茶叶低碳采收机器人的制作方法

1.本公开涉及茶叶采摘技术领域，尤其涉及一种茶叶低碳采收机器人。


背景技术：

2.茶叶采摘如果采用人工采摘则需要耗费大量的劳动力，不经成本高，而且效率低。所以采用自动采茶设备对茶叶进行采摘不仅可以提高采摘效率，还可以大大降低劳动成本。但是现有的采茶设备，无法适应丘陵地形，而我国的茶叶种植区大多聚集在丘陵地区。丘陵地区地形复杂，斜坡较多，交通不便，给现有的采茶设备带来一定困难。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种茶叶低碳采收机器人。
4.本公开提供了一种茶叶低碳采收机器人，包括行走机构、连接支架、采摘机构、分级机构、动力系统和控制器；
5.所述行走机构设置在所述连接支架的两侧，所述行走机构与所述连接支架之间形成茶叶采摘区，所述采摘机构设置在所述连接支架上，并位于所述茶叶采摘区上方，所述采摘机构用于对所述茶叶进行采摘，所述分级机构用于对采摘的所述茶叶进行分拣，所述控制器控制所述行走机构行走、所述分级机构以及所述采摘机构的运动；
6.所述动力系统包括发动机和充电电池，所述发动机和所述充电电池可分别驱动所述行走机构运动，所述充电电池驱动所述采摘机构运动进行采摘作业，所述发动机工作时还可以为所述充电电池充电。
7.可选的，所述控制器为分布式控制器，所述分布式控制器分别控制所述行走机构、所述采摘机构和所述分级机构。
8.可选的，所述动力系统的动力分配采用动态优先级方式，所述动态优先级可根据所述行走机构、所述采摘机构和所述分级机构的需要进行设定各自优先级。
9.可选的，所述连接支架包括支撑杆和支撑板；
10.所述支撑杆设置数量为多个，多个所述支撑杆竖直方向设置，一端与所述行走机构连接，另一端与所述支撑板连接，以使所述支撑板架设在所述茶叶采摘区上方，所述行走机构包括履带底盘及安装在所述履带底盘上的行走轮。
11.可选的，所述支撑板上设有定位装置，所述定位装置用于使所述行走机构按预定路线行走。
12.可选的，所述采摘机构包括收集箱和机械臂；
13.所述收集箱设置在所述连接支架上，所述收集箱用于收集所述机械臂采摘的所述茶叶；所述机械臂用于对所述茶叶进行采摘，所述机械臂与所述收集箱之间设有输送管，所述输送管将所述机械臂采摘的所述茶叶输送到所述收集箱中。
14.可选的，所述机械臂设置数量为多个，多个所述机械臂间隔设置以充分对所述茶
叶进行采摘。
15.可选的，所述机械臂包括四连杆机构和机械手；
16.所述四连杆机构包括固定杆、连接杆、驱动杆和运动杆，所述固定杆固定在所述连接支架上，所述连接杆和所述驱动杆分别与所述固定杆铰接，所述连接杆和所述驱动杆分别与所述运动杆铰接，所述运动杆与所述机械手固定连接，所述驱动杆上还设有驱动装置，所述驱动装置驱动所述驱动杆相对所述固定杆转动，以带动所述运动杆上下运动，从而带动所述机械手上下运动。
17.可选的，所述机械手包括分禾齿、滚轴、滚轴板、壳体和转动装置；
18.所述壳体为弧形结构，所述分禾齿设置在所述壳体的下沿处，所述转动装置设置在所述壳体的一侧，所述滚轴和所述滚轴板设置在所述壳体内，并可在所述转动装置的驱动下转动，所述壳体上设有进料口，所述茶叶由所述进料口传送至所述收集箱。
19.可选的，所述分级机构设置在所述收集箱中，所述分级机构包括分级风扇，通过所述分级风扇对所述茶叶进行分级筛选。
20.技术方案与现有技术相比具有如下优点：
21.本公开的茶叶低碳采收机器人通过控制器控制行走机构行走、分级机构运动以及采摘机构的运动，使得各个机构可单独进行运动，而不会相互干扰，通过设置行走机构使得机器人可自行在作业区行走进行作业，通过在行走机构与连接支架之间形成茶叶采摘区，并在连接支架上设置采摘机构，使得机器人在行走的同时可以进行茶叶的采摘，并将采摘好的茶叶通过分级机构进行分拣得到不同品质的茶叶；通过设置发动机和充电电池，使得机器人的动力可以自由转换，同时还可通过发动机对充电电池充电，降低了碳的排放量，可适应各种地形环境的作业区，提高了适应性。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
23.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术
