一种采茶机器人

本发明涉及机器人，具体涉及一种采茶机器人。

背景技术：

1、最新一代采茶机器人已发展至利用视觉相机对叶芽进行识别，并能够区分老嫩芽，实现针对嫩芽(较小)的采摘。然而，仍存在如下的问题：(1)采集机构多为剪切(剪刀)式结构，在剪切嫩芽时容易误伤其他茶叶，影响茶树后续产量和品质；(2)在采集一片嫩芽后即需要收集一次(放置到收集箱)，再进行复位，采摘效率低下。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种采摘效率高，同时可避免误伤的采茶机器人。

2、技术方案：本发明所述的采茶机器人，包括机架，机架上搭载有视觉相机、采摘机构和收集箱，机架上还搭载有气泵，所述采摘机构包括前部开口的采集盒，开口下端设置有静刀片，开口上端铰接有动刀片，动刀片弧形内弯；采集盒顶部设置有带复位弹簧的往复式电磁铁，用于驱动动刀片开合；当动刀片打开时，嫩芽能够进入开口；当动刀片闭合时，配合静刀片掐断嫩芽；采集盒、气泵和收集箱依次通过气管相连，使得采集盒内腔中暂存的嫩芽能够被输送至收集箱。

3、进一步地，采集盒内腔于开口处下沉，且底部为斜面，该内腔结构形式可有效防止采摘的嫩芽从开口处掉出，以及防止嫩芽在入口处堆积。

4、进一步地，采集盒后部靠近斜面下部的位置开孔，并通过气管与气泵相连。

5、进一步地，机架上设置有一对导轨，导轨上设置有导轨滑块，两个导轨滑块顶部设置有导轨滑块顶板；机架上还设置有横向丝杠驱动机构，用于驱动导轨滑块顶板沿导轨移动；导轨滑块顶板底部安装有并联机构，采集盒安装于并联机构末端，所述并联机构用于带动采集盒准确到达目标嫩芽位置。

6、进一步地，所述并联机构包括上下相对设置的静平台和动平台，静平台底部沿延边环向均匀设置三个步进电机，步进电机的转轴上连接有大臂，大臂另一端铰接有小臂，小臂另一端与动平台铰接相连；采集盒设置在动平台下方。

7、进一步地，采集盒固定在采摘机构连接件上，动平台上端面固定有用于驱动采摘机构连接件转动的步进电机。

8、进一步地，所述视觉相机的数量为两个，分别安装于静平台底部和机架一侧底部。

9、进一步地，所述横向丝杠驱动机构包括通过轴承座转动设置在机架上的丝杠，丝杠螺母顶部固定有丝杠螺母顶板，丝杠螺母顶板与导轨滑块顶板相固定；机架上固定有用于驱动丝杠转动的步进电机。

10、进一步地，所述横向丝杠驱动机构的数量为两套。

11、进一步地，机架底部四角均设置有推杆电机，同侧的推杆电机固定在底座上，底座下方设有履带轮，履带轮带有驱动件。

12、有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：

13、(1)采集盒前部的动、静刀片为仿鸟嘴结构，其中弧形内弯的动刀片在打开时，能够拨开叠积的茶叶，在闭合时，能够有效包裹嫩芽，在保证嫩芽完整性的同时，避免了对其他茶叶的误伤；

14、(2)采集盒具有内腔，当动、静刀片将嫩芽掐断后，嫩芽被收集于内腔中短暂收集，随后被吸出并输送至收集箱，实现了嫩芽采摘与收集的同步进行，大大提高了采摘效率；

15、(3)动刀片采用带弹簧复位的往复式电磁铁驱动，具有更高的动作频率，有利于保证采摘效率；刀面与芽茎接触时间短(0.02s左右)，施加力小(5n左右)，可有效减轻采摘对于茶树的损伤。

