一种名优绿茶采摘机器人的末端执行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及采茶机器人领域，具体为一种名优绿茶采摘机器人的末端执行器。
【背景技术】
[0002]名优茶生产在我国茶叶产业中处于举足轻重的地位，不仅影响到茶农收入和茶叶经济的发展，而且关系到整个茶叶产业的兴衰。近年来名优茶“采摘难”问题日渐突出，而且日趋严重，名优茶的机械化采摘是现实需要也是必然趋势。我国名优茶品质优异，风格各异，以名优绿茶为例，又以采芽为对象的基本要求为采摘细嫩，芽叶均匀一致。鲜叶质量对名优茶产品质量和经济效率影响极大，因此一直以来都采用手工采摘。合适的手工采摘，既能保证鲜叶质量，又可实现采养兼顾的目的，但存在劳动强度大，采摘工效低等问题。而且由于茶叶采摘的季节性很强，采摘作业时间短，从而造成了茶区普遍出现采茶劳动力紧缺和茶叶采摘质量不能保证的情况，这既影响了名优茶的生产又浪费了宝贵的名优茶资源，使企业的经济效益受到了很大的影响。
[0003]【实用新型内容】本实用新型的目的是提供一种名优绿茶采摘机器人的末端执行器，以解决现有技术存在的问题。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为:
[0005]一种名优绿茶采摘机器人的末端执行器，其特征在于:包括竖向设置的丝杠滑块，丝杠滑块顶部安装有垂直电机，所述垂直电机与丝杠滑块中丝杠传动连接，丝杠滑块侧部还沿竖向设置有多个霍尔传感器，丝杠滑块中滑块连接有连接架，连接架顶部安装有旋转腕部电机，旋转腕部电机输出轴竖直向下穿过连接架，且旋转腕部电机输出轴在连接架底部安装有三抓连接盘，所述三抓连接盘底部连接有支撑台，支撑台底部焊接有一对竖向设置的连接耳，两连接耳之间转动对称安装有两根水平的齿轮轴，连接耳之间的两根齿轮轴上固定有一对啮合齿轮，齿轮轴两端分别从两侧连接耳穿出，且齿轮轴两端分别安装有卡环，位于其中一个连接耳外侧设置有旋转直流电机，所述旋转直流电机输出轴水平通过轴承与齿轮轴一端连接，还包括U型上指，U型上指两U型臂臂端分别与齿轮轴两端卡环一一对应连接，卡环与齿轮轴焊接固定，U型上指的U型横梁通过螺母固定连接有一对竖直向下延伸的下指，且两下指底端之间设置有V型槽指端，V型槽指端两侧分别连接有螺杆，两螺杆处于同一水平直线上，两螺杆一一对应穿过两下指，且两螺杆穿出下指的杆端上分别螺合有锁紧螺母，每个锁紧螺母与对应侧下指之间分别设置有压力传感器，每个螺杆上分别套有弹簧，弹簧一端分别固定在V型槽指端对应侧槽壁上，弹簧另一端分别固定在对应侧压力传感器上。
[0006]所述的一种名优绿茶采摘机器人的末端执行器，其特征在于:所述丝杠滑块顶部安装有框架法兰，垂直电机设置在框架法兰中。
[0007]本实用新型原理是:动力由旋转直流电机传递给一根齿轮轴，固定在齿轮轴上的一对齿轮啮合使得两根齿轮轴同时进行旋转运动，通过卡环固定在齿轮轴上的双指将其旋转运动转化成左右手指的夹合，从而实现对茶叶的夹持。同时腕部旋转电机和垂直电机的启动，使得被夹持的茶叶梗处同时受到旋转和向上运动使得嫩芽与茶树分离。双指的指端采用的是柔性可调式设计，可以通过调节螺母改变弹簧的预紧弹力，保护嫩芽。
[0008]本实用新型的优点是:
[0009]本实用新型结构设计合理，通过电机与齿轮以及电机与丝杠的结合，实现机械模拟人工手提法对名优绿茶的采摘，能够保证茶叶质量同时缓解采茶劳动力紧缺的现状。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型整体结构示意图。
[0011]图2为本实用新型旋转腕部电机部分结构示意图。
[0012]图3为本实用新型齿轮及下指部分的结构示意图
[0013]图4为本实用新型丝杠滑块部分结构示意图。
[0014]图5为本实用新型下指指端部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]参见图1-图5所示，一种名优绿茶采摘机器人的末端执行器，包括竖向设置的丝杠滑块，丝杠滑块顶部安装有垂直电机17，垂直电机17与丝杠滑块中丝杠20传动连接，丝杠滑块侧部还沿竖向设置有多个霍尔传感器19，丝杠滑块中滑块21连接有连接架2，连接架2顶部安装有旋转腕部电机1，旋转腕部电机I输出轴竖直向下穿过连接架2，且旋转腕部电机I输出轴在连接架2底部安装有三抓连接盘3，三抓连接盘3底部连接有支撑台4，支撑台4底部焊接有一对竖向设置的连接耳5，两连接耳5之间转动安装有水平的齿轮轴10，连接耳5之间的齿轮轴10上固定有齿轮8，齿轮轴10两端分别从两侧连接耳5穿出，且齿轮轴10两端分别安装有卡环9，位于其中一个连接耳外侧设置有旋转直流电机6，旋转直流电机6输出轴水平通过轴承7与齿轮轴10 —端连接，还包括U型上指11，U型上指11两U型臂臂端分别与齿轮轴10两端卡环9 一一对应连接，U型上指11的U型横梁连接有一对竖直向下延伸的下指12，且两下指12底端之间设置有V型槽指端15，V型槽指端15两侧分别连接有螺杆，两螺杆处于同一水平直线上，两螺杆一一对应穿过两下指12，且两螺杆穿出下指12的杆端上分别螺合有锁紧螺母13，每个锁紧螺母13与对应侧下指之间分别设置有压力传感器14，每个螺杆上分别套有弹簧16，弹簧16 —端分别固定在V型槽指端15对应侧槽壁上，弹簧16另一端分别固定在对应侧压力传感器14上。丝杠滑块顶部安装有框架法兰18，垂直电机18设置在框架法兰17中。
[0016]本方由旋转腕部电机1、连接架2、三抓连接盘3、支撑台4、连接耳5、旋转直流电机6、轴承7、齿轮8、卡环9、齿轮轴10、U型上指11、下指12、调整螺母13、弹簧、压力传感器14、V型槽指端15、弹簧16、垂直电机17、框架法兰18、传感器固定板19、丝杠20、移动滑块21组成。
[0017]旋转直流电机6通过轴承7与齿轮轴10连接，带动齿轮轴10做旋转运动使齿轮8的啮合，U型上指11通过螺母与卡环9连接，卡环9与齿轮轴10固定，U型上指11和下指12由螺母固定连接。固定在连接架2的旋转腕部电机I通过三抓连接盘3与支撑台4连接，支撑台4通过焊接固定连接耳5。固定在框架法兰18的垂直电机17与丝杠20连接，带动丝杠20做旋转运动，丝杠上的移动滑块21与连接架2连接。
[0018]套有弹簧16的螺杆一端与V型槽指端15焊接在一起，另一端通过调整螺母13与下指12连接，事先可以通过调节螺母来改变弹簧的预紧力。
[0019]末端执行器的整个采摘过程可以看作人工手提法采摘茶叶的三个动作分解，首先双指捏住需要采摘的芽叶，然后一边旋转芽叶梗处一边向上运动使得嫩芽与茶树分离。
[0020]通过一对齿轮的啮合将电机的旋转运动转换成双指的开合运动，套有弹簧16的螺杆一端与V型槽指端15焊接在一起，另一端通过调整螺母13与下指12连接，当茶叶从接触到指端到停止夹合的过程中，弹簧一直处于压缩状态，到压力达到事先设定好的茶叶可以采摘的传感器阀值时，安装在弹簧上的压力传感器14将信号传给旋转直流电机6，使得电机停止转动避免芽叶因为挤压而受损。
