[發明專利]兩自由度復合驅動仿人手智能采茶裝置

在審

• 申請號: 202110077423.3
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112757279A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 張雷;歐陽光耀;武傳宇;陳建能
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/12;B25J11/00;B25J15/08;B25J19/00;A01D46/30
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王之懷;王洪新

本發明涉及一種名優茶采摘的采茶裝置。技術方案是：兩自由度復合驅動仿人手智能采茶裝置，其特征在于：該裝置包括機殼以及分別設置在機殼內用于采摘茶葉的夾爪機構、用于升降夾爪機構的曲柄搖桿?凸輪驅動機構、用于擺動夾爪機構的拋灑機構、用于收集茶葉的收集盒、控制器；所述夾爪機構包括第一安裝座、固定在第一安裝座上的氣缸、通過夾爪連接塊可轉動地鉸接在氣缸活塞桿上的兩條爪臂、分別可轉動地鉸接在第一安裝座與各爪臂之間的爪臂連桿、設置在爪臂上的傳感器。該裝置通過兩個可調控的直線電機和旋轉電機復合驅動輸出，基于機器人運動學分析，實現運動軌跡合成，實現仿人手智能茶葉嫩芽采摘作業，并具有采摘速度快、采摘質量好的特點。

技術領域

本發明涉及一種名優茶采摘的采茶裝置，具體是一種由兩自由度復合驅動的采茶裝置。

背景技術

目前國內采茶主要包括人工采茶和機械采茶兩種方式，由于名優茶對于芽葉的完好性和一致性有著非常高的標準，且現在大多采茶機械仍無法有效將老葉和嫩芽進行區分，易導致芽葉破碎、完整性不足、且混雜老梗和老葉，難以達到名優茶高精度的采摘標準。因此，現階段仍以人工采摘為主。人工采摘盡管具有選擇性，能夠保證茶葉的完好性和品質，但是采摘勞動強度大、效率低。由于近些年人工采摘成本逐年飆升，勞動力還嚴重不足，導致名優茶占茶葉總量的比重逐年下降。為了有效降低人工成本，提升采茶效率，迫切需要仿人手式的機械采茶裝置。

但目前的機械采茶裝置大多為一刀切的采摘方式，采摘速度不可調，且不能實現仿人手的采摘作業，降低了原葉的品質。無論是一刀切還是模擬掐斷的采摘方式，都會使得名優茶葉的采摘后斷口處出現“黑頭”，嚴重影響了茶葉的品相，而且斷口硬化影響口感；人工采摘是借助手腕的反轉在向上提拉時同時向側向翻腕，完成采摘，這樣的方式不會出現黑頭現象。機械采摘的鮮葉質量遠遠低于人工采摘，導致機械采摘的鮮葉只能加工成中低檔茶葉，無法用于加工名優茶。為提高人工采摘效率，需要設計仿人手式的機械采茶裝置，在輔助工作人員提高采茶效率的同時，實現可調節的采摘弧度和具有可控的采摘速度，保證所采茶葉的質量。

發明內容

本發明的目的是克服上述背景技術中的不足，提供一種兩自由度復合驅動仿人手智能采茶裝置，該裝置通過兩個可調控的直線電機和旋轉電機復合驅動輸出，基于機器人運動學分析，實現運動軌跡合成，實現仿人手智能茶葉嫩芽采摘作業，并具有采摘速度快、采摘質量好的特點。

本發明的技術方案是：

兩自由度復合驅動仿人手智能采茶裝置，其特征在于：該裝置包括機殼以及分別設置在機殼內用于采摘茶葉的夾爪機構、用于升降夾爪機構的曲柄搖桿-凸輪驅動機構、用于擺動夾爪機構的拋灑機構、用于收集茶葉的收集盒、控制器；

所述夾爪機構包括第一安裝座、固定在第一安裝座上的氣缸、通過夾爪連接塊可轉動地鉸接在氣缸活塞桿上的兩條爪臂、分別可轉動地鉸接在第一安裝座與各爪臂之間的爪臂連桿、設置在爪臂上的傳感器；

所述擺動機構包括第二安裝座、固定在第二安裝座上的直線電機、可滑動地定位在第二安裝座上并由直線電機驅動的齒條、可轉動地定位在第二安裝座上并與齒條嚙合的齒輪；

所述曲柄搖桿-凸輪驅動機構包括可豎直滑動地定位在機殼中的頂板、旋轉電機、由旋轉電機驅動的曲柄、可轉動地定位在機殼中的搖桿、兩端可轉動地鉸接在曲柄與搖桿上的連桿、設置在搖桿上用于頂推頂板的凸輪；

所述第一安裝座通過連接軸與齒輪固定；所述第二連接座通過連接架與頂板固定；所述機殼底部敞開，收集盒可拆裝地安裝在機殼底部。

所述機殼中設有導向塊，連接架上設有與導向塊配合的滑槽，滑槽的頂部與底部設有限位開關。

所述機殼底部設有用于安裝收集盒的滑軌。

所述控制器分別電連接氣缸、直線電機、旋轉電機、傳感器、限位開關。

所述機殼上設有提手；所述收集盒上設有凹槽拉手。