一种基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置_同步带|带轮高性价比-宁波鄞州盖奇同步带轮有限公司

本发明涉及一种农业机械，目的是提供一种基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，该装置采用光电开关传感器感应茶叶嫩芽，并且使用同步带而非负压装置对茶叶嫩芽进行收集，以增加名优茶采摘机器人的工作时间。技术方案是一种基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置；其特征在于：所述安装板上安装有茶叶剪切机构、茶叶传送机构和茶叶收集机构；所述茶叶剪切机构包括固定在安装板正面的两个钣金支架和带有摇臂的舵机、一一铰接在两个钣金支架上且由摇臂驱动的两个刀片安装块以及分别连接在刀片安装块上且配合形成一对刀口的两个刀片；所述茶叶传送机构包括设置在安装板背面且由若干微型电机与皮带组成的茶叶传送通道。

主权项：

1.一种基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，包括连接在名优茶采摘机器人机械臂上的安装板(14)；其特征在于：所述安装板上安装有茶叶剪切机构、茶叶传送机构和茶叶收集机构(13)；所述茶叶剪切机构包括固定在安装板正面的两个钣金支架(3)和带有摇臂(7)的舵机(2)、一一铰接在两个钣金支架上且由摇臂驱动的两个刀片安装块(4)以及分别连接在刀片安装块上且配合形成一对刀口的两个刀片(6)；所述茶叶传送机构包括设置在安装板背面且由若干微微型电机与皮带组成的茶叶传送通道；所述茶叶收集机构包括固定在安装板上的中空圆柱块(13‑1)和可转动地铰接在中空圆柱块底部的底板(13‑2)；所述茶叶传送通道的始点与所述一对刀口相衔接，所述茶叶传送通道的终点与所述中空圆柱块的进口相衔接。

1.一种基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，包括连接在名优茶采摘机器人机械臂上的安装板(14)；其特征在于：所述安装板上安装有茶叶剪切机构、茶叶传送机构和茶叶收集机构(13)；所述茶叶剪切机构包括固定在安装板正面的两个钣金支架(3)和带有摇臂(7)的舵机(2)、一一铰接在两个钣金支架上且由摇臂驱动的两个刀片安装块(4)以及分别连接在刀片安装块上且配合形成一对刀口的两个刀片(6)；所述茶叶传送机构包括设置在安装板背面且由若干微微型电机与皮带组成的茶叶传送通道；所述茶叶收集机构包括固定在安装板上的中空圆柱块(13-1)和可转动地铰接在中空圆柱块底部的底板(13-2)；所述茶叶传送通道的始点与所述一对刀口相衔接，所述茶叶传送通道的终点与所述中空圆柱块的进口相衔接。

2.根据权利要求1所述的基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，其特征在于：所述安装板上竖直设置有导轨(11)，支撑块(9)可移动地定位在所述导轨上，所述摇臂通过推杆(8)施力于所述支撑块；所述支撑块的左右两侧分别通过一连杆(5)铰接所述的两个刀片安装块。

3.根据权利要求2所述的基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，其特征在于：所述茶叶传送通道呈类“L”形，由三组微型电机分别驱动的三组皮带相互衔接形成；所述三组皮带的传送平面垂直于安装板板面；第二同步带机构(17)中两个微型电机驱动的第二皮带(17-3)与第一同步带机构(16)中两个微型电机驱动的第一皮带(16-3)衔接，形成类“L”通道的外侧壁；而由第三同步带机构(18)中四个微型电机驱动的第三皮带(18-5)则形成类“L”通道的内侧壁。

4.根据权利要求3所述的基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，其特征在于：茶叶收集机构位于安装板的侧面，包括固定在安装板上用于临时存放茶叶的中空圆柱块以及通过销轴和扭簧(13-3)连接在中空圆柱块底部的底板。

5.根据权利要求4所述的基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，其特征在于：所述一组二号微型电机(16-1)与三组三号微型电机(18-3)之间配设有用于感应茶叶嫰芽的漫反射光电开关传感器(15)。

6.根据权利要求5所述的基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，其特征在于：所述底板由弯折成直角的底板水平面(13-4)与底板竖直面(13-5)形成，底板水平面上固定有缓冲橡胶圈。

7.根据权利要求6所述的基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，其特征在于：本发明配设有电连接各微型电机、舵机、漫反射光电开关传感器和机械臂各动力部件的控制器，以便于各动力部件有序工作。

