[發明專利]一種腱驅動的仿生茶葉采摘機械手及方法

有效

• 申請號: 202110616117.2
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113383641B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 姜兆亮;陳國鵬;蔣宗祥;李鑫德;王玎
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;B25J11/00;B25J15/00;B25J15/08
• 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

本發明公開了一種腱驅動的仿生茶葉采摘機械手及方法，包括仿生機械手、滑動機構和茶葉收集盒，所述的仿生機械手包括兩個結構相同的手指，每個手指包括驅動電機和依次通過關節連接的近指節、中指節、遠指節，在其中一個手指的遠指節上安裝有切割刀片；所述的電機通過拉繞在各個關節繞線輪上的纖維繩來驅動關節轉動；所述的滑動機構驅動所述的仿生機械手移動，所述的茶葉收集盒安裝在仿生機械手的下方。

技術領域

本發明涉及茶葉采摘技術領域，尤其涉及一種腱驅動的仿生茶葉采摘機械手及方法。

背景技術

目前市面上的采茶機械主要應用于大宗茶的采摘，采摘方式為一刀切式即不論茶葉的成熟程度和是否損壞都對其一起采摘，采摘質量低，所以一刀切式的采摘機械不適用于名優茶高質量的采摘，所以名優茶采摘機械的發展的一大重點就是名優茶采摘機械手的設計。

名優茶采摘機械手的設計面對兩大難題，第一是現有的茶葉采摘機械手結構缺乏獨有的設計，是簡單的夾持結構或者是剪切結構，這兩種結構的缺點是體積大，在密集的茶葉叢中容易對茶葉造成損傷或者是不易夾持到茶葉。

第二個設計難題是現有的采茶機械手采用的一般都是機械傳動機構，剛性過強，導致機械手在捏取茶葉時對茶葉葉莖捏取力太大，以致于擠出茶葉的汁液對后續茶葉的炒制品質造成影響。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種腱驅動的仿生茶葉采摘機械手，本裝置一方面，采用欠驅動的思路設計仿生手指，可以模擬人手采摘茶葉的行為，從而保證了采摘時機械手不會干擾到其他茶葉芽葉；另一方面，采用腱驅動的欠驅動方式來驅動機械手，腱驅動是指模仿人手指的肌腱，本發明采用的肌腱為纖維繩，纖維繩具有韌性，使整個采摘機械手具有一定的柔性，避免了采摘時對茶葉的捏取力過大導致對茶葉品質造成影響。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明的實施例提供了一種腱驅動的仿生茶葉采摘機械手，包括仿生機械手、滑動機構和茶葉收集盒，所述的仿生機械手包括兩個結構相同的手指，每個手指包括電機和依次通過關節連接的近指節、中指節、遠指節，在其中一個手指的遠指節上安裝有切割刀片，所述的電機通過拉繞在各個關節繞線輪上的纖維繩來驅動關節轉動；所述的滑動機構驅動所述的仿生機械手移動，所述的茶葉收集盒安裝在仿生機械手的下方。

第二方面，本發明還提供了一種小尺寸的采茶手爪及茶葉收集方法，包括以下步驟：

1)仿生機械手處于伸直狀態運動到茶葉采摘點，驅動電機正轉拉動纖維繩使手指捏合帶動刀片完成切割動作同時手指捏住茶葉；

2)絲杠電機正轉驅動滑塊在導軌上向后滑動使仿生機械手收回，使仿生機械手位于茶葉收集盒的正上方；

3)驅動電機反轉轉拉動纖維繩使手指伸直松開茶葉，茶葉掉落于茶葉收集盒中；

4)絲杠電機反轉驅動滑塊在導軌上向前滑動使仿生機械手伸出，準備下一次采摘動作。

上述本發明的實施例的有益效果如下：

本發明的一種腱驅動的仿生茶葉采摘機械手區別于現有的簡單的夾持式和剪切式結構，采用腱驅動的方式設計了尺寸與人手指尺寸一致的仿生手指以模擬人工采摘茶葉的過程，避免了現有機構體積大不便于采摘的過程，同時腱繩采用鋼絲繩具有一定的韌性，使機械手具有一定的柔性，避免了采摘茶葉時捏取力太大導致擠出茶葉芽葉汁液影響茶葉后續制作的品質。

附圖說明

構成本發明的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。

圖1為本發明一種腱驅動的仿生茶葉采摘機械手整體結構示意圖；

圖2、圖3為本發明一種腱驅動的仿生茶葉采摘機械手的仿生機械手結構示意圖；