一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)及控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明供了一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)及控制系統(tǒng)，屬于園林技術(shù)領(lǐng)域，它包括車架、履帶輪，車架中間設(shè)有過道，車架的后方設(shè)有刀架和針對刀架上下移動的Z軸推移機(jī)構(gòu)，車架前方設(shè)有識別模塊、刀架上設(shè)有傾斜感應(yīng)模塊，所述的識別模塊、傾斜感應(yīng)模塊與中央處理模塊連接，刀架上設(shè)有水平維持機(jī)構(gòu)，所述中央處理模塊用以控制水平維持機(jī)構(gòu)、Z軸推移機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，所述的傾斜感應(yīng)模塊將信息發(fā)送到中央處理模塊，中央處理模塊控制水平維持機(jī)構(gòu)，所述識別模塊將信息發(fā)送到中央處理模塊，中央處理模塊控制Z軸推移機(jī)構(gòu)的上下移動。該裝置能自動識別茶冠蓬面，自動調(diào)節(jié)切割角度，自動修正行車路線，人性化更高。
【專利說明】
一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)及控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于園林技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)及控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年國內(nèi)科學(xué)家也增加了乘用形采茶機(jī)研究力度。農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所在公開號:CN103098617A中公開了一種跨行自走乘坐式履帶采茶機(jī)。該采茶機(jī)全程作業(yè)可由駕駛員一人操作，采用全液壓驅(qū)動技術(shù)，馬達(dá)直接布置于履帶的驅(qū)動輪之中，適合平地茶園1.5米行距的采茶作業(yè)和修剪作業(yè)，其具有25°爬坡能力和一定的越障能力，并可根據(jù)不同的茶樹高度而動態(tài)調(diào)整采摘機(jī)構(gòu)的高度位置以適應(yīng)不同作業(yè)工況(茶樹高度、度面平整度)需求。該采茶機(jī)茶青收集機(jī)構(gòu)能在采摘過程中自動篩除外形較大的老葉和葉莖，又能自動篩除碎渣，以減少后續(xù)人工篩選所需鮮葉的工時;這種采茶機(jī)的主要缺陷是缺乏選擇性，工作時不分老嫩，一刀切下，使得芽葉大小不一，完整性較差，而且對茶樹的機(jī)械性損傷較大。
[0003]CN102487667A中公開了一種茶葉摘采機(jī)器人。該機(jī)器人包括視覺系統(tǒng)、處理控制電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及收集裝置，其空間機(jī)械臂機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn)準(zhǔn)確就位，左、右側(cè)刀刃可以保證葉片的完整性，整個采摘過程完全自動化。這種茶葉摘采機(jī)器人不適用于大宗茶葉的自動化米摘，只適于名優(yōu)茶的米摘。
[0004]現(xiàn)有的茶樹不只種植在平地上，也有山地種植，如何大量且精確的采集茶樹嫩葉成為了我們當(dāng)下研究的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有上述存在的問題，提供一種智能識別茶樹樹冠，且能在采茶車傾斜時能自動正位的采茶機(jī)結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn):一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)，它包括車架、車架兩側(cè)行走的履帶輪，車架中間設(shè)有過道，車架的后方設(shè)有刀架和針對刀架上下移動的Z軸推移機(jī)構(gòu)，采茶機(jī)沿X軸向前行使時，茶樹穿過過道，并且刀架從茶樹上掠過，所述車架上設(shè)有駕駛室用于控制履帶輪行走，其特征在于，所述的車架前方設(shè)有識別模塊、刀架上設(shè)有傾斜感應(yīng)模塊，所述的識別模塊、傾斜感應(yīng)模塊與中央處理模塊連接，刀架上設(shè)有水平維持機(jī)構(gòu)，所述中央處理模塊用以控制水平維持機(jī)構(gòu)、Z軸推移機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，所述的傾斜感應(yīng)模塊將信息發(fā)送到中央處理模塊，中央處理模塊控制水平維持機(jī)構(gòu)，所述識別模塊將信息發(fā)送到中央處理模塊，中央處理模塊控制Z軸推移機(jī)構(gòu)的上下移動。
