一种多功能采摘装置

1.本发明涉及采摘技术领域，具体涉及一种多功能采摘装置。


背景技术：

2.在茶叶生产过程中，茶叶采摘具有特别重要的意义，其不仅关系到茶叶质量、产量和经济效益，还关系到茶树的生长发育和经济寿命的长短。
3.茶叶采摘方法主要有两种，即手工采茶和机械采茶，手工采茶其优点是采摘质量高、标准统一，缺点是成本高、采摘效率低，难以做到及时采摘。机械采茶目前多采用双人抬往复切割式采茶机采茶，可以大大降低采茶人力成本，提高采茶效率，提高经济效益，因此，近年来，机械采茶越来越受到茶农的青睐。但用来制作高级名茶的茶叶，对鲜叶嫩度要求较高，一般是采摘茶芽、一芽一叶，以及一芽二叶初展的新梢，这种采摘标准，如果单靠人工采摘的话，很耗时耗力，且季节性强，大多在春茶前期采摘，若能辅以机采，将会大大提高采摘效率。对于茶农来说，若单采和现有的往复切割式采茶方式均采用独立的自动化机器，则无疑会增加成本。


技术实现要素：

4.本发明意在提供一种既可以对茶叶进行单采，又可以通过往复式切割刀进行高效普采的多功能采摘装置。
5.一种多功能采摘装置，包括采摘组件，所述采摘组件包括安装座，在所述安装座的一侧设有第一刀座，在所述第一刀座上位于第一刀座的边缘安装有往复式切割刀，在所述安装座的同侧与第一刀座正对的设有收集板，在所述第一刀座的前端设有第二刀座，在第二刀座的前端安装有浮动刀片，在收集板的前端设有对刀板，在对刀板的前端内部与浮动刀片正对的位置处设有可吸附浮动刀片的电磁铁。
6.本发明的有益效果在于：1、通过设置往复式切割刀，对于普通茶叶来说，可以采用往复式切割刀进行普采采摘，来提高采摘效率，降低劳动成本，本发明所述的普采是指进行普遍的采摘，即与现有技术中采用的双人抬往复切割式采茶机相同的采摘方式；2、在第二刀座的前端安装浮动刀片，对鲜叶嫩度要求较高的名茶茶叶进行采摘时，可以通过浮动刀片单个采摘，以保证采摘质量；3、在对刀板的前端设置电磁铁，用以吸附浮动刀片采摘茶叶，电磁铁通电后响应速度很快，可确保单个茶叶的快速采摘，从而提高整个机采的效率；4、设置的收集板，在往复式割刀进行茶叶采摘时，不仅起到茶叶收集作用，使得切割下来的茶叶不易散落，而且还起到安装对刀板的作用。
7.本发明优选的实施方式在于：所述第一刀座位于往复式切割刀的内侧开有收集腔，在所述收集腔中安装有允许茶叶通过的筛网，在所述安装座上位于第一刀座和筛网之间开有第一收集口。
8.有益效果在于：由于通过往复式切割刀对茶叶进行普采的方式，会采集到老叶、大叶，从而影响茶叶品质，因此通过在收集腔内安装筛网，筛网大小设计成允许需要的茶叶通
过的形式，可起到筛除大叶、老叶的目的，而需要的茶叶则通过筛网，在负压吸附作用下，通过第一收集口收集起来。
9.本发明优选的实施方式在于：在所述安装座上位于收集板和筛网之间开有第二收集口。
10.有益效果：当通过浮动刀片采摘单个茶叶时，由于不会采摘到大叶和老叶，因此采摘的茶叶无需经过筛网，因此在安装座上位于收集板和筛网之间开设第二收集口，通过负压吸附，茶叶经由第二收集口直接收集即可。
11.本发明优选的实施方式在于：在所述对刀板内侧与浮动刀片正对的位置开有对刀槽，在所述第二刀座上开有安装槽，在安装槽内设有拉簧，拉簧的一端固定于安装槽的槽底，拉簧的另一端与浮动刀片固定。
12.有益效果：设置对刀槽，在浮动刀片切单个茶叶时，对浮动刀片起到导向作用，通过安装槽和拉簧的设计，使得浮动刀片在被电磁铁吸附采摘完茶叶，电磁铁断电后，可使浮动刀片自动复位进行下一次采摘。
