[发明专利]一种用于采茶机的模拟人体手工采摘装置

说明书

本发明提供了一种用于采茶机的模拟人体手工采摘装置，属于采茶机配套设备技术领域。它解决了现有的市场中并没有专门用于模拟人体手工摘取茶叶的机械爪的问题。本模拟人体手工采摘装置，其特征在于：包括架体以及相对于架体固定设置的竖向限位杆、升降活动设置在竖向限位杆上的夹持组件、固定在架体上并用于提供夹持组件运作动力的驱动箱。与现有技术相比，本采摘装置能够通过机械手原理模拟人手进行采摘茶叶，使模拟人手摘取茶叶具有可行性。

技术领域

本发明属于采茶机配套设备技术领域，涉及一种用于采茶机的模拟人体手工采摘装置。

背景技术

茶叶是茶叶茶芽和茶叶叶片的总称，它源于中国，作为一种天然绿色饮品，在我国有着悠久的文化传统，中国绿茶不仅品种繁多，而且品质优异、造型独特优美，还具有很好的艺术欣赏价值，随着时代发展它越来越受到世界各地人们的垂帘喜爱。

所以我国对茶叶的种植产业量也是十分巨大，随着时代的发展，采摘茶叶的方式也由纯人工手工操作进步到了现在采用机械来自动化完成。

工业时代开始，为了提高茶叶采摘的效率并降低人们的劳作强度，人们设计出了剪切式采茶机来对茶叶进行辅助采摘，剪切式采茶机又分为手提式采茶机(例如专利号“CN201921552187.0”、名称为“一种便携式电动采茶机械装置”的中国实用新型专利)和全自动采茶机(例如专利号为“CN201310057808.9”、名称为“跨行自走乘坐式采茶机及其工作方法”的中国发明专利)，它们的核心部件都是横向设置的齿刀，手提式采茶机需要操作员提着采茶部件的支架板然后往前步进进行剪切茶叶，全自动采茶机将采茶部件集成在车体上在完成剪切茶叶的同时自动向前步进。

但是，采用剪切式采茶机摘取得到的茶叶品质和口感依然没有人工手工摘取获得的茶叶好，这是因为茶叶在切断的过程中需要两组刀片对向裁切进行切断，这种方式容易使茶叶的切断断口面呈不平整的毛刺状，随着刀片变钝或是松动后，两个刀片的刀刃之间就容易存在缝隙，缝隙的存在导致茶叶的两侧受到的剪切效益的位置不平，从而加剧茶叶断口面的毛刺程度，

最终导致加工出来的茶叶品质的降低。

因此，采取人工手工摘取的形式仍然还是茶叶摘取中不可缺少的一种途径，特别是对于名贵茶叶而言，为了保存口感，仍然会采取人工摘取的形式，虽然这样会更为费时也更费人力资源，但是名贵茶叶本身售价高昂所以必要的成本也是不可缺少的。

但是，倘若能够通过机械手的形式来模拟人手，就可以以解放人体劳动力的形式完成模拟手工茶叶摘取的工作。

这个工作过程大致为：机械手从上方下降到合适位置后，再以合适的力度夹取茶叶，然后在将茶叶向上拔断，接着松开茶叶，最后再通过例如吸力装置来将松开后茶叶吸附收集既可。

合适的位置和合适的力度可以采用视觉传感器和压力传感器来实现。而核心的关键之一在于机械手的设计，经过研究发现机械手要完成四个动作：下降、夹持、上升、松开，其中下降和上升都可以采用线性驱动结构(例如气缸、液压缸等形式)来直接完成，而夹持和松开功能一般采用两个对称设置的机械爪来完成，机械手在现有技术中属于成熟技术，但是各种领域的机械爪普遍还是采用气缸来实现驱动夹持和松开功能，而气缸的伸缩过程精确度不高，特别是本文需要夹持的物体是茶叶这种植物体，所以用过常规的机械爪来完成很容易力度控制不当而产生挤压过渡的现象。

因此，申请人想特别开发一款专门用于夹持茶叶茶茎位置的机械爪，它需要能够完成夹持和松开的功能，并且它的驱动来源要避开采用气缸或液压缸的形式，最好是采用具备转动动力输入的电机及变速器来提供精准精密的夹持运动，并且，因为茶叶芽茎需要持续夹持一段时间以保证具备充裕时间将茶茎拉断后才能松开，所以，当它实现对茶茎夹持以进行拉断的过程中，夹持的动作最好具备自锁能力，以保证夹持过程的稳定性，以避免外界因素产生的干扰。而且因为机械爪的夹持物为细小的茶叶，所以机械爪的体积也会很小，机械爪运动需要由微型电机来完成，微型电机又很难设置成具备正反转能力的数控形式，所以设计的过程最好采用普通的电机既可实现。