[0007]所述的識別模塊包括前進(jìn)輔助識別子模塊、茶冠蓬面識別子模塊、刀架識別子模塊，所述前進(jìn)輔助識別子模塊將識別信息反饋至一個顯示屏上，所述的茶冠蓬面識別子模塊識別茶冠蓬面并將信息反饋至央處理模塊中計算下行切割寬度，所述刀架識別子模塊用以識別刀架位置的高低，并將息反饋至央處理模塊中。
[0008]所述前進(jìn)輔助識別子模塊識別茶隴邊緣線和中心線并將其擬合為直線映射在顯示屏上。
[0009]所述采茶機(jī)還設(shè)有吹集系統(tǒng)，吹集系統(tǒng)包括出風(fēng)口，所述出風(fēng)口設(shè)在刀架的前方，能將剪切的茶葉往后方吹集，刀架的后方設(shè)有收集袋，收集袋固定在車架上，所述收集袋的袋口朝向刀架方向。
[0010]所述的刀架上設(shè)有拱狀的弧形刀條。
[0011]所述弧形刀條數(shù)量有2條且疊加設(shè)置，弧形刀條上設(shè)有齒部，所述的弧形刀條一端設(shè)有凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，弧形刀條能相對往復(fù)運(yùn)動使齒部產(chǎn)生錯位剪切。
[0012]所述的Z軸推移機(jī)構(gòu)左右設(shè)置在機(jī)架后方的兩側(cè)，Z軸推移機(jī)構(gòu)上設(shè)有Z軸向運(yùn)動的定位點，所述刀架的兩端架在定位點上，并設(shè)有Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動定位點運(yùn)動，所述的Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)與中央處理模塊連接。
[0013]所述水平維持機(jī)構(gòu)包括至少一個定位點上設(shè)置的Y軸導(dǎo)軌，所述的刀架一端設(shè)有調(diào)節(jié)塊，該調(diào)節(jié)塊滑動設(shè)置在Y軸導(dǎo)軌上，所述刀架端部與該調(diào)節(jié)塊轉(zhuǎn)動連接，刀架的另一端與另一個定位點轉(zhuǎn)動連接。
[0014]—種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)的控制系統(tǒng)，包括行駛識別控制和刀架調(diào)節(jié)控制兩大部分，
[0015]行駛識別控制:
[0016]A、前進(jìn)輔助識別子模塊先識別茶隴邊緣線和中心線，兩側(cè)茶隴邊緣線遠(yuǎn)處為相交點，根據(jù)兩側(cè)茶隴邊緣線及相交點確定中心線，將茶隴邊緣線和中心線直線擬合反饋至顯示屏上；
[0017]B、通過前進(jìn)輔助識別子模塊的朝向拾取直線且與中心線對比，以此判定行駛矢量是否偏向，駕駛員通過直線且與中心線的信息調(diào)整車架的朝向；
[0018]刀架調(diào)節(jié)控制:
[0019]a.先預(yù)設(shè)刀架的高度，刀架識別子模塊與茶冠蓬面識別子模塊結(jié)合，識別弧形刀條的刀刃線以上圖像中的茶冠蓬面，為了使得刀刃線對準(zhǔn)弧形茶冠蓬面上的嫩芽層，從茶冠蓬面橫截面上來說，就是要保證刀刃線與采摘行的茶冠蓬面橫截面上的嫩葉層相吻合；
[0020]b.經(jīng)過中央處理模塊的處理，茶葉的主要顏色特征是綠色，前景為茶葉，采用最大類別差分法獲取RGB分量中B分量的閾值，將背景從圖像中剔除，從而減少了計算新閾值的干擾；
[0021]c.采茶機(jī)在行進(jìn)過程中，會在弧形刀條的切割處由于高度差而產(chǎn)生一個茶冠蓬面，如果嫩葉部分占切割茶冠蓬面的70%以上，則此時待切割的茶冠蓬面判定符合指標(biāo)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該裝置能自動識別茶冠蓬面，自動調(diào)節(jié)切割角度，自動修正行車路線，人性化更高。
【附圖說明】
[0023]圖1、圖2、圖3是本發(fā)明的三個不同角度的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4是本發(fā)明水平維持機(jī)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5是前進(jìn)輔助識別子模塊識別所得擬合線圖。
[0026]圖中，1、履帶輪；2、凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)；3、出風(fēng)口氣管；4、刀架；5、車架；6、立柱；7、絲桿;8、收集托架;9、收集袋；10、定位滑塊；11、駕駛室；12、弧形刀條；13、齒部；14、鏈條；15、刀架識別子模塊；16、茶冠蓬面識別子模塊；17、調(diào)節(jié)塊；18、Y軸導(dǎo)軌；19、轉(zhuǎn)動點；20、過道；21、邊緣線;22、中心線。
