[发明专利]一种腱驱动的仿生茶叶采摘机械手及方法

说明书

本发明公开了一种腱驱动的仿生茶叶采摘机械手及方法，包括仿生机械手、滑动机构和茶叶收集盒，所述的仿生机械手包括两个结构相同的手指，每个手指包括驱动电机和依次通过关节连接的近指节、中指节、远指节，在其中一个手指的远指节上安装有切割刀片；所述的电机通过拉绕在各个关节绕线轮上的纤维绳来驱动关节转动；所述的滑动机构驱动所述的仿生机械手移动，所述的茶叶收集盒安装在仿生机械手的下方。

技术领域

本发明涉及茶叶采摘技术领域，尤其涉及一种腱驱动的仿生茶叶采摘机械手及方法。

背景技术

目前市面上的采茶机械主要应用于大宗茶的采摘，采摘方式为一刀切式即不论茶叶的成熟程度和是否损坏都对其一起采摘，采摘质量低，所以一刀切式的采摘机械不适用于名优茶高质量的采摘，所以名优茶采摘机械的发展的一大重点就是名优茶采摘机械手的设计。

名优茶采摘机械手的设计面对两大难题，第一是现有的茶叶采摘机械手结构缺乏独有的设计，是简单的夹持结构或者是剪切结构，这两种结构的缺点是体积大，在密集的茶叶丛中容易对茶叶造成损伤或者是不易夹持到茶叶。

第二个设计难题是现有的采茶机械手采用的一般都是机械传动机构，刚性过强，导致机械手在捏取茶叶时对茶叶叶茎捏取力太大，以致于挤出茶叶的汁液对后续茶叶的炒制品质造成影响。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种腱驱动的仿生茶叶采摘机械手，本装置一方面，采用欠驱动的思路设计仿生手指，可以模拟人手采摘茶叶的行为，从而保证了采摘时机械手不会干扰到其他茶叶芽叶；另一方面，采用腱驱动的欠驱动方式来驱动机械手，腱驱动是指模仿人手指的肌腱，本发明采用的肌腱为纤维绳，纤维绳具有韧性，使整个采摘机械手具有一定的柔性，避免了采摘时对茶叶的捏取力过大导致对茶叶品质造成影响。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种腱驱动的仿生茶叶采摘机械手，包括仿生机械手、滑动机构和茶叶收集盒，所述的仿生机械手包括两个结构相同的手指，每个手指包括电机和依次通过关节连接的近指节、中指节、远指节，在其中一个手指的远指节上安装有切割刀片，所述的电机通过拉绕在各个关节绕线轮上的纤维绳来驱动关节转动；所述的滑动机构驱动所述的仿生机械手移动，所述的茶叶收集盒安装在仿生机械手的下方。

第二方面，本发明还提供了一种小尺寸的采茶手爪及茶叶收集方法，包括以下步骤：

1)仿生机械手处于伸直状态运动到茶叶采摘点，驱动电机正转拉动纤维绳使手指捏合带动刀片完成切割动作同时手指捏住茶叶；

2)丝杠电机正转驱动滑块在导轨上向后滑动使仿生机械手收回，使仿生机械手位于茶叶收集盒的正上方；

3)驱动电机反转转拉动纤维绳使手指伸直松开茶叶，茶叶掉落于茶叶收集盒中；

4)丝杠电机反转驱动滑块在导轨上向前滑动使仿生机械手伸出，准备下一次采摘动作。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明的一种腱驱动的仿生茶叶采摘机械手区别于现有的简单的夹持式和剪切式结构，采用腱驱动的方式设计了尺寸与人手指尺寸一致的仿生手指以模拟人工采摘茶叶的过程，避免了现有机构体积大不便于采摘的过程，同时腱绳采用钢丝绳具有一定的韧性，使机械手具有一定的柔性，避免了采摘茶叶时捏取力太大导致挤出茶叶芽叶汁液影响茶叶后续制作的品质。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种腱驱动的仿生茶叶采摘机械手整体结构示意图；

图2、图3为本发明一种腱驱动的仿生茶叶采摘机械手的仿生机械手结构示意图；