24.描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本公开实施例所述茶叶低碳采收机器人结构示意图；
26.图2为本公开实施例所述茶叶低碳采收机器人另一结构示意图；
27.图3为本公开实施例所述机械臂结构示意图；
28.图4为本公开实施例所述机械手结构示意图。
29.其中，10、行走机构；11、履带底盘；12、行走轮；20、连接支架；21、支撑杆；22、支撑板；23、定位装置；30、采摘机构；31、收集箱；32、机械臂；321、固定杆；322、连接杆；323、驱动杆；324、运动杆；325、驱动装置；33、输送管；34、机械手；341、分禾齿；342、滚轴；343、滚轴板；344、壳体；345、转动装置；346、进料口；40、动力系统；41、发动机。
具体实施方式
30.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.本公开的一种茶叶低碳采收机器人，如图1和图2所示，包括行走机构10、连接支架20、采摘机构30、分级机构、动力系统40和控制器。
33.行走机构10设置数量为两个，并分别设置在连接支架20的两侧，行走机构10用于机器人的行走，行走机构10与连接支架20之间形成茶叶采摘区，茶叶采摘区位于两个行走机构10之间，并位于连接支架20的下方，采摘机构30设置在连接支架20上，并位于茶叶采摘区上方，采摘机构30用于对茶叶进行采摘，控制器控制行走机构10行走、分级机构以及采摘机构30的运动；
34.动力系统40包括发动机41和充电电池，发动机41和充电电池可分别驱动行走机构10运动，充电电池驱动采摘机构30运动进行采摘作业，发动机41工作时还可以为充电电池充电。
35.本实施例公开的茶叶低碳采收机器人通过控制器控制行走机构10行走、分级机构运动以及采摘机构30的运动，使得各个机构可单独进行运动，而不会相互干扰，通过设置行走机构10使得机器人可自行在作业区行走进行作业，通过在行走机构10与连接支架之间形成茶叶采摘区，并在连接支架20上设置采摘机构30，使得机器人在行走的同时可以进行茶叶的采摘，并将采摘好的茶叶通过分级机构进行分拣得到不同品质的茶叶；通过设置发动机41和充电电池，使得机器人的动力可以自由转换，同时还可通过发动机41对充电电池充电，降低了碳的排放量，可适应各种地形环境的作业区，提高了适应性。
36.优选的，控制器为分布式控制器，分布式控制器分别控制行走机构10、采摘机构30和分级机构，使得行走机构10、采摘机构30和分级机构可以分别独立工作，相互不受影响。具体的控制方法是采用pwm信号传输方法进行控制。
37.各个机构在进行作业之前上传其优先级顺序到控制器，由控制器控制各个机构的优先级顺序。具体过程为：机器人初始化，控制器检测各个机构是否上传了优先级申请，如果没有优先级申请，则各个机构独自开始作业，如果有优先级申请，则确认优先级申请是否为采摘机构30，如果是采摘机构30发出优先级申请，则控制器控制行走机构10的功率降低到65％，进入省电模式，以使采摘机构30具有充足的动力进行作业。
38.优选的，动力系统40的动力分配采用动态优先级方式，动态优先级可根据行走机构10、采摘机构30和分级机构的需要进行设定各自优先级，也可以根据实际需要进行修改各自的优先级。例如可以将采摘机构30的优先级设置为第一，将分级机构的优先级设置为第二，将行走机构10的优先级设置为第三。
39.本实施例中的茶叶低碳采收机器人采用油电混合的动力驱动，当离开作业区，在道路上进行行走时，采用发动机41为动力，使机器人进入高速省油低碳模式，在行走的同时还可以为充电电池进行充电，使得充电电池可以不依赖外界进行充电，使机器人可以长时
间单独进行作业。当在茶叶采摘区作业时，采用充电电池为动力，充电电池驱动行走机构10行走以及采摘机构30的采摘作业。
40.在进行采摘作业时，遇到丘陵坡地时，行走机构10难以爬上去的时候，行走机构10可申请临时功率分配，控制器加大行走机构10的功率，待越过障碍物后，行走机构10释放其优先级，控制器降低行走机构10的功率，从而实现能量的动态管理，有助于各个机构之间的协同作业，同时也可以提高充电电池的续航时间。
41.动力系统40实时采集采摘机构30是否处于工作状态，如果检测到采摘机构30处于工作状态，则行走机构10的功率在65％
‑
135％范围内调节。
