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专利号: 2023110151736
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种夹拔式采摘与回收茶叶的采摘收集臂,包括机械臂,其特征在于:还包括末端采摘收集臂;所述末端采摘收集臂包括爪子一、爪子二、带传动机构、收集箱、绳子驱动件、末端连接件、套筒、套筒连接件和爪子连接件;所述末端连接件固定于机械臂上,机械臂驱动末端连接件运动,机械臂上还设有图像传感器;所述套筒两端与末端连接件和套筒连接件固定,且套筒内部通过末端连接件开设的孔洞一与末端连接件内部连通,套筒连接件开设孔洞二,孔洞二的一端连通套筒内部,另一端开放设置;所述带传动机构设于套筒内,带传动机构的两个带轮通过两个单向轴承支承在两根转动轴上,且两根转动轴均与套筒构成转动副;其中带传动机构上靠近套筒连接件的一端为输入端,靠近末端连接件的一端为输出端,且带传动机构的传送带上固定有等距布置的多个隔板;所述套筒上位于带传动机构输入端上方和带传动机构输出端下方的位置处分别开设有开口一和开口二;所述收集箱可拆卸固定于套筒上位于开口二的位置处;其中机械臂驱动末端连接件带动套筒运动时始终保持开口一朝上的姿态;所述爪子连接件通过连接轴一与套筒连接件构成转动副;套筒连接件固定有连接轴二,爪子一固定于连接轴二上,爪子二与连接轴二构成转动副;其中连接轴一平行于转动轴,连接轴二垂直于连接轴一;

所述绳子驱动件包括箱体、绞盘一和绞盘二;所述箱体固定于末端连接件内;间距设置的绞盘一和绞盘二均与箱体构成转动副,并由电机一和电机二分别驱动;所述绞盘一上设有绳子一和绳子二,绳子一和绳子二的一端均绕在绞盘一上,并均与绞盘一固定,且绕向相反,绳子一和绳子二的另一端均穿过孔洞一、套筒和孔洞二,并与爪子二的两侧分别固定;

所述绞盘二上设有绳子三、绳子四、绳子五和绳子六;所述绳子三和绳子四的一端均绕在绞盘二上,并均与绞盘二固定,且绕向相反,绳子三另一端的两个绳头一均穿过孔洞一,绕在靠近末端连接件的转动轴两端,并与靠近末端连接件的转动轴两端固定,且绕向相同,所述绳子四另一端的两个绳头二均穿过孔洞一,绕在靠近末端连接件的转动轴两端,并与靠近末端连接件的转动轴两端固定,且绕向相同;所述绳头一的绕向与绳头二的绕向相反;

所述套筒连接件上开设有沿连接轴二周向间距分布的对孔一和对孔二,且对孔一比对孔二靠近开口一;所述绳子五和绳子六分别穿过对孔一和对孔二,绳子五和绳子六的两端均穿过套筒和孔洞一,绕在绞盘二上,并均与绞盘二固定,且绳子五与绳子三在绞盘二上的绕向相同,绳子六与绳子四在绞盘二上的绕向相同;所述电机二驱动绞盘二通过绳子五控制套筒连接件带动爪子一和爪子二上仰时,同时通过绳子三控制靠近末端连接件的转动轴只带动相应单向轴承的内圈转动,相应单向轴承的外圈不转动,电机二驱动绞盘二通过绳子六控制套筒连接件带动爪子一和爪子二下俯时,同时通过绳子四控制靠近末端连接件的转动轴带动相应单向轴承的内、外圈均转动,从而带动带传动机构工作;初始状态下,爪子二与爪子一处于打开状态。

2.根据权利要求1所述的一种夹拔式采摘与回收茶叶的采摘收集臂,其特征在于:所述机械臂包括固定基座、旋转臂连接件一、旋转臂连接件二、旋转臂一、旋转臂连接件三、电旋转臂连接件四、旋转臂二、旋转臂连接件五和旋转臂连接件六,旋转臂连接件一与固定基座构成转动副,并由电机三驱动,旋转臂连接件二与旋转臂连接件一构成转动副,并由电机四驱动,旋转臂一两端与旋转臂连接件二和旋转臂连接件三固定,旋转臂连接件四与旋转臂连接件三构成转动副,并由电机五驱动,旋转臂二两端与旋转臂连接件四和旋转臂连接件五固定,旋转臂连接件六与旋转臂连接件五构成转动副,并由电机六驱动;末端连接件固定于旋转臂连接件五上,图像传感器设于旋转臂连接件五上。

3.根据权利要求2所述的一种夹拔式采摘与回收茶叶的采摘收集臂,其特征在于:所述旋转臂一、旋转臂二和套筒均采用碳纤维管。

4.根据权利要求1所述的一种夹拔式采摘与回收茶叶的采摘收集臂,其特征在于:所述套筒内位于传送带两侧均固定有挡板。

5.根据权利要求1所述的一种夹拔式采摘与回收茶叶的采摘收集臂,其特征在于:所述单向轴承的内圈固定于转动轴上,单向轴承的外圈与带轮固定。

6.根据权利要求1所述的一种夹拔式采摘与回收茶叶的采摘收集臂,其特征在于:所述收集箱内设有重力传感器。

7.根据权利要求1所述的一种夹拔式采摘与回收茶叶的采摘收集臂,其特征在于:所述套筒内靠近末端连接件的一端设有对称设置的两组滑轮组一,套筒内靠近套筒连接件的一端设有对称设置的两组滑轮组二,滑轮组一和滑轮组二均由沿周向等距分布的三个滑轮一组成;滑轮组一和滑轮组二中,每个滑轮一通过一根铰接轴一与套筒构成转动副,且其中一个滑轮一位于剩余两个滑轮一之间,并比剩余两个滑轮一靠近末端连接件,剩余两个滑轮一中的一个滑轮一比另一个滑轮一靠近开口二;爪子连接件上设有滑轮组三,滑轮组三包括间距布置的两个滑轮二,每个滑轮二通过一根铰接轴二与爪子连接件构成转动副;铰接轴一和铰接轴二均与转动轴平行。

