一种茶园采收机器人紧急避险装置的制作方法

本发明属于采茶机械技术领域，具体涉及一种茶园采收机器人紧急避险装置。

背景技术：

随着社会的发展，茶叶经济进入了快速发展的阶段，产业规模正在不断扩大，然而，我国在茶叶生产机械化方面水平相对落后，并且近年来劳动力成本逐年提高，使得茶叶采摘费用很高，茶叶生产成本越来越高，而且对于种植面积大的茶农来说很难在最佳时期将茶叶采摘完，因此机械化的采摘茶叶显得尤为重要，采茶机器人也就应运而生。

公开号为cn201721149682.8的中国发明公开了一种通过内置的电机驱动切割刀转动，将茶叶进行切割，切割后的茶叶在其后的传送装置的作用下收集，但其采集装置为电机驱动的刀具，并未设置保护装置，在工作时，可能会触碰到工作人员肢体，造成不必要伤害。

技术实现要素：

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种茶园采收机器人紧急避险装置，具有检测人体、倾斜角度过大进行断电保护的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种茶园采收机器人紧急避险装置，包括采茶机机体组件和紧急避险模块，所述采茶机机体组件包括机架、集叶箱、梳叶架、采集刀、驱动电机和配电箱，所述梳叶架安装在所述机架的一端底部，且所述梳叶架与所述机架固定连接，所述采集刀位于所述梳叶架的下方，且所述采集刀与所述梳叶架固定连接，所述驱动电机安装在所述采集刀的一侧，且所述驱动电机的输出端与所述采集刀固定连接，所述集叶箱安装在所述采集刀的输出端，且所述集叶箱固定于所述机架的下方，所述配电箱位于所述机架上远离所述采集刀的一端，且所述配电箱与所述机架固定连接，所述驱动电机与内部电源电性连接，所述紧急避险模块包括光栅传感器和倾角检测器，所述光栅传感器安装在所述采集刀的输入端，所述光栅传感器与所述采集刀通过安装座固定连接，所述倾角检测器安装在所述机架的左右两端，且两个所述倾角检测器处于同一水平面上，所述光栅传感器和所述倾角检测器均与内部电源电性连接。

为了使得调节采集刀的高度，对应不同茶树高度进行使用，作为本发明的一种茶园采收机器人紧急避险装置优选技术方案，所述机架上开设有通孔，所述通孔内安装有手轮，且所述手轮与所述机架传动连接，所述手轮的底部与所述集叶箱转动连接。

为了增大光栅传感器的保护范围，作为本发明的一种茶园采收机器人紧急避险装置优选技术方案，所述光栅传感器数量为两个，且分别安装在所述采集刀的左右两端，所述光栅传感器的检测面积大于所述采集刀的横截面。

为了使得当其中一个检测元件反应，断开电路，使驱动电机停止运行，增大安全性，作为本发明的一种茶园采收机器人紧急避险装置优选技术方案，所述光栅传感器和所述倾角检测器与所述驱动电机形成串联电路，且所述光栅传感器和所述倾角检测器均连接有常闭触点。

为了使得检测机体倾角，当倾角过大时会使电机停止工作，作为本发明的一种茶园采收机器人紧急避险装置优选技术方案，所述倾角检测器内安装有plc芯片模块、角度检测模块、电机控制模块、串口通信模块、电源模块和存储器，所述plc芯片模块通过所述电机控制模块与所述驱动电机电性连接，并通过所述电源模块与所述配电箱电性连接，所述plc芯片模块与所述存储器和所述角度检测模块通过所述串口通信模块进行信号传输，所述角度检测模块数量为两个，且分别位于所述机架的左右两端。

为了使得定采集刀和动采集刀之间的相互滑动，来切除茶叶，作为本发明的一种茶园采收机器人紧急避险装置优选技术方案，所述采集刀由定采集刀和动采集刀组成，所述定采集刀与所述梳叶架固定连接，所述动采集刀与所述驱动电机的输出端固定连接，所述定采集刀与所述动采集刀之间相互滑动。

为了使得可以梳理杂乱的茶树枝芽，便于对茶叶进行收集剪切，作为本发明的一种茶园采收机器人紧急避险装置优选技术方案，所述梳叶架的底部靠近所述采集刀的上方固定安装有梳齿。