42.动力系统40对充电电池的管理公式为，qn＝a*qo*w；其中，qn是当前行走机构10获得的电能，qo是行走机构10的额定功率，a是分配系数，根据经验初始值为0.65，w是动态调节值，行走机构10初始的动态调节值是1，最大不超过2.08，可根据需要进行调整。
43.具体的，连接支架20包括支撑杆21和支撑板22。
44.支撑杆21设置数量为多个，多个支撑杆21竖直方向设置，一端与行走机构10连接，另一端与支撑板22连接，以使支撑板22架设在茶叶采摘区上方，支撑板22上设有定位装置23，定位装置23用于使行走机构10按预定路线行走。
45.行走机构10包括履带底盘11及安装在履带底盘11上的行走轮12。行走轮12设置数量为多个，多个行走轮12可独立转动，多个行走轮12可互相组成行走群组，带动履带移动，即使有个别行走轮12出现损坏，也并不影响行走机构10整体的运动。行走轮12的高度可根据实际需要进行调整，最大高度可以达到1350mm，最小高度为600mm。当遇到较大障碍物时可调高行走轮12的高度，使机器人能快速通过障碍物；或者根据待采摘茶叶的高度对行走轮12的高度进行调整。
46.本实施例中支撑杆21的数量设置为四个，支撑板22的两侧各设置两个支撑杆21，支撑杆21间隔排列，支撑板22水平方向设置，定位装置23具体为北斗导航系统。通过北斗导航系统规划的行走路径，行走机构10可以自行在作业区进行行走作业，从而实现了茶叶采摘的自动化。
47.采摘机构30包括收集箱31和机械臂32。收集箱31设置在连接支架20上，具体固定在位于行走机构10上方的连接支架20上，收集箱31用于收集机械臂32采摘的茶叶。机械臂32用于对茶叶进行采摘，机械臂32与收集箱31之间设有输送管33，输送管33将机械臂32采摘的茶叶输送到收集箱31中。
48.分级机构设置在收集箱31中，分级机构包括分级风扇，通过分级风扇对输送管33传送至收集箱31中的茶叶进行分级筛选，以分拣出不同品质的茶叶。
49.机械臂32设置数量为多个，多个机械臂间隔设置以充分对茶叶进行采摘。
50.本实施例中机械臂32的设置数量为3个。其中，两个机械臂32间隔设置在较前的位置，另一个机械臂32设置在前两个机械臂32的后方，并位于前两个机械臂32的间隔处的位置，从而保证机械臂32的采摘效率，防止机械臂32对茶叶的漏采或少采。
51.进一步的，机械臂32包括四连杆机构和机械手34。
52.如图3所示，四连杆机构包括固定杆321、连接杆322、驱动杆323和运动杆324，固定杆321固定在连接支架20上，并竖直方向设置，连接杆322和驱动杆323分别与固定杆321铰接，并分别铰接在固定杆321的两端。连接杆322和驱动杆323分别与运动杆324铰接，并分别
铰接在运动杆324的两端，固定杆321和运动杆324的长度相同，连接杆322和驱动杆323的长度相同，从而使得四连杆机构呈平行四边形结构。运动杆324与机械手34固定连接，驱动杆323上还设有驱动装置325，驱动装置325具体为驱动电机，驱动装置325驱动驱动杆323相对固定杆321转动，以带动运动杆324上下运动，从而带动机械手34上下运动。
53.具体的，本实施例中固定杆321和运动杆324的长度为250mm，连接杆322和驱动杆323的长度为350mm，通过驱动杆323的驱动，使得机械手34上下移动的范围为180mm。
54.进一步的，如图4所示，机械手34包括分禾齿341、滚轴342、滚轴板343、壳体344和转动装置345。
55.壳体344为弧形结构并且开口朝外，分禾齿341设置在壳体344的下沿处，分禾齿341用于将待采摘的茶叶进行捋顺，使茶叶进入到滚轴342和滚轴板343之间。转动装置345设置在壳体344的一侧，滚轴342和滚轴板343设置在壳体344内，并可在转动装置345的驱动下转动，滚轴342和滚轴板343的相对转动将茶叶摘下。壳体344上设有进料口346，进料口346与输送管33连接，采摘下来的茶叶由进料口346传送至收集箱31。
56.本实施例中的茶叶低碳采收机器人还可以设置无线视频监控系统，通过无线视频监控系统，可以实现作业人员远程对机器人的作业进行监控，并进行实时控制。
57.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
58.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。