一种基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置

技术领域

本发明涉及一种农业机械，具体是一种基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置。

背景技术

目前名优茶采摘机器人采摘末端所采用的茶叶嫩芽收集方式几乎全部为风机负压收集，如CN202011623399.0所述的一种基于负压引导的双翅型茶叶采摘机器人，其包括PLC控制器、带动全体装置一起运动的履带小车、自动升降装置、相机组件、delta机械手和负压收集装置等等。为了能够在自然环境中的茶地进行采摘工作，目前名优茶采摘机器人的动力装置往往采用锂电池，而风机负压装置为了能够将茶叶嫩芽顺利收集，通常采用大功率马达(通常为几百瓦)，并且每一次采摘末端采摘茶叶嫩芽后，风机负压装置都要开启工作进行收集，这在很大程度上减少了名优茶采摘机器人的工作续航时间。另外，风机负压装置在长时间使用时内部的马达容易发热从而烧坏，这降低了名优茶采摘机器人采摘末端的可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中名优茶采摘机器人采摘末端的不足，提供一种基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，该装置采用光电开关传感器感应茶叶嫩芽，并且使用同步带而非负压装置对茶叶嫩芽进行收集，以增加名优茶采摘机器人的工作时间。

本发明提供的技术方案是：

一种基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，包括连接在名优茶采摘机器人机械臂上的安装板；其特征在于：所述安装板上安装有茶叶剪切机构、茶叶传送机构和茶叶收集机构；所述茶叶剪切机构包括固定在安装板正面的两个钣金支架和带有摇臂的舵机、一一铰接在两个钣金支架上且由摇臂驱动的两个刀片安装块以及分别连接在刀片安装块上且配合形成一对刀口的两个刀片；所述茶叶传送机构包括设置在安装板背面且由若干微型电机与皮带组成的茶叶传送通道；所述茶叶收集机构包括固定在安装板上的中空圆柱块和可转动地铰接在中空圆柱块底部的底板；所述茶叶传送通道的始点与所述一对刀口相衔接，所述茶叶传送通道的终点与所述中空圆柱块的进口相衔接。

所述安装板上竖直设置有导轨，支撑块可移动地定位在所述导轨上，所述摇臂通过推杆施力于所述支撑块；所述支撑块的左右两侧分别通过一连杆铰接所述的两个刀片安装块。

所述茶叶传送通道呈类“L”形，由三组微型电机分别驱动的三组皮带相互衔接形成；所述三组皮带的传送平面垂直于安装板板面；第二同步带机构中两个微型电机驱动的第二皮带与第一同步带机构中两个微型电机驱动的第一皮带衔接，形成类“L”通道的外侧壁；而由第三同步带机构中四个微型电机驱动的第三皮带，则形成类“L”通道的内侧壁。