本发明还涉及该种茶园采收机器人紧急避险装置的控制方法，包括步骤：

a，在采集刀的输入端安装光栅传感器，在所述机架的左右两端安装倾角检测器；

b，步骤a中所述的光栅传感器用于检测工作人员肢体与采集刀的位置关系，并做出相应执行动作，所述的倾角检测器用于检测机体的倾斜度，超出预设值时，做出相应执行动作；

c，所述的光栅传感器通过红外感应器感知有工作人员的肢体意外放在采集刀的前端时，断开常闭触点，使驱动电机停止运转；倾角检测器感应到机体出现大幅度的倾斜，则会断开常闭触点，使驱动电机停止运转。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过将光栅传感器安装在采集刀的输入端，若有工作人员的肢体意外放在采集刀的前端时，光栅传感器则会通过红外感应器感知人体存在，断开常闭触点，使驱动电机停止运转，并安装倾角检测器，机体出现大幅度的倾斜，则会断开常闭触点，使驱动电机停止运转，当在特殊情况下造成的机器脱离轨道，机器停止运行，不会对旁边的工作人员带来危害。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的正视结构示意图；

图3为本发明中光栅传感器与倾角检测器的电路图；

图4为本发明中倾角检测器的原理图；

图中：10、采茶机机体组件；11、机架；12、集叶箱；13、手轮；14、梳叶架；141、梳齿；15、采集刀；151、定采集刀；152、动采集刀；16、驱动电机；17、配电箱；20、紧急避险模块；21、光栅传感器；211、安装座；22、倾角检测器；221、plc芯片模块；222、角度检测模块；223、电机控制模块；224、串口通信模块；225、电源模块；226、存储器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种茶园采收机器人紧急避险装置，包括采茶机机体组件10和紧急避险模块20，采茶机机体组件10包括机架11、集叶箱12、梳叶架14、采集刀15、驱动电机16和配电箱17，梳叶架14安装在机架11的一端底部，且梳叶架14与机架11固定连接，采集刀15位于梳叶架14的下方，且采集刀15与梳叶架14固定连接，驱动电机16安装在采集刀15的一侧，且驱动电机16的输出端与采集刀15固定连接，集叶箱12安装在采集刀15的输出端，且集叶箱12固定于机架11的下方，配电箱17位于机架11上远离采集刀15的一端，且配电箱17与机架11固定连接，驱动电机16与内部电源电性连接，紧急避险模块20包括光栅传感器21和倾角检测器22，光栅传感器21安装在采集刀15的输入端，光栅传感器21与采集刀15通过安装座211固定连接，倾角检测器22安装在机架11的左右两端，且两个倾角检测器22处于同一水平面上，光栅传感器21和倾角检测器22均与内部电源电性连接。

本实施例中，光栅传感器21的型号为tayb12100-30nb，通过将光栅传感器21安装在采集刀15的输入端，可利用光栅传感器21来检测工作人员肢体是否处于采集刀15的前端，当工作过程中，有工作人员的肢体意外放在采集刀15的前端时，光栅传感器21则会通过红外感应器感知人体存在，断开常闭触点，使驱动电机16停止运转，其中驱动电机16的型号为86bygh201，避免采集刀15对人体造成伤害，同时在机架11的左右两端安装倾角检测器22，利用两个平行安装的倾角检测器22来检测机体是否处于水平状态，由于机体在轨道上行驶，当在特殊情况下造成的机器脱离轨道，若机器继续运行则会对旁边的工作人员带来危害，通过安装倾角检测器22，机体出现大幅度的倾斜，则会断开常闭触点，使驱动电机16停止运转，其中安装倾角检测器22的工作原理采用专利号为cn201620845424.2中的工作原理，通过型号为stm32f103c8t6的plc芯片来控制运行，保证使用的可靠性。

具体的，机架11上开设有通孔，通孔内安装有手轮13，且手轮13与机架11传动连接，手轮13的底部与集叶箱12转动连接。

本实施例中，机架11上开设有通孔，通孔内安装有手轮13，且手轮13与机架11传动连接，手轮13的底部与集叶箱12转动连接，通过手轮13来调节采集刀15的高度，对应不同茶树高度进行使用。

