叶芽采摘机械手的制作方法

本发明涉及一种叶芽采摘机械手。

背景技术：

随着劳动力成本的提高，对于如茶叶等叶芽的手工采摘成本将会越来越高，另外一些种植地区在采摘旺季劳动力短缺严重，导致采摘不及时造成损失。随着农业机械化与自动化的发展，自动化叶芽采摘机械如往复切割式采茶机等自动化设备逐步得到发展与应用。但是市场上普遍采用的设备的基本原理，都是利用机械动力带动刀片运动，快速剪切并收集叶芽，从而达到采摘茶叶的目的。该类型设备的缺点是在采摘叶芽时易破坏叶芽的完整性，影响了所采叶芽的品质。由于图像识别技术与控制技术不断发展进步，不少研究者应用图像识别与多自由度机械手来模拟人工采摘，从而提高了采摘叶芽的品质，这对仍需手工采摘的如名优茶等叶芽的采摘有着重要的意义。

采摘机械手的设计十分重要，如果设计不合理往往不能有效的采摘，在采摘时还可能切坏旁边的叶子。此外叶芽的收集方法影响着采摘效率，要做到快速采摘，叶芽收集方法的研究也十分重要。现有的机械手不能做到在高速采摘的同时，做到不损伤其他叶芽，且外部及内部因素如风、机械臂运动时的惯性等所带来的扰动会使机械手难以做到精确定位与采摘。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种可以允许采摘机械手与叶芽之间有一定位置偏差，且在采摘时不易损伤叶芽的带叶芽收集机构的叶芽采摘机械手，用于茶叶等叶芽的采摘。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

叶芽采摘机械手，包括驱动机构基座、驱动机构和一对采摘爪，所述驱动机构包括两支运动臂，所述一对采摘爪分别固定于所述两支运动臂上，所述采摘爪为槽状，所述一对采摘爪在收拢时形成半封闭空间，所述采摘爪的一侧面上设有切割刀片。

进一步的，还包括传动机构和一对旋转板，所述一对旋转板分别铰接于所述一对采摘爪的前端，所述传动机构使所述一对旋转板与所述一对采摘爪同步开合。

进一步的，所述旋转板由毛刷或有弹性的棒状物构成。

进一步的，所述一对旋转板在收拢时其前端部分重叠。

进一步的，所述传动机构为两组相互交叉的双连杆机构，每组双连杆机构一端与驱动机构基座连接，另一端与所述旋转板的旋转轴固定。

进一步的，所述采摘爪内设有弹性阻拦装置。

进一步的，所述弹性阻拦装置为弹片，所述弹片一端固定于一支所述采摘爪的里端壁上，另一端可贴合于另一支所述采摘爪的里端壁上。

进一步的，所述采摘爪上设有通孔，通过该通孔连接有叶芽收集机构。

进一步的，所述叶芽收集机构为软管。

进一步的，所述切割刀片的前方部分突出且带外倾角度。

本发明的有益效果是：

(1)采摘爪下端突出的且带有一定角度的部分能使叶芽茎更好的滑入后端切割区，配合旋转门对待采摘的叶芽的收拢作用，这使得在采摘过程中采摘机械手与叶芽之间允许有一定位置偏差，从而能减少外部及内部因素对采摘过程所带来的不良影响。

(2)采摘机械手的形状结构特点与其采摘方式能够减少其在采摘过程中对叶芽的损伤。

(3)采摘机械手连通一吸取软管，能够做到对采下叶芽的及时收集。

(4)采摘机械手中的旋转门采用如毛刷等材料，可以减少采摘叶芽时对叶芽的伤害，同时在闭合时其交错的结构能使采摘爪内部空间封闭，这样既能使抽吸正常进行，也能防止外部杂物被吸入采摘爪内。

附图说明

图1是本发明实施例的总体结构示意图。

图2是图1另一个视角的示意图。

图3是本发明实施例应用在叶芽采摘中的示意图。

图4是本发明实施例的闭合状态示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步地详细说明。

如图1所示，叶芽采摘机械手，包括驱动机构基座1、驱动机构、传动机构5、一对旋转板4和一对采摘爪3。

驱动机构，设于驱动机构基座1内，所述驱动机构包括两支运动臂，用于驱动采摘爪3；

采摘爪3，固定在运动臂2上，用于采摘茶叶；

旋转板4，连接在采摘爪3上，用于辅助采摘爪3采摘；

传动机构5，连接在驱动装置和旋转板4上，用于驱动旋转板4运动；

叶芽收集机构，连接于一采摘爪3侧面，用于采集采下的叶芽。

所述一对采摘爪分别固定于所述两支运动臂上，所述采摘爪为槽状，所述一对采摘爪在收拢时形成半封闭空间，两支采摘爪的同一侧面上均设有可更换、可调节的切割刀片。所述一对旋转板分别铰接于所述一对采摘爪的前端，所述传动机构使所述一对旋转板与所述一对采摘爪同步开合。