所述一组二号微型电机与三组三号微型电机之间配设有用于感应茶叶嫰芽的漫反射光电开关传感器。

所述茶叶收集机构位于安装板的侧面，包括固定在安装板上用于临时存放茶叶的中空圆柱块以及通过销轴和扭簧连接在中空圆柱块底部的底板。

所述底板由弯折成直角的底板水平面与底板竖直面形成，底板水平面上固定有缓冲橡胶圈。

本发明配设有电连接各微型电机、舵机、漫反射光电开关传感器和机械臂各动力部件的控制器，以便于各动力部件有序工作。

本发明的有益效果是：

本发明提供的装置采用光电开关传感器感应茶叶嫩芽，并且使用同步带而非负压装置对茶叶嫩芽进行输送，以最大程度增加名优茶采摘机器人的工作时间。

附图说明

图1是本发明实施例的主视结构示意图。

图2是本发明实施例的后视结构示意图。

图3是本发明实施例的立体结构示意图之一。

图4是本发明实施例的立体结构示意图之二。

图5是本发明实施例支撑块的立体结构示意图。

图6是本发明实施例刀片的立体结构示意图。

图7是本发明实施例刀片安装块的立体结构示意图。

图8是本发明实施例茶叶收集机构(打开状态)的立体结构示意图。

图9是本发明实施例茶叶收集机构(打开状态)的剖视立体结构示意图。

图10是本发明实施例茶叶采摘装置移动到固定收集盒处，茶叶收集机构被动打开的立体结构示意图。

图中标号：舵机连接板1、舵机2、钣金支架3、刀片安装块4、连杆5、刀片6、摇臂7、推杆8、支撑块9、滑块10、导轨11、茶叶12、茶叶收集机构13、中空圆柱块13-1、底板13-2、扭簧13-3、底板水平面13-4、底板竖直面13-5、安装板14、漫反射光电开关传感器15、第一同步带机构16、一组一号微型电机16-1、一组二号微型电机16-2、第一皮带16-3、第二同步带机构17、二组一号微型电机17-1、二组二号微型电机17-2、第二皮带17-3、第三同步带机构18、三组一号微型电机18-1、三组二号微型电机18-2、三组三号微型电机18-3、三组四号微型电机18-4、第三皮带18-5、硅胶薄膜19、带轮20。

具体实施方式

以下结合附图所示的实施例进一步说明。

如图1、图2、图3和图4所示的一种基于同步带传送的反馈式名优茶采摘装置，包括茶叶剪切机构、茶叶传送机构和茶叶收集机构13(如图8和9所示)；所述茶叶剪切机构位于安装板14的正面(如图1所示)，茶叶传送机构位于安装板的背面(如图2所示)，茶叶收集机构13位于安装板的侧面(远离舵机的一面)。

茶叶剪切机构包括固定在安装板14上的舵机连接板1、固定在舵机连接板上且安装有摇臂7的舵机2、一端铰接在摇臂上的推杆8、固定在安装板上的导轨11、沿着导轨滑动的滑块10、固定在滑块上且与推杆另一端铰接的支撑块9(如图5所示)、固定在安装板上的钣金支架3、可转动地铰接在钣金支架上的刀片安装块4(如图7所示)、两端分别铰接在刀片安装块中部和支撑块上的连杆5、安装在刀片安装块底端的刀片6(如图6所示)。

所述钣金支架3、连杆5、刀片安装块4和刀片6沿着导轨11的竖直中心面对称布置；所述舵机2的初始角度为0度，即舵机归零，此时刀片6处于张开状态，驱动时，控制舵机逆时针旋转，刀片逐渐闭合，驱动角度以切割完成茶叶嫩芽为基准；所述推杆8、支撑块9、连杆以及刀片安装块用于插入铰接轴的通孔内均安装有轴承，以减小摩擦；所述钣金支架和刀片安装块、刀片安装块和安装板、刀片安装块和连杆以及连杆和支撑块之间均通过铰接轴连接，并且均设有轴套，以减小摩擦；所述支撑块同时连接滑块10、连杆和推杆8，用于把摇臂的运动传递给刀片安装块，然后带动刀片运动；所述刀片安装块安装刀片的凸起端朝向安装板的后面(茶叶传送机构的安装面)；所述刀片安装块和刀片近似为L型，以便刀片的切割点位于茶叶输送装置的正下方；所述刀片为一体式刀具。

茶叶传送机构包括固定在安装板14上的三组同步带机构，第一同步带机构16包括一组一号微型电机16-1、一组二号微型电机16-2和第一皮带16-3；第二同步带机构17包括二组一号微型电机17-1、二组二号微型电机17-2和第二皮带17-3；第三同步带机构18包括三组一号微型电机18-1、三组二号微型电机18-2、三组三号微型电机18-3、三组四号微型电机18-4和第三皮带18-5；所有微型电机轴的轴线均垂直于安装板的板面并且每个微型电机轴上均固定有驱动皮带的带轮20，每个皮带在背向带轮的一面均设置有用于保护茶叶的硅胶薄膜19。

所述三组同步带机构组成了类“L”形的茶叶传送通道；其中一组一号微型电机16-1和一组二号微型电机16-2的电机轴连接线以及三组二号微型电机18-2和微型电机三组三号18-3的电机轴连接线平行并且竖直向下；二组一号微型电机17-1和二组二号微型电机17-2的电机轴连接线以及三组二号微型电机18-2和微型电机三组一号18-1的电机轴连接线平行并且斜向茶叶收集机构；第二同步带机构中两个微型电机驱动的第二皮带与第一同步带机构中两个微型电机驱动的第一皮带衔接，形成“L”通道的外侧壁；而由第三同步带机构中四个微型电机驱动的第三皮带则形成“L”通道的内侧壁；第一皮带16-3与第三皮带18-5的间距以及皮带第二17-3与第三皮带18-5的间距一致，以茶叶嫩芽稍微夹紧受力不掉落并且硅胶薄膜19稍微变形为准；一组一号微型电机16-1和三组二号微型电机18-3安装高度一致，并且尽可能靠近刀片切割点；一组二号微型电机16-2的安装高度高于微型电机三组二号18-2；二组一号微型电机17-1位于一组二号微型电机16-2的正上方；二组二号微型电机17-2比三组一号微型电机18-1更靠近安装板侧面边缘，以便于茶叶掉落进入茶叶收集机构13。所述漫反射光电开关传感器15位于一组二号微型电机16-1和三组三号微型电机18-3中间，安装高度低于一组二号微型电机16-1和三组三号微型电机18-3(漫反射光电开关传感器位于刀片切割点和皮带输送起始点之间)。