具体的，光栅传感器21数量为两个，且分别安装在采集刀15的左右两端，光栅传感器21的检测面积大于采集刀15的横截面。

本实施例中，光栅传感器21数量为两个，且分别安装在采集刀15的左右两端，光栅传感器21的检测面积大于采集刀15的横截面，可增大光栅传感器21的保护范围，防止人体触碰到工作状态下的采集刀15。

具体的，光栅传感器21和倾角检测器22与驱动电机16形成串联电路，且光栅传感器21和倾角检测器22均连接有常闭触点。

本实施例中，光栅传感器21和倾角检测器22与驱动电机16形成串联电路，且光栅传感器21和倾角检测器22均连接有常闭触点，通过串联安装的光栅传感器21和倾角检测器22，当其中一个检测元件反应，则会断开电路，使驱动电机16停止运行，增大安全性。

具体的，倾角检测器22内安装有plc芯片模块221、角度检测模块222、电机控制模块223、串口通信模块224、电源模块225和存储器226，plc芯片模块221通过电机控制模块223与驱动电机16电性连接，并通过电源模块225与配电箱17电性连接，plc芯片模块221与存储器226和角度检测模块222通过串口通信模块224进行信号传输，角度检测模块222数量为两个，且分别位于机架11的左右两端。

本实施例中，通过安装倾角检测器22，机体出现大幅度的倾斜，则会断开常闭触点，使驱动电机16停止运转，当在特殊情况下造成的机器脱离轨道，机器停止运行，不会对旁边的工作人员带来危害。

具体的，采集刀15由定采集刀151和动采集刀152组成，定采集刀151与梳叶架14固定连接，动采集刀152与驱动电机16的输出端固定连接，定采集刀151与动采集刀152之间相互滑动。

本实施例中，采集刀15由定采集刀151和动采集刀152组成，定采集刀151与梳叶架14固定连接，动采集刀152与驱动电机16的输出端固定连接，定采集刀151与动采集刀152之间相互滑动，可利用定采集刀151和动采集刀152之间的相互滑动，来切除茶叶，进行收集。

具体的，梳叶架14的底部靠近采集刀15的上方固定安装有梳齿141。

本实施例中，梳叶架14的底部靠近采集刀15的上方固定安装有梳齿141，通过安装梳齿141，可以梳理杂乱的茶树枝芽，便于对茶叶进行收集剪切。

本发明还涉及该种茶园采收机器人紧急避险装置的控制方法，包括步骤：

a，在采集刀15的输入端安装光栅传感器21，在所述机架11的左右两端安装倾角检测器22；

b，步骤a中所述的光栅传感器21用于检测工作人员肢体与采集刀15的位置关系，并做出相应执行动作，所述的倾角检测器22用于检测机体的倾斜度，超出预设值q0时，做出相应执行动作；当倾斜度小于或等于q0时，机器人正常进行茶叶采收工作，当倾斜度大于q0时，倾角检测器22控制驱动电机16停止，从而停止茶叶的采收；

c，所述的光栅传感器21通过红外感应器感知有工作人员的肢体意外放在采集刀15的前端时，断开常闭触点，使驱动电机16停止运转；倾角检测器22感应到机体出现大幅度的倾斜，则会断开常闭触点，使驱动电机16)停止运转。

本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，通过将光栅传感器21安装在采集刀15的输入端，可利用光栅传感器21来检测工作人员肢体是否处于采集刀15的前端，当工作过程中，有工作人员的肢体意外放在采集刀15的前端时，光栅传感器21则会通过红外感应器感知人体存在，断开常闭触点，使驱动电机16停止运转，避免采集刀15对人体造成伤害，同时在机架11的左右两端安装倾角检测器22，利用两个平行安装的倾角检测器22来检测机体是否处于水平状态，由于机体在轨道上行驶，当在特殊情况下造成的机器脱离轨道，若机器继续运行则会对旁边的工作人员带来危害，通过安装倾角检测器22，机体出现大幅度的倾斜，则会断开常闭触点，使驱动电机16停止运转。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。