13.本发明优选的实施方式在于：在所述第一刀座上开有长条形的导向孔，在所述导向孔内滑动配合有滑块，往复式切割刀安装在滑块的内侧，滑块的外侧铰接一连杆的一端，所述连杆的另一端偏心铰接在一曲柄上，所述曲柄与一割刀电机传动连接。
14.有益效果：通过曲柄连杆的设计方式，可实现往复式切割刀的往复式切割采茶。
15.本发明优选的实施方式在于：在所述第一刀座和收集板上均开有收纳槽，所述第二刀座和对刀板均可收纳进收纳槽中。
16.有益效果：为了避免伸出的第二刀座和浮动刀片影响往复式切割刀采茶，以及对采茶人员造成伤害，因此，在不需要单采时，可将第二刀座和对刀板收纳进收纳槽中。
17.本发明优选的实施方式在于：在所述安装座上开有定位槽，在定位槽的侧壁开有多个第一定位孔，所述收集板的端部伸入定位槽中，在收集板伸入定位槽的端部开有可与所述第一定位孔相对的第二定位孔，在第一定位孔和第二定位孔中连接定位件。
18.有益效果：通过在第一定位孔和第二定位孔中连接定位件可以实现收集板的快拆和快装，而由于第一定位孔设置有多个，因此通过在收集板上的第二定位孔和不同的第一定位孔中连接定位件，可以调节收集板的安装位置，即调节收集板和第一刀座之间的距离，当需要使用浮动刀片进行单采时，调节收集板和第一刀座之间距离，使收集板和第一刀座距离最短，从而使第二刀座和对刀板之间的距离最短，从而实现单个茶叶的顺利采摘，当需要采用往复式切割刀进行采茶时，调节收集板和第一刀座之间距离，使收集板和第一刀座距离增大到合适位置，从而允许待采摘茶叶进入到第一刀座和收集板之间的空间内而能顺利实现普采。
19.本发明优选的实施方式在于：所述对刀板的两个侧边分别向内弯折形成挡板。
20.有益效果：在进行单个茶叶采摘时，对刀板向内弯折后形成的挡板，对采摘下来的茶叶起到阻挡、收集作用，防止茶叶从第二刀座和对刀板之间掉落。
附图说明
21.图1为本发明多功能采摘装置实施例中采摘组件的示意图；图2为本发明多功能采摘装置实施例中采摘组件的另一个视角下的结构示意图；
图3为本发明多功能采摘装置实施例中采用往复式切割刀采摘时的示意图；图4为本发明多功能采摘装置实施例中采用浮动刀片采摘时的示意图。
具体实施方式
22.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，下述所描述的优选实施例仅用于对本发明进行解释说明，并不会对本发明的保护范围起到限定作用。
23.本技术的说明书、权利要求书、实施例中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或者先后次序。
24.下面通过优选的具体实施方式对本发明进一步详细说明：说明书附图中的附图标记包括：采摘组件1、安装座101、第一定位孔1011、第一连接螺栓1012、定位槽1013、第二收集口1014、封挡板1015、复位弹簧1016、安装块1017、茶叶过孔1018、收集板102、第二连接螺栓1021、安装凸台1022、第一刀座103、筛网1031、导向孔1032、滑块1033、连杆1034、第三连接螺栓1035、往复式切割刀104、第二刀座105、浮动刀片1051、对刀板106、挡板1061；移动组件2、旋转气缸201、第一伸缩气缸202、第二伸缩气缸203、第一电机204、第二电机205、第二电机输出轴2051、第一连接杆206、第一直线轴承207、第二直线轴承208、第二连接杆209；收集组件3、收集管301、收集箱302；机架4、底盘401、行走轮402。