所述漫反射光电开关传感器为激光红外光学传感器，当激光照射到茶叶嫩芽上时，根据茶叶嫩芽表面的不同特性，光会以不同的方式反射，其中之一是漫反射现象，即光在各个方向上均匀地反射，这意味着通过漫反射，光的一部分会被茶叶反射到接收器中，从而检测茶叶嫩芽的存在和移动。

所述皮带为透明透光输送带，所述硅胶薄膜为透明薄膜，以避免干扰漫反射光电开关传感器的信号。

茶叶收集机构13包括固定在安装板14上用于临时存放茶叶的中空圆柱块13-1、通过销轴和扭簧13-3连接在中空圆柱块底部的底板13-2(底板由弯折成直角的底板水平面13-4与底板竖直面13-5形成，底板水平面上固定有缓冲橡胶圈)以及相应的螺栓等。

所述茶叶收集机构13为暂存装置；所述扭簧在安装后处于被压缩状态，使得底板14的水平面13-4紧靠在中空圆柱块13-1的底端开口，从而阻止中空圆柱块中的茶叶下落一起；当采摘的茶叶嫩芽装满收集装置后，通过运动控制机械臂带动该采摘装置使得底板竖直面13-5和茶叶固定收集盒21(固定在机器上)的斜面产生冲击碰撞(如图10所示)，此时扭簧13-3吸收冲击能量被压缩，底板13-2带动底板水平面13-4绕着连接销轴朝着固定收集盒内部的方向被动旋转，从而打开中空圆柱块13-1的底端开口，茶叶嫩芽在重力作用下掉入固定收集盒，由于扭簧的存在，底板在冲击完成后自动回到原位置。

所述安装板14连接在名优茶采摘机器人的机械臂上，由机器人进行茶叶嫩芽的识别和定位，然后控制机械臂带动该采摘装置运动到茶叶嫩芽的上方进行采摘。

本发明还配设有控制器，该控制器电连接漫反射光电开关传感器1、各微型电机、舵机和机械臂等各动力部件，以便于各动力部件有序工作；所述控制器以及控制方法为现有技术，在此不再一一赘述。

本发明的工作方式是：

(1)首先名优茶采摘机器人进行茶叶嫩芽的识别和定位工作，然后控制机械臂带动该采摘装置运动到茶叶12的垂直上方(距离茶叶嫩芽采摘点有一定高度)；

(2)该装置的所有微型电机开启，三组同步带机构的皮带开始循环转动工作(其中，第一同步带机构、第二同步带机构中的微型电机均逆时针转动；第三同步带机构中的微型电机均顺时针转动；参见图2)；

(3)控制机械臂带动该采摘装置垂直向下运动，漫反射光电开关传感器15若感应到茶叶嫩芽的存在，即向控制系统发送反馈信号，表示茶叶嫩芽会正常进入茶叶输送装置，否则应该重新定位；

(4)机械臂继续带动该采摘装置垂直运动到既定位置(此时刀片6的闭合切割点为茶叶嫩芽的采摘点)，舵机启动，摇臂带动支撑块9垂直向下运动，两个刀片合拢在采摘点完成切割动作，此时茶叶嫩芽刚开始或者一小部分被卷入第一皮带16-3和皮带18-5之间，茶叶嫩芽由于被切割完成，所以继续被三组同步带机构输送进入茶叶收集机构13；

(5)当茶叶收集机构装满茶叶嫩芽后，控制机械臂带动该采摘装置使得底板竖直面13-5和茶叶固定收集盒21的斜面产生冲击碰撞，中空圆柱块13-1内的茶叶嫩芽进入固定收集盒。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施方式，但是本发明不限于以上实施方式，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。