[发明专利]一种柔性可感知的茶叶嫩芽采摘夹爪

说明书

本发明公开了一种柔性可感知的茶叶嫩芽采摘夹爪，可作为茶叶自动采摘机械的末端执行器。本发明夹爪在模仿人工“提手采”进行茶叶嫩芽采摘的基础上，将控制采摘动作的三层电机叠加在一起的结构设计，使夹爪的结构更加紧凑，径向方向占用空间更小，可减少采摘过程中与茶叶植物之间的相互干扰。本发明夹爪将夹指底端设计为分叉结构，用于归拢茶叶嫩芽，便于夹指的夹持，可以有效的降低采摘动作的失误率和提高采摘效率。本发明夹爪通过在每个夹指副的其中一个夹指上设置带凹槽的凸台，利用所述凹槽的侧壁引导茶叶茎到位，并将茶叶茎扶正，可进一步确保嫩芽在采摘过程中是被夹指垂直拉断，可以有效的提高采摘茶叶的品质。

技术领域

本发明涉及农业机器人技术领域，具体为一种柔性可感知的茶叶嫩芽采摘夹爪。

背景技术

早春高档名优绿茶具有较高的营养价值和经济价值，由于采摘要求高（只采摘单芽或者一芽一叶或一芽二叶，而且要保证芽叶的完整性），目前只能由人工采摘。春茶的采摘季节较短，一般是清明前后2-3周时间段内。随着劳动力成本的提高，浙江、江苏、安徽等地，采茶“人工荒”已经制约了茶产业的发展。近年，茶叶嫩芽智能识别与采摘已经成为研究热点，包括嫩芽采摘夹爪。从目前的研究现状来看，大多茶叶采摘机器人描述的采摘夹爪基本基于剪切原理，不能满足高档名优绿茶的采摘要求。发明专利ZL2017103222784和ZL2017103215136等文献模仿人工“提手采”动作实现嫩芽采摘，已经具备较高的性能。在此基础上，本发明再次提出改进的构思，以期进一步提高夹爪性能和采摘质量。

发明内容

本发明的技术目的在于，在现有研究成果的基础上，设计一种可以进一步提高夹爪性能和采摘质量的柔性可感知的茶叶嫩芽采摘夹爪。

为实现上述技术目的，本发明提供的设计方案为：

一种柔性可感知的茶叶嫩芽采摘夹爪，其特征在于，包括壳体、上下两组夹指副、控制夹指开合的驱动机构和吸附软管；

所述壳体包括套筒和位于套筒顶端的平台，所述套筒的顶部和底部开口，平台中心设有容驱动机构电机输出轴通过的轴孔；

所述驱动机构包括叠置固定在所述平台上的芯轴电机、中间层电机和外层电机，所述芯轴电机、中间层电机和外层电机均为空心电机，其中部设有上下贯通的轴孔，容所述吸附软管和内层电机的电机输出轴通过，所述芯轴电机、中间层电机和外层电机的电机输出轴均为空心输出轴；

所述芯轴电机的电机输出轴为设置在套筒中的芯轴螺杆，中间层电机的电机输出轴为中间层螺杆，套在所述芯轴螺杆的外侧，外层电机的电机输出轴为外层螺杆，套在所述中间层螺杆的外侧，芯轴螺杆、中间层螺杆和外层螺杆的中轴线在一条直线上，所述外层螺杆上安装有外层移动螺母，中间层螺杆伸出外层螺杆的部分安装有中间层移动螺母，芯轴螺杆伸出中间层螺杆的部分安装有芯轴移动螺母；

所述吸附软管的一端与抽气装置连接，另一端从芯轴电机、中间层电机、外层电机和芯轴螺杆的通孔中穿过，将端口对准夹指副的中间位置，用来吸住采摘后的茶叶嫩芽，防止其意外掉落；

每个夹指副包括相对设置的两个夹指，上下两组夹指副以相互垂直的角度布置在套筒内的螺杆结构上；设位于上部的夹指副的两根夹指为上夹指，位于下部的夹指副的两根夹指为下夹指；所述上夹指和下夹指均包括指柄和摆杆，指柄的顶端与摆杆连接，所述指柄和摆杆的连接处通过连杆与对应的移动螺母铰接；

在上夹指副中：夹指摆杆的另一端通过第一铰链支座与芯轴移动螺母连接；连杆的顶端通过第二铰链支座与外层移动螺母连接；

在下夹指副中：夹指摆杆的另一端通过第三铰链支座与壳体套筒的外壁连接；连杆的顶端通过第四铰链支座与中间层移动螺母连接；

壳体套筒的侧面对应每个夹指开有长条状的通孔，安装在各移动螺母上的铰链支座通过所述通孔与连杆连接。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：