25.如附图1和附图2所示：本实施例公开的一种多功能采摘装置，包括采摘组件1，所述采摘组件1包括安装座101，在所述安装座101的一侧设有第一刀座103，在所述第一刀座103上位于第一刀座103的边缘安装有往复式切割刀104，在所述安装座101的同侧与第一刀座103正对的设有收集板102，本实施例中，所述收集板102具体的安装方式是，在所述安装座101上开有定位槽1013，在定位槽1013的侧壁开有多个第一定位孔1011，本实施例优选为两个，所述收集板102的端部伸入定位槽1013中，具体是收集板102的端部具有一安装凸台1022，在收集板102伸入定位槽1013的端部，即安装凸台1022上开有可与所述第一定位孔1011相对的第二定位孔，在第一定位孔1011和第二定位孔中连接定位件，本实施例所述定位件具体为第一连接螺栓1012。
26.本实施例中，如附图3所示，往复式切割刀104的传动结构是：在所述第一刀座103上开有长条形的导向孔1032，在所述导向孔1032内滑动配合有滑块1033，往复式切割刀104安装在滑块1033的内侧，滑块1033的外侧铰接一连杆1034的一端，所述连杆1034的另一端偏心铰接在一曲柄(图中未示出)上，所述曲柄与一割刀电机(图中未示出)传动连接，具体是可以在安装座101的侧面安装机壳或动力安装板，割刀电机、减速机以及曲柄等传动结构装配在机壳内即可，在此不再赘述。
27.本实施例中，所述第一刀座103位于往复式切割刀104的内侧开有收集腔，在所述收集腔中安装有允许茶叶通过的筛网1031，在所述安装座101上位于第一刀座103和筛网1031之间开有第一收集口(图中未示出)。进一步地，在所述安装座101上位于收集板102和筛网1031之间开有第二收集口1014。
28.在所述第一刀座103的前端设有第二刀座105，在第二刀座105的前端安装有浮动
刀片1051，本实施例中浮动刀片1051的具体设计结构是：在所述第二刀座105上开有安装槽，在安装槽内设有拉簧，拉簧的一端固定于安装槽的槽底，拉簧的另一端与浮动刀片1051固定。本实施例中，由于浮动刀片1051是安装在第二刀座105的前端，因此第二刀座105和对刀板106的尺寸相对第一刀座103和收集板102的尺寸较小，且长度适中，满足单独采茶需求，即可用于进行单采。
29.在收集板102的前端设有对刀板106，所述对刀板106的两个侧边分别向内弯折形成挡板1061。在所述对刀板106内侧与浮动刀片1051正对的位置开有对刀槽，在对刀板106的前端内部，即对刀槽的下部与浮动刀片1051正对的位置处设有可吸附浮动刀片1051的电磁铁，在对刀板106上开有线孔，用于安装电磁铁的导线。
30.本实施例中，在所述第一刀座103和收集板102上均开有收纳槽，所述第二刀座105和对刀板106均可收纳进收纳槽中。本实施例的多功能采摘装置，所述的收纳槽包括用于收纳第二刀座105的第一收纳槽和用于收纳收集板102的第二收纳槽。在第二刀座105上开有第一螺纹孔，第一收纳槽的槽壁开有第二螺纹孔，通过在第一螺纹孔和第二螺纹孔中螺纹连接第三连接螺栓1035实现第二刀座105的固定，在对刀板106上开有第三螺纹孔，第二收纳槽的槽壁开有第四螺纹孔，通过在第三螺纹孔和第四螺纹孔中螺纹连接第二连接螺栓1021实现对刀板106的固定。
