本发明涉及茶叶采摘,尤其涉及一种九自由度的茶叶采摘机器人。
背景技术:
1、茶叶采摘一直是一种高度依赖人工的工作,因为在采摘过程中需要判断嫩芽位置、长度,然后掐断嫩芽完成采摘,由于操作期间需要精确的人工识别,因此上千年来茶叶采摘一直高度依赖人工。但随着人工智能的发展,目前已经可以通过图像扫描的方式实现对茶叶树的识别,从而可以识别出嫩芽的位置、朝向、嫩芽掐断长度等,且通过将识别的信息输入采摘机械,利用现有的vr技术对采摘目标进行坐标锚定,然后生成采摘路径,再通过路径信息生成采摘机械的控制指令即可实现采摘机械的采摘。
2、经检索,中国专利号为cn 114766202 b的发明专利,公开了一种九自由度的茶叶采摘机器人,包括机架、用于切割茶叶的切割装置、设置在机架与切割装置之间用于驱动切割装置运动的机械臂模块以及用于收集茶叶的收集装置,机械臂模块由三组相同的机械臂机构并联组成,每组机械臂机构具有三个自由度,该机械臂机构的一端与机架连接,另一端通过球头铰链与切割装置连接,每组机械臂机构包括机械臂组件以及驱动机械臂组件在机架上进行转动的转动驱动机构。与现有技术相比,该中国专利号为cn 114766202 b的发明专利能够对茶叶实现精准采摘,采摘茶叶匀整度高,极大提高了茶叶的采摘质量,并且采摘过程中不会损伤茶树树冠与叶芽,有利于茶树的生长。
3、但上述九自由度的茶叶采摘机器人在将茶叶采摘收集至收集箱内部的过程中,收集箱内部下方收集的茶叶容易受到其内部上方茶叶的挤压,从而影响茶叶在收集过程中的完整度,因此需要一种能够分层收集采摘茶叶的九自由度的茶叶采摘机器人。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在将茶叶采摘收集至收集箱内部的过程中,收集箱内部下方收集的茶叶容易受到其内部上方茶叶的挤压,从而影响茶叶完整度的缺点,而提出的一种九自由度的茶叶采摘机器人。
2、为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
3、一种九自由度的茶叶采摘机器人,包括两个履带式底盘、设置在两个所述履带式底盘上方的两个机架和固定连接在两个所述机架顶部的承接座,所述承接座的底部轴对称设置有三个三自由度采摘机械手,所述承接座的顶部设置有与三个所述三自由度采摘机械手连接的配重控制座,所述承接座的顶部还设置有用于分层收集采摘茶叶的收集机构,所述收集机构包括固定连接在所述承接座顶部的密封箱a、密封箱b和嵌固在所述承接座内部的三个负压泵,三个所述负压泵的一端均设置有延伸至相应所述三自由度采摘机械手末端的负压软管,三个所述负压泵的另一端均设置有延伸至所述密封箱a内部上方的负压硬管;在采摘手对坐标处的茶叶进行采摘的过程中,采摘的茶叶会通过负压软管和负压硬管进入到位于最上方的密封箱a内部,进入密封箱a内部的茶叶可呗分层收集。
4、上述技术方案进一步包括:
5、三个所述三自由度采摘机械手均包括嵌固在所述承接座内部的驱动器,所述驱动器的末端设置有三自由度机械臂,所述三自由度机械臂的末端设置有采摘手,所述采摘手的前端设置有摄像头,所述采摘手的顶部设置有与所述采摘手电性连接的末端执行器;轴对称的三个三自由度采摘机械手形成九自由度采摘机械手。
6、三个所述负压软管的外部均通过套箍分别连接在三个所述三自由度机械臂的外部,三个所述负压软管的末端分别延伸至三个所述采摘手的中部上方。
7、所述配重控制座包括设置在其内部的5g传输模块、云端存储模块、深度学习算法模块、控制模块和设置在其外部的智能控制器,所述5g传输模块与所述摄像头连接,所述云端存储模块与所述5g传输模块、所述深度学习算法模块连接,所述控制模块与所述驱动器电性连接;深度学习算法模块能够对拍摄的照片进行检测得出符合采摘标准的茶叶的坐标信息,并将茶叶的坐标信息通过5g传输给控制模块。
8、所述收集机构还包括与所述智能控制器电性连接的多级上料伸缩杆和多级下料伸缩杆,所述多级上料伸缩杆和所述多级下料伸缩杆均嵌装在所述承接座的内部,所述多级上料伸缩杆的输出端延伸至所述密封箱a的内部并固定连接有上料板,所述多级下料伸缩杆的输出端延伸至所述密封箱b的内部并固定连接有下料板;上料板的每次伸长长度为一个收集盒的高度,下料板的每次缩短长度为一个收集盒的高度。
9、所述上料板的顶部累叠有用于收集茶叶的收集盒,所述收集盒的内侧对称开设有扣手槽;通过扣手槽可向上提起收集盒。
10、所述密封箱a的外部固定连通有密封箱,所述密封箱的内部安装有与所述智能控制器电性连接的两个多级推料伸缩杆,两个所述多级推料伸缩杆的输出端均延伸至所述密封箱a的内部并共同固定连接有推料板,两个所述多级推料伸缩杆与所述推料板的连接部位自然过渡;两个多级推料伸缩杆每伸缩一次,就能够将位于最上方的收集盒推送至密封箱b的内部。
11、所述密封箱a和所述密封箱b相互靠近的一侧均开设有与位于最顶部的所述收集盒齐平的所述侧开口,所述侧开口的外部转动连接有自复位密封板,所述密封箱a外部的自复位密封板朝外打开,所述密封箱b内部的自复位密封板朝内打开。
