自動化采茶機的制作方法

本發(fā)明涉及一種采茶機，具體涉及自動化采茶機，屬于ipc分類第a01d技術領域。

背景技術：

從茶樹新梢上摘取芽葉的手段，有手采和機采等。手采即人工采摘，有掐采、提手采以及雙手采，但是工作效率低，勞動強度大。機采則是使用工具進行采割，工作效率高，但還需人工操作，并不能二十四小時全天侯的采割，這是機采的最大問題。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決現有機采不能二十四小時全天侯機采且不能全自動采的技術問題，提供了一種自動化采茶機。

本發(fā)明所要解決問題的技術問題如下：

自動化采茶系統(tǒng)，其特征在于：包括鋪設在茶園茶樹陣列單元間隔內的軌道，一架設在茶樹陣列單元兩側橫跨在茶樹陣列單元上的可在軌道上滑動的拱形彎軌，安裝在拱形彎軌上的機械臂，所述機械臂可在彎軌內側滑動；

機械臂上安裝有葉片識別裝置以及距離檢測系統(tǒng)，識別裝置的前方為一吸葉裝置，吸葉裝置的內側靠近端口的邊沿設有機械鍘刀；

吸葉裝置與靠近彎軌端部的集葉箱相連。

所述葉片識別裝置以及距離檢測系統(tǒng)由一單片機控制，單片機的輸出端與為機械鍘刀提供動力的液壓系統(tǒng)相連，單片機還與顏色傳感器、一光照系統(tǒng)相連。

所述識別裝置包括一視頻輸入端和一數據輸出端。

所述機械臂包括第一移動臂，第二移動臂以及第三移動臂，第一移動臂一端安裝在拱形彎軌的上方內側、另一端與第二移動臂相連，第二移動臂一端安裝在拱形彎軌側邊內側、另一端與第三移動臂相連，第三移動臂一端位于第二移動臂所安裝在拱形彎軌側邊內側的下方。

所述吸葉裝置包括可彎曲的吸管，吸管與為吸管提供吸力的集葉箱相連。

所述拱形彎軌底部安裝有一輸出軸裝有滾輪的行走電機，行走電機的電源由一電源帶提供，電源帶的外側安裝有隔板條。

單片機內設有顏色轉化模塊，顏色對比模塊，數模轉化模塊；葉片識別裝置將識別結果傳至顏色轉化模塊，顏色轉化模塊將轉化結果傳至顏色對比模塊進行對比，距離檢測系統(tǒng)與數模轉化模塊相連，數模轉化模塊與行走電機、液壓系統(tǒng)，集葉箱以及機械臂相連。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明可實現無人化操作，能二十四小時全天侯機，保證機采的效率，降低人工勞動強度，并可完全取代人工手采。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明另一角度的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明模塊化結構示意圖。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的闡述。

參閱圖1至圖3，自動化采茶系統(tǒng)，包括鋪設在茶園茶樹陣列單元1間隔內的軌道2，一架設在茶樹陣列單元1兩側橫跨在茶樹陣列單元1上的可在軌道上滑動的拱形彎軌3，安裝在拱形彎軌3上的機械臂4，所述機械臂4可在拱形彎軌3內側滑動；在實施中，鋪設軌道2，選擇種植茶樹的坡度較為平穩(wěn)的茶園，這樣可以避免很多的麻煩，以及成本問題，如坡度較大，一排排的茶樹高度如梯田，那么軌道2的鋪設勢必會一邊高一邊低，對應的拱形彎軌3的兩端也會是一邊高，一邊低的設置，當然這樣的差距針對現有的茶園是要定制，本發(fā)明實施時，最好是先設置本系統(tǒng)，再在兩軌道2之間種植茶樹陣列，所謂的陣列即是茶樹成排的種植，每一排為一陣列單元。

機械臂4上安裝有葉片識別裝置以及距離檢測系統(tǒng)，識別裝置的前方為一吸葉裝置6，吸葉裝置6的內側靠近端口的邊沿設有機械鍘刀5；所述機械臂4包括第一移動臂41，第二移動臂42以及第三移動臂43，第一移動臂41一端安裝在拱形彎軌3的上方內側、另一端與第二移動臂42相連，第二移動臂42一端安裝在拱形彎軌3側邊內側、另一端與第三移動臂43相連，第三移動臂43一端位于第二移動臂42所安裝在拱形彎軌3側邊內側的下方。距離檢測系統(tǒng)包括可以選用超聲波距離傳感器。