31.如附图2所示，在安装座101内部还开有容纳腔，所述容纳腔与第二收纳槽相通，所述收集板102贯通整个第二收纳槽，且内端可伸入到容纳腔中，伸入到容纳腔内的收集板102端部具有朝下的第一斜面，在所述容纳腔内从下向上依次设有安装块1017、复位弹簧1016和封挡板1015，复位弹簧1016为压簧，安装块1017下部固定在容纳腔底壁，安装块1017的上部与复位弹簧1016的下端固定，复位弹簧1016的上端与封挡板1015的下部固定，封挡板1015的上部具有可与第一斜面相抵的第二斜面，在所述封挡板1015上开有过孔，容纳腔的侧壁开有茶叶收集孔，所述茶叶收集孔与收集组件3中的收集管301相连。具体是：当采用浮动刀片1051进行单采时，收集板102和第二刀座105均的外端均是伸出第二收纳槽和第一收纳槽的，此时收集板102内端的第一斜面不与封挡板1015的第二斜面相抵，封挡板1015在复位弹簧1016作用下处于最高位，此时封挡板1015上的过孔与第二收集口1014正对，使得第二收集口1014、过孔和茶叶收集孔连通，从而可以使单个采摘的茶叶经由第二收集口1014、过孔和茶叶收集孔进入收集管301中，在负压吸附作用下，进入收集箱302中，当无需使用浮动刀片1051时，将收集板102向第二收纳槽中推入，由于第二收纳槽和容纳腔是贯通的，因此收集板102的内端将逐渐伸入到容纳腔中，使得第一斜面与第二斜面相抵，迫使封挡板1015克服复位弹簧1016作用力而向下运动，直至封挡板1015上的过孔与第一收集孔连通，此时收集板102也正好完全收纳进第二收纳槽中，第一收集口、过孔和茶叶收集孔连通后，通过往复式切割刀104采摘，并经由筛网1031初筛后的茶叶可通过第一收集口、过孔和茶叶收集孔，进入到收集管301中，在负压吸附作用下，进入收集箱302中，实现收集。本实施例的这种设计，封挡板1015相当于起到了阀门的作用，用于连通第一收集口或第二收集口1014与茶叶收集孔，并且，通过收集板102的第一斜面与封挡板1015的第二斜面配合，以及复位弹簧1016的配合下，收集板102进行收纳或者拉出即可实现封挡板1015的上下运动，无需额外设置动力源，收集板102本身起到动力源的作用，设计结构简单巧妙。
32.如附图3和附图4所示，本实施例中，所述多功能采摘装置还包括机架4，所述机架4
包括底盘401和位于底盘401下部的行走轮402。
33.本实施例多功能采摘装置还包括收集组件3，所述收集组件3包括收集管301，以及与收集管301连通的收集箱302，在收集箱302的侧向设有真空泵，所述收集箱302和真空泵均设置在底盘401上部。其中，收集管301包括水平的具有弹性的软管和竖直的硬质管，软管与茶叶收集孔连通。
34.本实施例多功能采摘装置还包括移动组件2，所述移动组件2包括安装在底盘401上部且位于收集箱302侧向的旋转气缸201，旋转气缸201的输出轴竖直设置，旋转气缸201的输出轴上设有第一座体，在第一座体上部与竖直的第一伸缩气缸202的缸体固定，第一伸缩气缸202的活塞杆端部设有第二座体，在第一座体和第二座体之间设有第一导轴，在第一导轴上滑动配合有第一直线轴承207，第一直线轴承207一端与第二座体固定，在第二座体上安装有水平的第二伸缩气缸203，第二伸缩气缸203的活塞杆端部设有第三座体，在第二座体和第三座体之间设有水平的第二导轴，在第二导轴上滑动配合有第二直线轴承208，第二直线轴承208一端与第三座体固定，在第三座体上安装有第一电机204，第一电机204输出轴水平设置，且与第二伸缩气缸203活塞杆朝向一致，第一电机204输出轴端部连接第二连接杆209，第二连接杆209沿竖平面设置，在第二连接杆209的端部设有第四座体，在第四座体上安装有第二电机205，第二电机输出轴2051垂直于第二连接杆209，在第二电机输出轴2051的端部设有与其垂直的第一连接杆206，第一连接杆206沿竖平面设置，第一连接端的端部与安装座101上部连接。
