[发明专利]一种基于视觉的名优茶分类收获机器人

说明书

本发明提供了一种基于视觉的名优茶分类收获机器人，包括：机架、空间六自由度机械臂、末端执行器、单芽尖收获装置、一芽一叶收获装置、一芽两叶初展收获装置、视觉检测装置、驱动单元和控制单元；末端执行器包括连接件、滑轨、左滑块、右滑块和夹爪，驱动单元能够驱动左滑块沿滑轨滑动，左滑块和右滑块的底端均安装有夹爪，左滑块与右滑块贴合时，两个夹爪能够夹取茶叶；控制单元根据视觉检测装置传递的信号获得名优茶的采摘区域的位置以及识别类别，控制六自由度机械臂和末端执行器到达采摘区域位置进行采摘，然后根据识别类别将名优茶收集到对应收集桶。本发明能够实现对单芽尖、一芽一叶和一芽两叶初展进行分类，并且能够仿人手采摘。

技术领域

本发明涉及茶叶采摘收获领域，尤其涉及一种基于视觉的名优茶分类收获机器人。

背景技术

名优茶一般指的是优质茶与名茶的统称，由特级茶、一级茶组成，在采摘收获过程中一般由单芽尖、一芽一叶和一芽两叶初展组成。随着机械化水平的提高以及市场的需求，一定程度上催生了部分半自动化茶叶采摘设备，但目前也仅仅适用于大宗茶的统一采摘收获，而不能实现对单芽尖、一芽一叶和一芽两叶初展进行分类收获。

现有的名优茶采摘机械主要分为三类，第一类是机械剪断或夹断的方式采摘，第二类是机械提拉方式采摘，第三类是机械轴向旋转拧断方式采摘。以上三类采摘方法均存在名优茶断裂处组织破坏严重的情况，采摘收获的名优茶鲜叶质量远不如人工采摘。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于视觉的名优茶分类收获机器人，能够实现对单芽尖、一芽一叶和一芽两叶初展进行分类，并且能够仿人手采摘。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于视觉的名优茶分类收获机器人，包括：机架以及安装于所述机架上的空间六自由度机械臂、末端执行器、单芽尖收获装置、一芽一叶收获装置、一芽两叶初展收获装置、视觉检测装置、驱动单元和控制单元；

所述末端执行器包括连接件、滑轨、左滑块、右滑块和夹爪，所述连接件安装于所述空间六自由度机械臂上，所述滑轨安装于所述连接件上，所述右滑块固定于所述滑轨上，所述左滑块安装于所述滑轨上，所述驱动单元能够所述左滑块沿所述滑轨滑动，所述左滑块和所述右滑块的底端均安装有夹爪，所述左滑块与所述右滑块贴合时，两个所述夹爪能够夹取茶叶；

所述视觉检测装置以及所述驱动单元均与所述控制单元连接，空间六自由度机械臂和所述末端执行器均与所述驱动单元连接，所述控制单元根据视觉检测装置传递的信号获得名优茶的采摘区域的位置以及识别类别，控制所述驱动单元，从而控制所述六自由度机械臂和所述末端执行器到达采摘区域位置进行采摘，然后根据识别类别将名优茶收集到对应收集桶。

进一步的，所述夹爪为凹面壳体，内部形成凹槽，两个所述夹爪相对设置，当两个所述夹爪贴合时，两个所述夹爪的内部凹槽形成容纳茶叶的空腔，所述夹爪的底部设置有橡胶垫片。

进一步的，所述夹爪上设有若干进气孔，所述夹爪的外侧曲面的切线与铅垂线之间的夹角为α，从所述夹爪的底部至所述夹爪的中部，α由40°逐渐降低至0°。

进一步的，所述单芽尖收获装置包括收集软管和单芽尖收集桶，所述左滑块和右滑块上均设有导向气孔，所述导向气孔的一端与所述夹爪的内部凹槽连通，另一端与收集软管连通，所述单芽尖收集桶内置负压吸收装置。

进一步的，所述机架包括型材框架和安装于所述型材框架底部的两个行走机构，所述车轮单元包括大梁、驱动轴、从动轴、驱动轮、从动轮，所述驱动轮安装于所述驱动轴上，所述从动轮安装于所述从动轴上，所述驱动轴和从动轴和安装于所述大梁上。

进一步的，所述驱动单元包括第三驱动机构，所述第三驱动机构包括第三电机、第一伞形齿轮、第二伞形齿轮和第三伞形齿轮，所述第三电机驱动第一伞形齿轮，所述第二伞形齿轮和第三伞形齿轮均与所述第一伞形齿轮啮合，所述第二伞形齿轮和第三伞形齿轮均安装于所述驱动轴上。