[发明专利]一种基于视觉定位的分段采茶机器人的机械结构

说明书

本发明公开了一种基于视觉定位的分段采茶机器人的机械结构，包括从下到上依次设置的行走机构、升降机构和移动平台，移动平台上连接有摄像机构和采摘机构，摄像机构和采摘机构能在移动平台上水平直线移动，并能相对移动平台上下升降移动。本发明利用直线升降滑台，根据茶树高度调节设备工作高度，利用垄型压板与后遮板的针状底部避免了采摘对茶树的损伤，利用垄型压板与后遮板对茶叶进行分段处理并通过摄像机进行视觉识别，由摄像机构取得图像后，三自由度机械臂自动进行精准采摘，整个过程可无需人工参与，并且利用保护罩和挡板可在各种天气环境下工作，保证采摘的高效率，高精准。

技术领域

本发明涉及采茶机器人技术领域，具体为一种基于视觉定位的分段采茶机器人的机械结构。

背景技术

目前茶园中高级名优茶的采摘对原料要求较高,即采摘要求较高，一般采摘单芽、一芽一叶初展及一芽二叶初展的芽叶，不能在采摘时将茶叶采散。而现阶段的采茶机主要类型有手动驾驶的跨垄式采茶机，该类型采茶机体积大重量大，采摘时易对茶叶损伤，人为手动驾驶效率低。主要采茶机类型还有手持骑垄式采茶机，它的剪切式的采摘方式无法区分茶叶的新梢与老叶,并且导致了芽叶的破损率高,无法满足名优茶的采摘标准。所以茶园中现仍选择依靠手工采摘高级名优茶，但手工采茶工作量大、耗时且辛苦，在人力资源日益短缺的当下，手工采茶的成本正在不断增长。

发明内容

为解决上述现有技术的缺陷和不足，本发明提供一种基于视觉定位的分段采茶机器人的机械结构，目的是能够在各种天气条件下，无人操控全自动地进行高效率、高精准度无伤害的完整的芽叶采摘。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于视觉定位的分段采茶机器人的机械结构，包括从下到上依次设置的行走机构、升降机构和移动平台，移动平台上连接有摄像机构和采摘机构，摄像机构和采摘机构能在移动平台上水平直线移动，并能相对移动平台上下升降移动。

具体地，移动平台包括固定框架，固定框架上沿其长度方向安装有直线水平滑台和水平导轨，直线水平滑台和水平导轨上共同安装有载物平板，直线水平滑台的一端与横向调整电机连接，横向调整电机带动直线水平滑台转动，使载物平板在直线水平滑台和水平导轨上水平移动；载物平板上安装摄像机构、采摘机构与收集箱，摄像机构、采摘机构与收集箱能够随载物平板一起水平移。

具体地，采摘机构包括三自由度机械臂、采摘机械手和转向装置，三自由度机械臂包括x方向滑台、y方向滑台和z方向滑台，x方向滑台、y方向滑台和z方向滑台上均滑动连接有一个滑块，x方向滑台、y方向滑台和z方向滑台上都设有驱动电机，所述x方向滑台固定连接在载物平板上，z方向滑台滑块固定连接在x方向滑台滑块上，z方向滑台能相对x方向滑台进行水平移动与升降运动；z方向滑台底端固定连接在y方向滑台上；转向装置安装在y方向滑台滑块上，随y方向滑台滑块进行水平移动，采摘机械手连接在转向装置上，采摘机械手随y方向滑台滑块在y方向滑台上水平移动，随z方向滑台一起在x方向滑台上水平移动，并随z方向滑台一起相对x方向滑台进行升降运动。

具体地，转向装置包括转向电机和连接杆，转向电机的输出轴上固连有主动齿轮，连接杆的一端固连有转轴，转轴与连接杆垂直设置，转轴与转向电机的输出轴平行设置，转轴上固连有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，转向电机带动主动齿轮转动，从而带动连接杆转动，连接杆的另一端连接采茶机械手，通过控制转向电机的转角使连接杆转过90度，从而使采茶机械手转过90度。

具体地，采茶机械手包括同步带传动机构，同步带传动机构的传动滑块上连接动剪片，动剪片通过剪片转轴与定剪片铰接，动剪片随同步带转动时与定剪片组成剪刀的开合运动，定剪片和动剪片的相对面上均设置有软夹子，软夹子固定在动剪片与定剪片上，定剪片和动剪片捏住剪下的茶叶，采得茶叶后，通过z方向滑台，使采茶机械手到达收集箱高度，再通过转向装置，使采茶机械手转动九十度将采得茶叶放入收集箱中。