[发明专利]一种超声波测距的自动仿形采茶装置及其采茶方法

说明书

本发明公开了一种超声波测距的自动仿形采茶机及其采茶方法。人工手动采茶费时费力，现有的采茶机难以实现对弧形顶梢茶树鲜叶高效化地自动采收。本发明的移动平台通过若干仿形采茶支撑组件悬挂有三组仿形采茶单元；各仿形采茶单元由伺服电机驱动并经滚珠丝杠传动；三台采茶机分别利用若干铰链和接臂型材巧妙地布置在各仿形采茶单元的两套丝杠滑台组件之间；各采茶机上平行地设置有两枚超声波传感器。本发明通过超声波传感器对各自底部茶树冠层高度的在线监测，实现了在移动平台自动行进过程中各仿形采茶单元对单垄茶树顶梢鲜叶的自动仿形采收。此外，本发明能够在采茶机遇到突发的外部冲击时，随外部力量移动，从而能够减小采茶机的损坏风险。

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种超声波测距的自动仿形采茶装置及其采茶方法。

背景技术

茶作为一颗具有悠久历史的东方明珠，已经成为国人日常生活中必不可少的一部分。随着经济和文化的不断发展，人们对健康饮食的要求也日益提升，茶叶凭借其所具有的降压、消炎和抗癌等多种功效，备受消费者的青睐，饮茶正逐渐转为现代人生活的一种时尚。

近年来，我国茶叶生产快速发展，面积和产量不断增加。但是，我国茶产业大而不强、大而不精，茶叶产品的科技含量和机械化水平较低，影响了茶产业的持续健康发展。对于茶叶产品初制前的鲜叶采摘，目前主要采用的人工采摘方式，费时费力、效率低，也会因采茶者体力、熟练度和经验的不同，造成鲜叶品质不均，因此仅适合于小批量的、要求为一芽一叶或一芽两叶的名优茶采摘。市场上现有的采茶机主要用于对鲜叶要求较低的大宗差茶采摘，单人手提式采茶机，通过人工手持机器从茶树顶梢采收新嫩茶叶，虽然相比于手工采摘，茶叶的收集效率有所提升，但由于茶树顶梢大多呈弧形曲面，需要操作者手持机器来回多次才能完成单垄茶树的鲜叶采收，容易造成高强度的单人长时间作业；双人式弧形采茶机，通过两人协作实现单垄茶树的快速采收，但其所采用的弧形刀片弧度固定，会因各株茶树的生长状态不同而造成部分鲜叶的落采或错采，且装置动力采用油驱，作业时的振动和噪声大。

因此，急需一种可用于制作大宗茶的鲜叶采摘的超声波测距的自动仿形采茶装置及其采茶方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种超声波测距的自动仿形采茶装置及其采茶方法，在移动平台上巧妙地布置若干台采茶机，利用安装在采茶机上的超声波传感器实施对各自底部茶树冠层高度的在线监测，并依靠各仿形执行机构对采茶机刀片位置的实时调节，实现了移动平台在行进过程中，各仿形采茶单元对茶树顶梢鲜叶的自动仿形采收，较好地保证了茶叶机采的效率和精度，促使茶叶行业机械化采摘发展水平进一步提升。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超声波测距的自动仿形采茶装置，包括移动平台和三组仿形采茶单元；三组仿形采茶单元安装在移动平台上，移动平台能够在茶垄间行进。三组仿形采茶单元内的采茶机分别对应茶树的正上方和两侧。三组仿形采茶单元结构相同，均包括仿形执行机构和采茶支架。所述的仿形执行机构包括采茶机、两个升降组件和摆臂；两个升降组件分别安装在采茶支架的两侧。升降组件内的滑块通过动力元件的驱动进行上下滑动。采茶机的外壳的两端与两组摆臂的一端铰接；两组摆臂的另一端与两个升降组件内的滑块分别铰接。一组摆臂包括一根摆臂或并排设置的多根摆臂。通过两个升降组件内的滑块的升降运动，来调节采茶机的高度和姿态。采茶机的两端均安装有超声波传感器。两个超声波传感器的检测方向均垂直于采茶机刀片的长度方向。

作为优选，所述的采茶支架包括第一横梁型材、第二横梁型材和固定型材；第一横梁型材和第二横梁型材的两端均固连有固定型材；固定型材上的T型槽横向设置。竖直设置的两根导轨安装型材位于第一横梁型材和第二横梁型材的两端。导轨安装型材内侧面上的T型槽与对应位置的固定型材上的T型槽通过螺栓螺母固定。螺栓螺母在导轨安装型材T型槽内能够滑动；两个升降组件分别安装在两根导轨安装型材上。根据升降组件中的滑块需要运动的高度范围，调节导轨安装型材相对于固定型材的高度。