘機器人及方法

有效

• 申請號: 202010972877.2
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112060107B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 姜兆亮;陳國鵬;李鑫德;蔣宗祥;王玎
• 申請（專利權）人: 山東大學日照智能制造研究院;山東大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;A01D46/30;B62D63/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種可進行選擇性采摘的名優茶采摘機器人及方法，利用圖像識別與可選擇性采摘的手爪實現名優茶的選擇性采摘。本發明涉及一種智能茶葉采摘機器人，機器人可分為六個結構，包括采摘末端執行器、直角型機械臂、六輪行走底盤、剪式升降機構、視覺相機圖像識別模塊、收集裝置。通過相機圖像識別得到茶葉采摘點的坐標，機械臂帶動采摘末端執行器移動到采摘點位置進行采摘，采摘完畢后由含負風壓機的收集機構通過軟管回收，采摘完該區域內的所有茶葉后，機器人行走至下一區域繼續進行采摘，同時升降機構可對機械臂的高度進行調整以適應多種茶園環境。

技術領域

本發明涉及茶葉采摘技術領域，尤其涉及一種名優茶采摘機器人及方法。

背景技術

茶葉從質量上可以分為大宗茶和名優茶，名優茶一般是指優質茶和名茶的統稱。名優茶相較于大宗茶采摘要求要高很多，具體表現在對芽葉的嫩度以及采摘下芽葉的數量有很高的要求，一般要求為一芽、一芽一葉或一芽二葉初展；而普通茶葉的采摘按要求就比較低，一般的紅綠茶的采摘標準是一芽二、三葉及同等嫩度的對夾葉，烏龍茶、老黑茶、老青茶、邊銷茶的采摘標準是以一芽四、五葉或形成駐芽的全部新梢。現有的采摘機械主要可以分為兩類，一類是大型自走式采茶機，另一類是小型的單人采茶機、雙人采茶機，這兩類器械的采摘方式均為“一刀切”式采摘，采摘時不能對茶葉進行辨別，可能采摘到不符合標準的茶葉和枝葉，所以這兩類機械不適合有名優茶的采摘。

近10年來，我國的茶葉行業有了巨大的發展，但是名優茶的發展卻沒有達到與之相應的程度，適用于名優茶采摘的采茶機械的缺失是名優茶發展受到阻礙主要原因之一，名優茶的采摘相當耗費人工，采摘2萬次左右才能采摘到一斤一芽二葉的茶葉，采摘3萬次左右才能采摘到一斤一芽一葉的茶葉，采摘6萬多次才能采摘一斤單芽的茶葉，一個熟練的采茶工都需要兩到三天才能采摘到一斤茶葉；另一個原因是采茶工雇傭困難的問題，隨著社會的迅速發展，大量的勞動力流向城市，現在茶園里已經很難見到年輕的采茶工，這就導致了采茶工工費的提高以及采茶工老齡化的問題，工人年齡過大就必須減少采茶機械中需要的人工操作。

發明內容

本發明的技術解決問題：針對現有的采茶機械只能夠進行“一刀切”式采摘，設計一種可在空間內自由移動的機械臂和進行單個茶葉芽葉采摘的機械手，通過相機圖像系統對茶葉的識別得到茶葉芽葉采摘點的空間坐標，機械手可對符合標準的茶葉進行采摘，實現名優茶的選擇性采摘，該發明集成機械臂、茶葉采摘機械手和相機識別系統于機器人上，機器人具有行走底盤，可以自行導航移動，脫離了人為操控，實現了高度的自動化和智能化。

為了取得上述技術效果，本發明通過下述技術方案得以解決：

第一方面，本發明的提出了一種可進行選擇性采摘的名優茶采摘機器人，包括采摘末端執行器、直角坐標型機械臂、剪式升降機構、相機識別模塊、行走底盤、收集機構；

所述的剪式升降機構、收集機構固定在行走底盤上，在剪式升降機構頂部安裝有相機識別模塊和直角坐標型機械臂，在所述的坐標型機械臂的末端安裝有采摘末端執行器，收集機構用于收集采摘末端執行器采摘的茶葉。

作為進一步的技術方案，所述的采摘末端執行器包括電磁鐵、電磁鐵安裝板、長連桿、短連桿、爪指、連接桿和固定桿；

所述電磁鐵安裝在安裝板上，且電磁鐵的輸出端通過連接桿與兩個短連桿鉸接，兩個短連桿的各鉸接一個爪指，安裝板側面還有一個固定桿，固定桿與兩個長連桿一端鉸接，兩個長連桿另一端各自與一個所述的爪指鉸接。

作為進一步的技術方案，所述的爪指為一個L形結構，在其一端設有一個凹槽，在該凹槽內設有一個連接桿。

作為進一步的技術方案，所述直角坐標型機械臂包括兩個相互垂直且可以相對運動的導軌，在其中一個導軌滑塊上安裝有齒條安裝件，齒條與一個齒輪嚙合，在齒條上安裝所述的采摘末端執行器。

作為進一步的技術方案，所述相機識別模塊包括視覺相機。