35.通过上述移动组件2的设计结构，通过旋转气缸201可实现整个采摘组件1在水平面的回转，通过第一伸缩气缸202的设置，可实现采摘组件1在竖直方向的高度的调节，通过第二伸缩气缸203的设置，可实现采摘组件1水平位置的调节，如附图3所示，通过设置第一电机204，可实现采摘组件1沿垂直于第二伸缩气缸203活塞杆方向的竖平面的摆动，从而需要使用往复式切割刀104采摘茶叶时，可带动整个采摘组件1摆动，以使得往复式切割刀104的刀片沿水平方向，从而可以顺利采摘。如附图4所示，通过设置第二电机205，可以带动整个采摘组件1沿平行于第二伸缩气缸203设置方向的竖平面摆动，从而在使用浮动刀片1051单采时，可以使采摘组件1整体倾斜朝下，使第二刀座105和对刀板106可伸入茶树枝条顶端，嫩茶芽、一叶一芽或两叶一芽可位于浮动刀片1051和对刀板106之间，以使得浮动刀片1051顺利完成单采。
36.本实施例中，还包括分别安装在机身上的第一摄像头和安装座101上的第二摄像头，以及安装在机身上的控制器，具体的，控制器可采用单片机，第一摄像头用于采集行走路面信息，控制器根据采集到的行走路面信息控制行走轮402的行走。第二摄像头用于采集茶树图像信息，在单采时，控制器根据采集到的茶树图像信息识别出待采摘茶叶的分布位置，根据待采摘茶叶的分布位置，控制旋转气缸201、第一伸缩气缸202、第二伸缩气缸203以及第二电机205，使采摘组件1运动至采摘位置后，控制电磁铁通电，吸附浮动刀片1051完成切割采摘。在普采时，控制器根据采集到的茶树图像信息识别出茶树高度以及宽度等信息，控制旋转气缸201旋转一定角度，第一伸缩气缸202伸缩至适当高度，第二伸缩气缸203伸长至适当长度，控制第一电机204转动，从而带动采摘组件1摆动，使得往复式切割刀104水平，即可进行普采采摘。
37.本实施例中，摄像头可采用双目摄像机，所述摄像头采集茶树图像信息，以及控制
器识别茶叶的分布位置均为现有技术，如控制器控制双目摄像机进行拍摄操作，以获取当前待采摘茶树图像信息，控制器通过内置的算法对茶树图像信息进行处理，以识别出待采摘茶叶的分布位置，这种图像识别属于现有技术，例如基于形状特征，通过形状模型识别出茶叶分布位置和非茶叶分布位置，将双目摄像机坐标系下目标茶叶的三维坐标与浮动刀片1051所在位置的坐标进行转换对应，然后控制器根据目标茶叶的三维坐标与浮动刀片1051所在位置的坐标的一致关系，控制电磁铁通电。其中控制器对茶叶分布位置进行处理所采用的算法可以是灰度阈值分割法，以分割得到分别表征茎秆、老叶和待采摘嫩芽叶的灰度图片，并通过数字信号处理将各个灰度图片转换成相应的数字图像，茎秆、老叶和待采摘嫩芽叶分别采用不同的数组存放，从而得到各个待采摘嫩芽叶在双目摄像机坐标系下的三维坐标。同样的，控制器控制各个机械臂的运动也属于现有技术范畴，因此均不再赘述。
38.以上结合附图详细阐述了本技术的优选实施方式，优选实施方式中典型的公知结构及公知性常识技术在此未作过多描述，所属领域普通技术人员可以在本实施方式给出的启示下，结合自身能力完善并实施本发明技术方案，一些典型的公知结构、公知方法或公知性常识技术不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。
39.本技术要求的保护范围应当以其权利要求书的内容为准，发明内容、具体实施方式及说明书附图记载的内容用于解释权利要求书。
40.在本技术的技术构思范围内，还可以对本技术的具体实施方式作出若干变型，这些变型后的具体实施方式也应该视为在本技术的保护范围内。