驱动机构可以是气动或电机驱动，一对采摘爪3左右两部分分别固定于驱动机构的运动臂2上，通过驱动运动臂2来使采摘爪3张开与闭合。

旋转板4通过旋转轴连接在采摘爪3的前端，旋转板由毛刷或有弹性的棒状物构成。两旋转板4旋转相闭合时，板上的毛刷或橡胶棒或其他材料相交错合在一起，采摘爪3及旋转板4围拢形成封闭空间，旋转板4将叶芽推入所述采摘爪3内部，且能够阻挡外部杂物，同时对内部空间起到一定封闭作用。

传动机构5为两组相互交叉的双连杆机构，每组双连杆机构一端与驱动机构基座连接，另一端与所述旋转板的旋转轴固定。所述传动机构5能够使所述旋转板4配合所述采摘爪3的运动而同步运动，使得当所述采摘爪3合拢时所述旋转板也能同时向内旋转合拢。

叶芽收集机构为一软管6，其连接在一采摘爪3的侧面，软管与所述采摘爪3内部联通，当所述采摘爪3及所述旋转板4围拢形成封闭空间，软管内部施加负压，以使采下茶叶被软管吸取。

如图2所示，所述采摘爪3内部有弹片8，用于阻止叶芽进一步向里移动而移除出机械手外，所述弹片8一端固定于一采摘爪3里端壁上，另一端靠其自身的弹性可贴合、滑动于另一采摘爪3里端壁上。

在所述切割刀片7的前方部分的形状为突出且带外倾角度，用于使叶芽茎部更好的进入后方以被所述的切割刀片7切断。

如图3所示，根据芽和叶在茎上的空间布局特点，采摘时机械手前倾一定角度，以使采摘爪更好的进入叶芽之间的缝隙来抓采叶芽，避免夹伤旁边枝叶。采摘爪3张开，同时传动机构5使得旋转门4打开，采摘爪3下端的切割区伸入叶芽之间的缝隙中。然后叶芽进入采摘爪3内部，叶芽茎部也进入切割区。驱动机构1驱动采摘爪3做闭合运动，同时传动机构5使得旋转门4闭合。当采摘爪3完全闭合时，叶芽茎即被切断，同时旋转门4的关闭使得采摘爪3内形成半封闭的空间。最后叶芽收集机构在这里为一可抽吸的软管6，将采摘爪3内采下的叶芽吸走。在抽吸过程中旋转门4中以毛刷或其他弹性的棒状材料制作的面板能够防止采摘爪3外部杂物被吸入。

在这抓取叶芽的过程中，如果枝叶受风吹拂而产生晃动，或者由于采摘机械手上端定位机械臂由于惯性或其他因素，导致采摘爪3与叶芽产生一定的位置偏差。由于采摘爪下端突出的且带有一定角度的部分能使叶芽茎更易的滑入后端切割区，并且配合旋转门对叶芽向内的收拢作用，使得采摘仍能顺利进行。旋转门4面板因为其弹性的特点也能防止旋转板4在收拢叶芽时对叶芽造成伤害。

本发明的有益效果是：

(1)采摘爪下端突出的且带有一定角度的部分能使叶芽茎更好的滑入后端切割区，配合旋转门对待采摘的叶芽的收拢作用，这使得在采摘过程中采摘机械手与叶芽之间允许有一定位置偏差，从而能减少外部及内部因素对采摘过程所带来的不良影响。

(2)采摘机械手的形状结构特点与其采摘方式能够减少其在采摘过程中对叶芽的损伤。

(3)采摘机械手连通一吸取软管，能够做到对采下叶芽的及时收集。

(4)采摘机械手中的旋转门采用如毛刷等材料，可以减少采摘叶芽时对叶芽的伤害，同时在闭合时其交错的结构能使采摘爪内部空间封闭，这样既能使抽吸正常进行，也能防止外部杂物被吸入采摘爪内。