[發明專利]一種柔性可感知的茶葉嫩芽采摘夾爪

有效

• 申請號: 202210696947.5
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN114916313B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 陳勇;汪謙謙;聶宇成;陳雪;張偉;侯暢
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: A01D46/04
• 分類號: A01D46/04;A01D46/30;B25J15/02;B25J15/10
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 金子娟

本發明公開了一種柔性可感知的茶葉嫩芽采摘夾爪，可作為茶葉自動采摘機械的末端執行器。本發明夾爪在模仿人工“提手采”進行茶葉嫩芽采摘的基礎上，將控制采摘動作的三層電機疊加在一起的結構設計，使夾爪的結構更加緊湊，徑向方向占用空間更小，可減少采摘過程中與茶葉植物之間的相互干擾。本發明夾爪將夾指底端設計為分叉結構，用于歸攏茶葉嫩芽，便于夾指的夾持，可以有效的降低采摘動作的失誤率和提高采摘效率。本發明夾爪通過在每個夾指副的其中一個夾指上設置帶凹槽的凸臺，利用所述凹槽的側壁引導茶葉莖到位，并將茶葉莖扶正，可進一步確保嫩芽在采摘過程中是被夾指垂直拉斷，可以有效的提高采摘茶葉的品質。

技術領域

本發明涉及農業機器人技術領域，具體為一種柔性可感知的茶葉嫩芽采摘夾爪。

背景技術

早春高檔名優綠茶具有較高的營養價值和經濟價值，由于采摘要求高（只采摘單芽或者一芽一葉或一芽二葉，而且要保證芽葉的完整性），目前只能由人工采摘。春茶的采摘季節較短，一般是清明前后2-3周時間段內。隨著勞動力成本的提高，浙江、江蘇、安徽等地，采茶“人工荒”已經制約了茶產業的發展。近年，茶葉嫩芽智能識別與采摘已經成為研究熱點，包括嫩芽采摘夾爪。從目前的研究現狀來看，大多茶葉采摘機器人描述的采摘夾爪基本基于剪切原理，不能滿足高檔名優綠茶的采摘要求。發明專利ZL2017103222784和ZL2017103215136等文獻模仿人工“提手采”動作實現嫩芽采摘，已經具備較高的性能。在此基礎上，本發明再次提出改進的構思，以期進一步提高夾爪性能和采摘質量。

發明內容

本發明的技術目的在于，在現有研究成果的基礎上，設計一種可以進一步提高夾爪性能和采摘質量的柔性可感知的茶葉嫩芽采摘夾爪。

為實現上述技術目的，本發明提供的設計方案為：

一種柔性可感知的茶葉嫩芽采摘夾爪，其特征在于，包括殼體、上下兩組夾指副、控制夾指開合的驅動機構和吸附軟管；

所述殼體包括套筒和位于套筒頂端的平臺，所述套筒的頂部和底部開口，平臺中心設有容驅動機構電機輸出軸通過的軸孔；

所述驅動機構包括疊置固定在所述平臺上的芯軸電機、中間層電機和外層電機，所述芯軸電機、中間層電機和外層電機均為空心電機，其中部設有上下貫通的軸孔，容所述吸附軟管和內層電機的電機輸出軸通過，所述芯軸電機、中間層電機和外層電機的電機輸出軸均為空心輸出軸；

所述芯軸電機的電機輸出軸為設置在套筒中的芯軸螺桿，中間層電機的電機輸出軸為中間層螺桿，套在所述芯軸螺桿的外側，外層電機的電機輸出軸為外層螺桿，套在所述中間層螺桿的外側，芯軸螺桿、中間層螺桿和外層螺桿的中軸線在一條直線上，所述外層螺桿上安裝有外層移動螺母，中間層螺桿伸出外層螺桿的部分安裝有中間層移動螺母，芯軸螺桿伸出中間層螺桿的部分安裝有芯軸移動螺母；

所述吸附軟管的一端與抽氣裝置連接，另一端從芯軸電機、中間層電機、外層電機和芯軸螺桿的通孔中穿過，將端口對準夾指副的中間位置，用來吸住采摘后的茶葉嫩芽，防止其意外掉落；

每個夾指副包括相對設置的兩個夾指，上下兩組夾指副以相互垂直的角度布置在套筒內的螺桿結構上；設位于上部的夾指副的兩根夾指為上夾指，位于下部的夾指副的兩根夾指為下夾指；所述上夾指和下夾指均包括指柄和擺桿，指柄的頂端與擺桿連接，所述指柄和擺桿的連接處通過連桿與對應的移動螺母鉸接；

在上夾指副中：夾指擺桿的另一端通過第一鉸鏈支座與芯軸移動螺母連接；連桿的頂端通過第二鉸鏈支座與外層移動螺母連接；

在下夾指副中：夾指擺桿的另一端通過第三鉸鏈支座與殼體套筒的外壁連接；連桿的頂端通過第四鉸鏈支座與中間層移動螺母連接；

殼體套筒的側面對應每個夾指開有長條狀的通孔，安裝在各移動螺母上的鉸鏈支座通過所述通孔與連桿連接。

在上述方案的基礎上，進一步改進或優選的方案還包括：