上述第一移動臂41，第二移動臂42以及第三移動臂43組成了坐標xy系，并在其內移動，即以拱形彎軌3為坐標軸，以拱形彎軌3內的對應茶樹的空間為xy坐標域進行坐標x點與y點的移動，這些通過拱形彎軌3的大小可以在單片機內設定安裝在第一移動臂41，第二移動臂42以及第三移動臂43在拱形彎軌3內端部的位移來實現，這個位移可以是三個移動臂端部通過電機帶動，也可以是三個移動臂端部分別由一個傳動帶帶動，出于安裝后的使用考慮，本發(fā)明優(yōu)先采用電機帶動。即第一移動臂41，第二移動臂42以及第三移動臂43安裝在拱形彎軌3內的端部設有電機，電機的兩端輸出軸上套置主動齒輪，在拱形彎軌3內側設置對應的齒帶，在通電情況下，主動齒輪在齒帶上滑動來實現。

當然，也可以采用傳送帶，傳送帶的內側具有凸齒，此種情況下，第一移動臂41，第二移動臂42以及第三移動臂43所安裝的為被動齒輪，通過傳送帶的轉動，實現第一移動臂41，第二移動臂42以及第三移動臂43移動，在這種設置情況下，拱形彎軌3就要設置成規(guī)形，不然彎曲處，這樣的傳送帶就不方便設置，不然結構上來講穩(wěn)定性肯定會受到影響。

吸葉裝置6與靠近彎軌端部的集葉箱7相連。集葉箱7內安裝有與吸塵器原理相同的吸塵結構，通過單片機控制機械鍘刀5在吸葉裝置6運行1秒內啟動。

所述葉片識別裝置以及距離檢測系統(tǒng)由一單片機控制，單片機的輸出端與為機械剪刀手5提供動力的液壓系統(tǒng)相連51，單片機還與顏色傳感器、一光照系統(tǒng)8相連。所述識別裝置包括一視頻輸入端和一數據輸出端。

所述吸葉裝置6包括可彎曲的吸管61，吸管61與為吸管6提供吸力的集葉箱7相連。

所述拱形彎軌3底部安裝有一輸出軸裝有滾輪的行走電機31，行走電機31的電源由一電源帶9提供，電源帶由軌道2的末端連接至行走電機31，電源帶9的外側安裝有隔板條10。隔板條10在行走電機31行走時，電源帶9可在隔板條10與軌道2之間呈彎條狀變化，可以保護電源帶9不碰到隔板條10之外的地方。

本發(fā)明的實現原理如下：

在茶樹陣列單元1兩側安裝鋪設好軌道2，將拱形彎軌3安放到軌道2上即可，當采茶季來臨時，光照系統(tǒng)8對著茶樹上部位進行照射，葉片識別裝置將對著茶樹上部茶葉進行識別，識別時，主要采集視頻中葉片的顏色，經單片機內顏色轉化模塊將其轉成rgb顏色模式下的數據，然后將數據傳送予顏色對比模塊，顏色對比模塊將采集的rgb顏色模式的數據與預設顏色數據進行對比，在一定的可控容錯范圍（茶葉在茶樹的上部，可采茶葉顏色與不可采茶葉顏色具有一定的區(qū)別，這種區(qū)別就是容錯范圍）內將采集的顏色進行匹配標記，然后將該結果傳送至數模轉化模塊，由單片機控制機械臂4的第一移動臂41、第二移動臂42以及第三移動臂43通過距離檢測系統(tǒng)實實檢測茶葉在機械臂4在拱形彎軌3所存在的xy坐標域內進行位移的距離。

當到達位置時，單片機根據距離檢測系統(tǒng)確定已經接近，控制集葉箱7為吸葉裝置6提供吸力，在啟動吸力1秒內，單片機會控制液壓系統(tǒng)關閉機械鍘刀5對茶葉進行采摘。這個過程中吸力會對茶葉的枝條產生吸力而又在機械鍘刀5切斷茶葉后返回產生擺動，這樣對于后續(xù)采摘其他的茶葉產生影響，因此，距離檢測系統(tǒng)所確定的距離通常少于1cm，而且吸葉裝置6的吸管61管口要保持在垂直范圍30度以內。

被機械鍘刀5切斷的茶葉隨著吸管61進入集葉箱7內保存。

另外，對于茶葉被切斷后枝葉擺動的影響，還可以采取拱形彎軌3在軌道2上往前移動采集下一棵茶樹，這樣在茶樹陣列單位上來回幾次就可以將當天的茶葉采摘完畢。

當完成當天的采摘任務后，拱形彎軌3被移動至軌道2的末端，管理人員可以從眾多的茶葉陣列單位側邊走過將每一排采茶機集葉箱7內所收集的茶葉收集歸納在一起即可。并且，本發(fā)明還可以在晚間作業(yè)，管理人員可以在清晨收集這些茶葉，可以大大了降低人工作業(yè)的勞動強度以及人工成本，實現茶園采茶的自動化以及無人工化。