12、所述密封箱a和所述密封箱b之间固定连接有两个连接耳,两个所述连接耳之间转动连接有过渡辊,所述密封箱b的顶部开设有顶开口,所述顶开口的外部设置有顶封板;过渡辊的顶面与位于最上方的收集盒的底面齐平;通过打开顶封板,即可将收集盒从密封箱b的内部取出。
13、本发明具备以下有益效果:
14、1、本发明通过两个履带式底盘即可带动整体机器人沿着采摘路线运动至采摘区域,通过摄像头即可拍摄各自区域内的茶叶照片,通过深度学习算法模块即可得出符合采摘标准的茶叶的坐标信息,从而使得三自由度机械臂带动采摘手定位至采摘坐标处,末端执行器启动采摘手对该坐标处的茶叶进行采摘。
15、2、本发明在采摘手对坐标处的茶叶进行采摘的过程中,采摘的茶叶会通过负压软管和负压硬管进入密封箱a内部的最上方收集盒内部,通过智能控制器即可控制密封箱a内部的收集盒层层向上递进和密封箱b内部的收集盒层层向下递退,如此即可实现采摘茶叶的分层收集。
1.一种九自由度的茶叶采摘机器人,包括两个履带式底盘(1)、设置在两个所述履带式底盘(1)上方的两个机架(2)和固定连接在两个所述机架(2)顶部的承接座(3),其特征在于:所述承接座(3)的底部轴对称设置有三个三自由度采摘机械手(4),所述承接座(3)的顶部设置有与三个所述三自由度采摘机械手(4)连接的配重控制座(5),所述承接座(3)的顶部还设置有用于分层收集采摘茶叶的收集机构(6),所述收集机构(6)包括固定连接在所述承接座(3)顶部的密封箱a(61)、密封箱b(62)和嵌固在所述承接座(3)内部的三个负压泵(63),三个所述负压泵(63)的一端均设置有延伸至相应所述三自由度采摘机械手(4)末端的负压软管(64),三个所述负压泵(63)的另一端均设置有延伸至所述密封箱a(61)内部上方的负压硬管(65)。
2.根据权利要求1所述的一种九自由度的茶叶采摘机器人,其特征在于:三个所述三自由度采摘机械手(4)均包括嵌固在所述承接座(3)内部的驱动器(41),所述驱动器(41)的末端设置有三自由度机械臂(42),所述三自由度机械臂(42)的末端设置有采摘手(43),所述采摘手(43)的前端设置有摄像头(44),所述采摘手(43)的顶部设置有与所述采摘手(43)电性连接的末端执行器(45)。
3.根据权利要求2所述的一种九自由度的茶叶采摘机器人,其特征在于:三个所述负压软管(64)的外部均通过套箍(7)分别连接在三个所述三自由度机械臂(42)的外部,三个所述负压软管(64)的末端分别延伸至三个所述采摘手(43)的中部上方。
4.根据权利要求2所述的一种九自由度的茶叶采摘机器人,其特征在于:所述配重控制座(5)包括设置在其内部的5g传输模块、云端存储模块、深度学习算法模块、控制模块和设置在其外部的智能控制器,所述5g传输模块与所述摄像头(44)连接,所述云端存储模块与所述5g传输模块、所述深度学习算法模块连接,所述控制模块与所述驱动器(41)电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种九自由度的茶叶采摘机器人,其特征在于:所述收集机构(6)还包括与所述智能控制器电性连接的多级上料伸缩杆(66)和多级下料伸缩杆(67),所述多级上料伸缩杆(66)和所述多级下料伸缩杆(67)均嵌装在所述承接座(3)的内部,所述多级上料伸缩杆(66)的输出端延伸至所述密封箱a(61)的内部并固定连接有上料板(68),所述多级下料伸缩杆(67)的输出端延伸至所述密封箱b(62)的内部并固定连接有下料板(69)。
6.根据权利要求5所述的一种九自由度的茶叶采摘机器人,其特征在于:所述上料板(68)的顶部累叠有用于收集茶叶的收集盒(70),所述收集盒(70)的内侧对称开设有扣手槽(71)。
7.根据权利要求2所述的一种九自由度的茶叶采摘机器人,其特征在于:所述密封箱a(61)的外部固定连通有密封箱(72),所述密封箱(72)的内部安装有与所述智能控制器电性连接的两个多级推料伸缩杆(73),两个所述多级推料伸缩杆(73)的输出端均延伸至所述密封箱a(61)的内部并共同固定连接有推料板(74),两个所述多级推料伸缩杆(73)与所述推料板(74)的连接部位自然过渡。
8.根据权利要求6所述的一种九自由度的茶叶采摘机器人,其特征在于:所述密封箱a(61)和所述密封箱b(62)相互靠近的一侧均开设有与位于最顶部的所述收集盒(70)齐平的所述侧开口(75),所述侧开口(75)的外部转动连接有自复位密封板(76),所述密封箱a(61)外部的自复位密封板(76)朝外打开,所述密封箱b(62)内部的自复位密封板(76)朝内打开。
9.根据权利要求1所述的一种九自由度的茶叶采摘机器人,其特征在于:所述密封箱a(61)和所述密封箱b(62)之间固定连接有两个连接耳(77),两个所述连接耳(77)之间转动连接有过渡辊(78),所述密封箱b(62)的顶部开设有顶开口(79),所述顶开口(79)的外部设置有顶封板(80)。