技术特征：

1.一种采茶机器人，包括机架(1)，机架(1)上搭载有视觉相机、采摘机构和收集箱(29)，其特征在于，机架(1)上还搭载有气泵(28)，所述采摘机构包括前部开口的采集盒(19)，开口下端设置有静刀片(20)，开口上端铰接有动刀片(21)，动刀片(21)弧形内弯；采集盒(19)顶部设置有带复位弹簧(24)的往复式电磁铁(26)，用于驱动动刀片(21)开合；当动刀片(21)打开时，嫩芽能够进入开口；当动刀片(21)闭合时，配合静刀片(20)掐断嫩芽；采集盒(19)、气泵(28)和收集箱(29)依次通过气管相连，使得采集盒(19)内腔中暂存的嫩芽能够被输送至收集箱(29)。

2.根据权利要求1所述的采茶机器人，其特征在于，采集盒(19)内腔于开口处下沉，且底部为斜面。

3.根据权利要求2所述的采茶机器人，其特征在于，采集盒(19)后部靠近斜面下部的位置开孔，并通过气管与气泵(28)相连。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的采茶机器人，其特征在于，机架(1)上设置有一对导轨(9)，导轨(9)上设置有导轨滑块(10)，两个导轨滑块(10)顶部设置有导轨滑块顶板(11)；机架(1)上还设置有横向丝杠驱动机构，用于驱动导轨滑块顶板(11)沿导轨(9)移动；导轨滑块顶板(11)底部安装有并联机构，采集盒(19)安装于并联机构末端，所述并联机构用于带动采集盒(19)准确到达目标嫩芽位置。

5.根据权利要求4所述的采茶机器人，其特征在于，所述并联机构包括上下相对设置的静平台(13)和动平台(17)，静平台(13)底部沿延边环向均匀设置三个步进电机(8b)，步进电机(8b)的转轴上连接有大臂(15)，大臂(15)另一端铰接有小臂(16)，小臂(16)另一端与动平台(17)铰接相连；采集盒(19)设置在动平台(17)下方。

6.根据权利要求5所述的采茶机器人，其特征在于，采集盒(19)固定在采摘机构连接件(18)上，动平台(17)上端面固定有用于驱动采摘机构连接件(18)转动的步进电机(8c)。

7.根据权利要求5所述的采茶机器人，其特征在于，所述视觉相机的数量为两个，分别安装于静平台底部和机架一侧底部。

8.根据权利要求4所述的采茶机器人，其特征在于，所述横向丝杠驱动机构包括通过轴承座(2)转动设置在机架(1)上的丝杠(4)，丝杠螺母(5)顶部固定有丝杠螺母顶板(12)，丝杠螺母顶板(12)与导轨滑块顶板(11)相固定；机架(1)上固定有用于驱动丝杠(4)转动的步进电机(8a)。

9.根据权利要求8所述的采茶机器人，其特征在于，所述横向丝杠驱动机构的数量为两套。

10.根据权利要求1所述的采茶机器人，其特征在于，机架(1)底部四角均设置有推杆电机(30)，同侧的推杆电机(30)固定在底座(31)上，底座(31)下方设有履带轮(32)，履带轮(32)带有驱动件(33)。

技术总结
本发明公开了一种采茶机器人，其机架上搭载有视觉相机、采摘机构、气泵和收集箱，采摘机构包括前部开口的采集盒，开口下端设置有静刀片，开口上端铰接有动刀片，动刀片弧形内弯；采集盒顶部设置有带复位弹簧的往复式电磁铁，用于驱动动刀片开合；当动刀片打开时，嫩芽能够进入开口；当动刀片闭合时，配合静刀片掐断嫩芽；采集盒、气泵和收集箱依次通过气管相连，使得采集盒内腔中暂存的嫩芽能够被输送至收集箱。本发明能够提升采摘效率，在保证嫩芽完整性的同时，避免对其他茶叶的误伤。

技术研发人员：胡朝斌,孔祥国,陈晓淼
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15