一种茶叶仿生采摘机械手装置

本技术涉及机械手装置，具体为一种茶叶仿生采摘机械手装置。

背景技术：

1、名优茶（通常指单芽、一芽一叶、一芽二叶的鲜叶）因对采摘标准要求极高，长期依赖人工采摘。然而，人工采摘不仅劳动强度大、效率低、成本高，且随着劳动力短缺问题现象不断加剧，常因采摘不及时导致茶叶品质下降，严重制约了茶产业的规模化发展。

2、现有茶叶采摘机械主要分为两类：一类是传统往复式剪切采茶机，常见类型有单人、双人及乘坐式。这类采茶机虽效率较高，但对茶树生长点损伤大、茶叶破损率高，采摘的鲜叶还常混有老叶、茶梗等杂质，仅适用于大宗茶生产，无法满足名优茶的品质需求；另一类是智能采摘设备，其主要是通过人工智能识别、空间精准定位和智能采摘控制等程序与模块对茶树嫩芽进行选择性的采摘，但目前仍存在明显不足，采摘设备复杂导致灵巧性不足，采摘作业时易挤压、刮伤嫩叶，难以适配不了精细采摘要求。需要一款模仿人手采摘“捏、提、抛”动作的茶叶仿生采摘机械手，能够实现茶叶的精准高效采摘。

技术实现思路

1、为解决现有技术所存在的技术问题，本实用新型提供一种茶叶仿生采摘机械手装置，通过模仿人手采摘茶叶的“捏、提、抛”动作，实现茶叶的精准高效采收。

2、为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、一种茶叶仿生采摘机械手装置，包括旋转连接板、夹爪机构、提采机构和抛叶机构，提采机构、抛叶机构分别与旋转连接板固定连接，气动机械夹爪机构通过连接件与气动旋转提采机构固定连接，夹爪机构、提采机构和抛叶机构均为气动形式；

4、夹爪机构包括夹爪气缸及夹爪，夹爪气缸和夹爪为一体化结构，夹爪气缸的上端设有进气端，通过控制进气和泄气能实现夹爪夹持或松开动作；

5、提采机构包括第一气缸、气动夹爪连接件和气缸斜固定件，第一气缸通过气缸斜固定件和旋转连接板的底部固定连接，第一气缸的旋转杆通过法兰盘与气动夹爪连接件的一端固定连接，气动夹爪连接件的另一端与气动机械夹爪机构的气缸固定连接，通过第一气缸驱动气动机械夹爪机构实现180°的旋转摆动，将气动机械夹爪机构夹持的芽叶放置到气动旋转抛叶机构中；

6、抛叶机构包括第二气缸和茶叶仓，第二气缸与旋转连接板固定连接，第二气缸位于气缸斜固定件的上方，第二气缸的旋转杆通过法兰盘与茶叶仓固定连接，通过第二气缸驱动茶叶仓进行0-90°旋转摆动。

7、具体地，所述旋转连接板包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，第三连接部和第二连接部连接形成夹角为钝角，第二连接部的顶部与三维空间移动机构固定连接，第三连接部和图像获取机构固定连接。

8、具体地，所述夹爪内侧设有防滑硅胶垫，防滑硅胶垫用于稳定夹持芽叶。

9、具体地，所述气动夹爪连接件包括第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部连接形成一夹角，所述夹角为锐角。

10、具体地，所述图像获取机构包括视觉摄像头和数据线接口模块，数据线接口模块与视觉摄像头连接，视觉摄像头通过螺栓固定在旋转连接板的第三连接部。

11、具体地，所述三维空间移动机构由龙门机架、直线电机、固定连接件构成或采用机器人智能手臂结构，用于驱动采摘机械手装置在三维空间内的运动调节。

12、本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

13、本实用新型提供一种茶叶仿生采摘机械手装置，首先通过夹爪机构可实现芽叶稳定夹持且无机械损伤；然后通过旋转提采机构的旋转气缸驱动气动机械夹爪机构进行180°的旋转摆动，可将夹持的茶芽带到茶叶仓的正上方，在通过夹爪机构的张开将茶叶掉落到茶叶仓中；最后通过抛叶机构的旋转摆动气缸驱动茶叶仓进行90°旋转摆动，将茶叶仓中的茶芽抛送至集叶袋，可以仿人手采摘“捏、提、抛”的动作，实现精准高效采摘。配合三维空间移动控制，在实现大范围采摘茶叶的同时，有效解决现有采摘设备精度不足、损伤率高、效率低下的问题，适配不同茶园种植场景，显著提升茶叶采摘质量与效率。

1.一种茶叶仿生采摘机械手装置，其特征在于，包括：旋转连接板、夹爪机构、提采机构和抛叶机构，夹爪机构、提采机构和抛叶机构均为气动形式；提采机构、抛叶机构分别与旋转连接板固定连接，夹爪机构通过连接件与提采机构固定连接；

2.根据权利要求1所述的一种茶叶仿生采摘机械手装置，其特征在于，所述旋转连接板包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，第三连接部和第二连接部连接形成夹角为钝角，第二连接部的顶部与三维空间移动机构固定连接，第三连接部和图像获取机构固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种茶叶仿生采摘机械手装置，其特征在于，所述夹爪内侧设有防滑硅胶垫, 防滑硅胶垫用于稳定夹持芽叶。

4.根据权利要求1所述的一种茶叶仿生采摘机械手装置，其特征在于，所述气动夹爪连接件包括第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部连接形成一夹角，所述夹角为锐角,通过刚性连接传递旋转力矩。

5.根据权利要求1所述的一种茶叶仿生采摘机械手装置，其特征在于，所述旋转连接板上设有图像获取机构，图像获取机构包括视觉摄像头和数据线接口模块，数据线接口模块与视觉摄像头连接，视觉摄像头通过螺栓固定在旋转连接板的第三连接部。

6.根据权利要求1所述的一种茶叶仿生采摘机械手装置，其特征在于，还包括三维空间移动机构，三维空间移动机构与旋转连接板固定连接，三维空间移动机构用于驱动茶叶仿生采摘机械手装置的夹爪机构在三维空间内进行移动。

7.根据权利要求6所述的一种茶叶仿生采摘机械手装置，其特征在于，所述三维空间移动机构采用直线导轨滑台模组或机器人智能手臂结构，直线导轨滑台模组包括舵机安装板和舵机，舵机固定在舵机安装板上，舵机与旋转连接板固定连接；机器人智能手臂结构的末端与茶叶仿生采摘机械手的旋转连接板固定连接。