[0021]在茶叶被夹紧后，传感器一方面将信号传给旋转直流电机6停止工作同时也将信号传给旋转腕部电机I和垂直电机17开始启动。固定在连接架2的旋转直流电机6带动手部做旋转运动；与此同时固定在框架法兰18的直流伺服电机17带动丝杠20做旋转运动，丝杠上的滑块21与连接架2连接，带动手部垂直向上运动，传感器固定板19上的霍尔传感器在手部经过时，将信号传送给旋转腕部电机I和垂直电机17，使得电机停止工作，茶叶与茶树实现分离。
[0022]综上所述，本实用新型对名优绿茶采用仿人工手提法采茶，可以实现对茶叶的针对性采摘，通过指端的柔性设计可以降低芽叶的破损。
【主权项】
1.一种名优绿茶采摘机器人的末端执行器，其特征在于:包括竖向设置的丝杠滑块，丝杠滑块顶部安装有垂直电机，所述垂直电机与丝杠滑块中丝杠传动连接，丝杠滑块侧部还沿竖向设置有多个霍尔传感器，丝杠滑块中滑块连接有连接架，连接架顶部安装有旋转腕部电机，旋转腕部电机输出轴竖直向下穿过连接架，且旋转腕部电机输出轴在连接架底部安装有三抓连接盘，所述三抓连接盘底部连接有支撑台，支撑台底部焊接有一对竖向设置的连接耳，两连接耳之间转动对称安装有两根水平的齿轮轴，连接耳之间的两根齿轮轴上固定有一对啮合齿轮，齿轮轴两端分别从两侧连接耳穿出，且齿轮轴两端分别安装有卡环，位于其中一个连接耳外侧设置有旋转直流电机，所述旋转直流电机输出轴水平通过轴承与齿轮轴一端连接，还包括U型上指，U型上指两U型臂臂端分别与齿轮轴两端卡环一一对应连接，卡环与齿轮轴焊接固定，U型上指的U型横梁通过螺母固定连接有一对竖直向下延伸的下指，且两下指底端之间设置有V型槽指端，V型槽指端两侧分别连接有螺杆，两螺杆处于同一水平直线上，两螺杆一一对应穿过两下指，且两螺杆穿出下指的杆端上分别螺合有锁紧螺母，每个锁紧螺母与对应侧下指之间分别设置有压力传感器，每个螺杆上分别套有弹簧，弹簧一端分别固定在V型槽指端对应侧槽壁上，弹簧另一端分别固定在对应侧压力传感器上。
2.根据权利要求1所述的一种名优绿茶采摘机器人的末端执行器，其特征在于:所述丝杠滑块顶部安装有框架法兰，垂直电机设置在框架法兰中。
【专利摘要】本实用新型公开了一种名优绿茶采摘机器人的末端执行器，包括竖向设置的丝杠滑块，丝杠滑块中滑块连接有连接架，连接架顶部安装有旋转腕部电机，旋转腕部电机输出轴安装有三抓连接盘，三抓连接盘底部连接有支撑台，支撑台底部焊接有一对连接耳，两连接耳之间转动安装有水平的齿轮轴，齿轮轴上固定有齿轮，旋转直流电机输出轴与齿轮轴一端连接，U型上指两U型臂臂端分别与齿轮轴两端连接，U型上指的U型横梁连接有一对竖直向下延伸的下指，且两下指底端之间设置有V型槽指端，V型槽指端两侧分别连接有螺杆，两螺杆穿过下指，两螺杆杆端螺合有锁紧螺母，每个锁紧螺母与对应侧下指之间分别设置有压力传感器，每个螺杆上分别套有弹簧。
【IPC分类】A01D46-30
【公开号】CN204350661
【申请号】CN201420805268
【发明人】朱宏, 朱德泉, 袁加红, 曹铜, 孙磊, 熊玮, 汪超贤, 马锦
【申请人】安徽农业大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月17日