【具體實施方式】
[0027]以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。
[0028]圖1、2、3所示，本發(fā)明包括車架、車架兩側(cè)設(shè)有行走的履帶輪，上方設(shè)有駕駛室，車架中間設(shè)有過道。車架后方設(shè)有左右兩根立柱，立柱上設(shè)有鏈條和驅(qū)動機(jī)構(gòu)(圖2所示為常用機(jī)構(gòu))，鏈條下方為一個收集托架，鏈條能帶動收集托架上下移動。
[0029]立柱上設(shè)有絲桿，所述的絲桿上螺紋連接定位滑塊，通過一個Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動絲桿轉(zhuǎn)動且?guī)佣ㄎ换瑝K上下移動，所述的定位滑塊上連接一個刀架。圖4中，其中一塊定位滑塊上設(shè)有Y軸導(dǎo)軌，刀架一端設(shè)有調(diào)節(jié)塊，該調(diào)節(jié)塊滑動設(shè)置在Y軸導(dǎo)軌上，刀架端部與該調(diào)節(jié)塊通過轉(zhuǎn)動點轉(zhuǎn)動連接，刀架的另一端與另一個定位滑塊通過轉(zhuǎn)動點轉(zhuǎn)動連接。當(dāng)車架和立柱傾斜時，只要使定位滑塊處于同一水平線即能保證刀架水平。
[0030]刀架上設(shè)有拱狀的弧形刀條，弧形刀條數(shù)量有2條且疊加設(shè)置，弧形刀條上設(shè)有齒部，所述的弧形刀條一端設(shè)有凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，弧形刀條能相對往復(fù)運(yùn)動使齒部產(chǎn)生錯位剪切。采茶機(jī)還設(shè)有吹集系統(tǒng)，吹集系統(tǒng)包括若干的出風(fēng)口管道，出風(fēng)口管道設(shè)在刀架的前方，能將剪切的茶葉往后方吹集，刀架的后方設(shè)有收集袋，收集袋固定在收集托架上，所述收集袋的袋口朝向刀架方向。
[0031]該采茶機(jī)還包括中央處理模塊、前進(jìn)輔助識別子模塊、茶冠蓬面識別子模塊、刀架識別子模塊。前進(jìn)輔助識別子模塊識別茶隴邊緣線和中心線并將其擬合為直線映射在一個顯示屏上。茶冠蓬面識別子模塊朝前且用于識別茶冠蓬面并將信息反饋至央處理模塊中計算下行切割寬度。刀架識別子模塊朝后且用以識別刀架位置的高低，并將息反饋至央處理模塊中。刀架上設(shè)有傾斜感應(yīng)模塊，傾斜感應(yīng)模塊用于檢測刀架是否水平，并將信息反饋至中央處理模塊，中央處理模塊控制一側(cè)定位滑塊的上下移動。
[0032]智能采茶機(jī)的控制方法，包括行駛識別控制和刀架調(diào)節(jié)控制兩大部分，
[0033]行駛識別控制:
[0034]A、前進(jìn)輔助識別子模塊先識別茶隴邊緣線和中心線，兩側(cè)茶隴邊緣線遠(yuǎn)處為相交點，根據(jù)兩側(cè)茶隴邊緣線及相交點確定中心線，將茶隴邊緣線和中心線直線擬合反饋至顯示屏上，如圖5;
[0035]B、通過前進(jìn)輔助識別子模塊的朝向拾取直線且與中心線對比，以此判定行駛矢量是否偏向，駕駛員通過直線且與中心線的信息調(diào)整車架的朝向；
[0036]刀架調(diào)節(jié)控制:
[0037]a.先預(yù)設(shè)刀架的高度，刀架識別子模塊與茶冠蓬面識別子模塊結(jié)合，識別弧形刀條的刀刃線以上圖像中的茶冠蓬面，為了使得刀刃線對準(zhǔn)弧形茶冠蓬面上的嫩芽層，從茶冠蓬面橫截面上來說，就是要保證刀刃線與采摘行的茶冠蓬面橫截面上的嫩葉層相吻合；
[0038]b.經(jīng)過中央處理模塊的處理，茶葉的主要顏色特征是綠色，前景為茶葉，采用最大類別差分法獲取RGB分量中B分量的閾值，將背景從圖像中剔除，從而減少了計算新閾值的干擾；
[0039]c.采茶機(jī)在行進(jìn)過程中，會在弧形刀條的切割處由于高度差而產(chǎn)生一個茶冠蓬面，如果嫩葉部分占切割茶冠蓬面的70%以上，則此時待切割的茶冠蓬面判定符合指標(biāo)。
[0040]采割時，茶垅從車架的過道處穿過，在行駛過程中，車架由于路況的傾斜會使刀架傾斜，這就需要傾斜感應(yīng)模塊將信息反饋至中央處理模塊，中央處理模塊控制一側(cè)定位滑塊的上下移動使刀架始終處于水平位置。
【主權(quán)項】
