自动化采茶机的制作方法

本发明涉及一种采茶机，具体涉及自动化采茶机，属于ipc分类第a01d技术领域。

背景技术：

从茶树新梢上摘取芽叶的手段，有手采和机采等。手采即人工采摘，有掐采、提手采以及双手采，但是工作效率低，劳动强度大。机采则是使用工具进行采割，工作效率高，但还需人工操作，并不能二十四小时全天侯的采割，这是机采的最大问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决现有机采不能二十四小时全天侯机采且不能全自动采的技术问题，提供了一种自动化采茶机。

本发明所要解决问题的技术问题如下：

自动化采茶系统，其特征在于：包括铺设在茶园茶树阵列单元间隔内的轨道，一架设在茶树阵列单元两侧横跨在茶树阵列单元上的可在轨道上滑动的拱形弯轨，安装在拱形弯轨上的机械臂，所述机械臂可在弯轨内侧滑动；

机械臂上安装有叶片识别装置以及距离检测系统，识别装置的前方为一吸叶装置，吸叶装置的内侧靠近端口的边沿设有机械铡刀；

吸叶装置与靠近弯轨端部的集叶箱相连。

所述叶片识别装置以及距离检测系统由一单片机控制，单片机的输出端与为机械铡刀提供动力的液压系统相连，单片机还与颜色传感器、一光照系统相连。

所述识别装置包括一视频输入端和一数据输出端。

所述机械臂包括第一移动臂，第二移动臂以及第三移动臂，第一移动臂一端安装在拱形弯轨的上方内侧、另一端与第二移动臂相连，第二移动臂一端安装在拱形弯轨侧边内侧、另一端与第三移动臂相连，第三移动臂一端位于第二移动臂所安装在拱形弯轨侧边内侧的下方。

所述吸叶装置包括可弯曲的吸管，吸管与为吸管提供吸力的集叶箱相连。

所述拱形弯轨底部安装有一输出轴装有滚轮的行走电机，行走电机的电源由一电源带提供，电源带的外侧安装有隔板条。

单片机内设有颜色转化模块，颜色对比模块，数模转化模块；叶片识别装置将识别结果传至颜色转化模块，颜色转化模块将转化结果传至颜色对比模块进行对比，距离检测系统与数模转化模块相连，数模转化模块与行走电机、液压系统，集叶箱以及机械臂相连。

本发明的有益效果如下：

本发明可实现无人化操作，能二十四小时全天侯机，保证机采的效率，降低人工劳动强度，并可完全取代人工手采。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明另一角度的结构示意图；

图3是本发明模块化结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步详细的阐述。

参阅图1至图3，自动化采茶系统，包括铺设在茶园茶树阵列单元1间隔内的轨道2，一架设在茶树阵列单元1两侧横跨在茶树阵列单元1上的可在轨道上滑动的拱形弯轨3，安装在拱形弯轨3上的机械臂4，所述机械臂4可在拱形弯轨3内侧滑动；在实施中，铺设轨道2，选择种植茶树的坡度较为平稳的茶园，这样可以避免很多的麻烦，以及成本问题，如坡度较大，一排排的茶树高度如梯田，那么轨道2的铺设势必会一边高一边低，对应的拱形弯轨3的两端也会是一边高，一边低的设置，当然这样的差距针对现有的茶园是要定制，本发明实施时，最好是先设置本系统，再在两轨道2之间种植茶树阵列，所谓的阵列即是茶树成排的种植，每一排为一阵列单元。

机械臂4上安装有叶片识别装置以及距离检测系统，识别装置的前方为一吸叶装置6，吸叶装置6的内侧靠近端口的边沿设有机械铡刀5；所述机械臂4包括第一移动臂41，第二移动臂42以及第三移动臂43，第一移动臂41一端安装在拱形弯轨3的上方内侧、另一端与第二移动臂42相连，第二移动臂42一端安装在拱形弯轨3侧边内侧、另一端与第三移动臂43相连，第三移动臂43一端位于第二移动臂42所安装在拱形弯轨3侧边内侧的下方。距离检测系统包括可以选用超声波距离传感器。

上述第一移动臂41，第二移动臂42以及第三移动臂43组成了坐标xy系，并在其内移动，即以拱形弯轨3为坐标轴，以拱形弯轨3内的对应茶树的空间为xy坐标域进行坐标x点与y点的移动，这些通过拱形弯轨3的大小可以在单片机内设定安装在第一移动臂41，第二移动臂42以及第三移动臂43在拱形弯轨3内端部的位移来实现，这个位移可以是三个移动臂端部通过电机带动，也可以是三个移动臂端部分别由一个传动带带动，出于安装后的使用考虑，本发明优先采用电机带动。即第一移动臂41，第二移动臂42以及第三移动臂43安装在拱形弯轨3内的端部设有电机，电机的两端输出轴上套置主动齿轮，在拱形弯轨3内侧设置对应的齿带，在通电情况下，主动齿轮在齿带上滑动来实现。

当然，也可以采用传送带，传送带的内侧具有凸齿，此种情况下，第一移动臂41，第二移动臂42以及第三移动臂43所安装的为被动齿轮，通过传送带的转动，实现第一移动臂41，第二移动臂42以及第三移动臂43移动，在这种设置情况下，拱形弯轨3就要设置成规形，不然弯曲处，这样的传送带就不方便设置，不然结构上来讲稳定性肯定会受到影响。

吸叶装置6与靠近弯轨端部的集叶箱7相连。集叶箱7内安装有与吸尘器原理相同的吸尘结构，通过单片机控制机械铡刀5在吸叶装置6运行1秒内启动。

所述叶片识别装置以及距离检测系统由一单片机控制，单片机的输出端与为机械剪刀手5提供动力的液压系统相连51，单片机还与颜色传感器、一光照系统8相连。所述识别装置包括一视频输入端和一数据输出端。

所述吸叶装置6包括可弯曲的吸管61，吸管61与为吸管6提供吸力的集叶箱7相连。

所述拱形弯轨3底部安装有一输出轴装有滚轮的行走电机31，行走电机31的电源由一电源带9提供，电源带由轨道2的末端连接至行走电机31，电源带9的外侧安装有隔板条10。隔板条10在行走电机31行走时，电源带9可在隔板条10与轨道2之间呈弯条状变化，可以保护电源带9不碰到隔板条10之外的地方。

本发明的实现原理如下：

在茶树阵列单元1两侧安装铺设好轨道2，将拱形弯轨3安放到轨道2上即可，当采茶季来临时，光照系统8对着茶树上部位进行照射，叶片识别装置将对着茶树上部茶叶进行识别，识别时，主要采集视频中叶片的颜色，经单片机内颜色转化模块将其转成rgb颜色模式下的数据，然后将数据传送予颜色对比模块，颜色对比模块将采集的rgb颜色模式的数据与预设颜色数据进行对比，在一定的可控容错范围（茶叶在茶树的上部，可采茶叶颜色与不可采茶叶颜色具有一定的区别，这种区别就是容错范围）内将采集的颜色进行匹配标记，然后将该结果传送至数模转化模块，由单片机控制机械臂4的第一移动臂41、第二移动臂42以及第三移动臂43通过距离检测系统实实检测茶叶在机械臂4在拱形弯轨3所存在的xy坐标域内进行位移的距离。

当到达位置时，单片机根据距离检测系统确定已经接近，控制集叶箱7为吸叶装置6提供吸力，在启动吸力1秒内，单片机会控制液压系统关闭机械铡刀5对茶叶进行采摘。这个过程中吸力会对茶叶的枝条产生吸力而又在机械铡刀5切断茶叶后返回产生摆动，这样对于后续采摘其他的茶叶产生影响，因此，距离检测系统所确定的距离通常少于1cm，而且吸叶装置6的吸管61管口要保持在垂直范围30度以内。

被机械铡刀5切断的茶叶随着吸管61进入集叶箱7内保存。

另外，对于茶叶被切断后枝叶摆动的影响，还可以采取拱形弯轨3在轨道2上往前移动采集下一棵茶树，这样在茶树阵列单位上来回几次就可以将当天的茶叶采摘完毕。

当完成当天的采摘任务后，拱形弯轨3被移动至轨道2的末端，管理人员可以从众多的茶叶阵列单位侧边走过将每一排采茶机集叶箱7内所收集的茶叶收集归纳在一起即可。并且，本发明还可以在晚间作业，管理人员可以在清晨收集这些茶叶，可以大大了降低人工作业的劳动强度以及人工成本，实现茶园采茶的自动化以及无人工化。