1.一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)，它包括車架、車架兩側(cè)行走的履帶輪，車架中間設(shè)有過道，車架的后方設(shè)有刀架和針對刀架上下移動的Z軸推移機(jī)構(gòu)，采茶機(jī)沿X軸向前行使時，茶樹穿過過道，并且刀架從茶樹上掠過，所述車架上設(shè)有駕駛室用于控制履帶輪行走，其特征在于，所述的車架前方設(shè)有識別模塊、刀架上設(shè)有傾斜感應(yīng)模塊，所述的識別模塊、傾斜感應(yīng)模塊與中央處理模塊連接，刀架上設(shè)有水平維持機(jī)構(gòu)，所述中央處理模塊用以控制水平維持機(jī)構(gòu)、Z軸推移機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，所述的傾斜感應(yīng)模塊將信息發(fā)送到中央處理模塊，中央處理模塊控制水平維持機(jī)構(gòu)，所述識別模塊將信息發(fā)送到中央處理模塊，中央處理模塊控制Z軸推移機(jī)構(gòu)的上下移動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)，其特征在于，所述的識別模塊包括前進(jìn)輔助識別子模塊、茶冠蓬面識別子模塊、刀架識別子模塊，所述前進(jìn)輔助識別子模塊將識別信息反饋至一個顯示屏上，所述的茶冠蓬面識別子模塊識別茶冠蓬面并將信息反饋至央處理模塊中計算下行切割寬度，所述刀架識別子模塊用以識別刀架位置的高低，并將息反饋至央處理模塊中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)，其特征在于，所述前進(jìn)輔助識別子模塊識別茶隴邊緣線和中心線并將其擬合為直線映射在顯示屏上。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)，其特征在于，所述采茶機(jī)還設(shè)有吹集系統(tǒng)，吹集系統(tǒng)包括出風(fēng)口，所述出風(fēng)口設(shè)在刀架的前方，能將剪切的茶葉往后方吹集，刀架的后方設(shè)有收集袋，收集袋固定在車架上，所述收集袋的袋口朝向刀架方向。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)，其特征在于，所述的刀架上設(shè)有拱狀的弧形刀條。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)，其特征在于，所述弧形刀條數(shù)量有2條且疊加設(shè)置，弧形刀條上設(shè)有齒部，所述的弧形刀條一端設(shè)有凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，弧形刀條能相對往復(fù)運(yùn)動使齒部產(chǎn)生錯位剪切。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)，其特征在于，所述的Z軸推移機(jī)構(gòu)左右設(shè)置在機(jī)架后方的兩側(cè)，Z軸推移機(jī)構(gòu)上設(shè)有Z軸向運(yùn)動的定位點，所述刀架的兩端架在定位點上，并設(shè)有Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動定位點運(yùn)動，所述的Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)與中央處理模塊連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)，其特征在于，所述水平維持機(jī)構(gòu)包括至少一個定位點上設(shè)置的Y軸導(dǎo)軌，所述的刀架一端設(shè)有調(diào)節(jié)塊，該調(diào)節(jié)塊滑動設(shè)置在Y軸導(dǎo)軌上，所述刀架端部與該調(diào)節(jié)塊轉(zhuǎn)動連接，刀架的另一端與另一個定位點轉(zhuǎn)動連接。9.一種環(huán)保智能茶葉采摘機(jī)的控制系統(tǒng)，包括行駛識別控制和刀架調(diào)節(jié)控制兩大部分， 行駛識別控制: A、前進(jìn)輔助識別子模塊先識別茶隴邊緣線和中心線，兩側(cè)茶隴邊緣線遠(yuǎn)處為相交點，根據(jù)兩側(cè)茶隴邊緣線及相交點確定中心線，將茶隴邊緣線和中心線直線擬合反饋至顯示屏上； B、通過前進(jìn)輔助識別子模塊的朝向拾取直線且與中心線對比，以此判定行駛矢量是否偏向，駕駛員通過直線且與中心線的信息調(diào)整車架的朝向； 刀架調(diào)節(jié)控制: a.先預(yù)設(shè)刀架的高度，刀架識別子模塊與茶冠蓬面識別子模塊結(jié)合，識別弧形刀條的刀刃線以上圖像中的茶冠蓬面，為了使得刀刃線對準(zhǔn)弧形茶冠蓬面上的嫩芽層，從茶冠蓬面橫截面上來說，就是要保證刀刃線與采摘行的茶冠蓬面橫截面上的嫩葉層相吻合； b.經(jīng)過中央處理模塊的處理，茶葉的主要顏色特征是綠色，前景為茶葉，采用最大類別差分法獲取RGB分量中B分量的閾值，將背景從圖像中剔除，從而減少了計算新閾值的干擾； c.采茶機(jī)在行進(jìn)過程中，會在弧形刀條的切割處由于高度差而產(chǎn)生一個茶冠蓬面，如果嫩葉部分占切割茶冠蓬面的70%以上，則此時待切割的茶冠蓬面判定符合指標(biāo)。
【文檔編號】A01D46/04GK105940861SQ201610514559
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】胡安國, 李峰, 楊岳峰
【申請人】永康市威力園林機(jī)械有限公司