8.根据权利要求7所述的一种夹拔式采摘与回收茶叶的采摘收集臂,其特征在于:所述箱体包括壳体一和壳体二,壳体一与壳体二固定,并与末端连接件固定,且壳体一和壳体二相对的一侧均开设有凹槽,壳体一和壳体二上靠近孔洞一的一端均开设有凹口,两个凹口合并形成槽口,绞盘一和绞盘二置于两个凹槽合并形成的空间内,并与壳体二构成转动副,且壳体二上位于凹槽处设有间距布置的滑轮组四和滑轮组五,并位于滑轮组四和滑轮组五之间设有滑轮组六,滑轮组四和滑轮组五均由间距布置的两个滑轮三组成,且滑轮组四和滑轮组五中,两个滑轮三通过一根铰接轴三与壳体二构成转动副,滑轮组六由间距布置的两个滑轮四组成,每个滑轮四通过一根铰接轴四与壳体二构成转动副;铰接轴三和铰接轴四均垂直于转动轴。

9.根据权利要求8所述的一种夹拔式采摘与回收茶叶的采摘收集臂,其特征在于:所述绳子一、绳子二、绳子三、绳子四、绳子五和绳子六的连接方式如下:

绳子一一端绕在绞盘一的一端,并与绞盘一的一端固定,另一端依次绕过滑轮组六中靠近绞盘一的滑轮四,与绞盘一位于同一侧的滑轮组一和滑轮组二中位于中部的滑轮一以及滑轮组三中与绞盘一位于同一侧的滑轮二,并穿过爪子一上开设的圆孔与爪子二的一侧固定;绳子二一端绕在绞盘一的另一端,并与绞盘一的另一端固定,另一端依次绕过另一个滑轮四,另一侧的滑轮组一和滑轮组二中位于中部的滑轮一以及另一个滑轮二,与爪子二的另一侧固定;

绳子三一端绕在绞盘二的一端,并与绞盘二的一端固定,绳子三另一端的两个绳头一分别绕过滑轮组四和滑轮组五中一组相对的两个滑轮三,并分别绕过两个滑轮组一中距离开口二最远的滑轮一,绕在靠近末端连接件的转动轴两端,并与靠近末端连接件的转动轴两端固定;绳子四一端绕在绞盘二的另一端,并与绞盘二的另一端固定,绳子四另一端的两个绳头二分别绕过滑轮组四和滑轮组五中另一组相对的两个滑轮三,并分别绕过两个滑轮组一中距离开口二最近的滑轮一,绕在靠近末端连接件的转动轴两端,并与靠近末端连接件的转动轴两端固定;

绳子五穿过对孔一,绳子五的每一端依次绕过位于同一侧的一个滑轮组二和一个滑轮组一中距离开口二最远的滑轮一,绳子五的两端还绕过滑轮组四和滑轮组五中一组相对的两个滑轮三,并均绕在绞盘二的一端,且均与绞盘二的一端固定;绳子六穿过对孔二,绳子六的每一端依次绕过位于同一侧的一个滑轮组二和一个滑轮组一中距离开口二最近的滑轮一,绳子六的两端还绕过滑轮组四和滑轮组五中另一组相对的两个滑轮三,并均绕在绞盘二的另一端,且均与绞盘二的另一端固定;其中,位于同一个滑轮一上的绳子三和绳子五的绕向相同,位于同一个滑轮一上的绳子四和绳子六的绕向相同。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的一种夹拔式采摘与回收茶叶的采摘收集臂的工作方法,其特征在于:具体如下:

步骤一、机械臂根据图像传感器反馈的目标采摘区域内目标茶叶的所在位置,驱动末端采摘收集臂移动至其中一个目标茶叶的所在位置,使该目标茶叶位于爪子一和爪子二之间;

步骤二、控制器控制电机一驱动绞盘一正转预设角度一,绞盘一卷入一部分绳子一,并释放出一部分绳子二,进而带动爪子二向靠近爪子一的方向转动,直至与爪子一闭合,并夹紧该目标茶叶上的采摘点;

步骤三、控制器控制电机二驱动绞盘二正转预设角度二,绞盘一卷入一部分绳子五,并释放一部分绳子六,进而带动套筒连接件以及闭合的爪子一和爪子二上仰,将该目标茶叶拔下来,并将该目标茶叶送至开口一上方;同时绞盘二卷入一部分绳子三,释放一部分绳子四,进而带动靠近末端连接件的转动轴和相应单向轴承的内圈正转,转动轴释放一部分绳子三,并卷入一部分绳子四;

步骤四、控制器控制电机一驱动绞盘一反转预设角度一,绞盘一卷入一部分绳子二,并释放出一部分绳子一,进而带动爪子二向远离爪子一的方向转动,爪子二与爪子一打开,并释放该目标茶叶,该目标茶叶落至传送带上;

步骤五、控制器控制电机二驱动绞盘二反转预设角度二,绞盘一卷入一部分绳子六,并释放一部分绳子五,进而带动套筒连接件以及打开的爪子一和爪子二下俯,直至回至原位;

同时绞盘二卷入一部分绳子四,释放一部分绳子三,进而带动靠近末端连接件转动轴和相应的单向轴承反转,该转动轴释放一部分绳子四,卷入一部分绳子三,并通过单向轴承带动带轮转动,进而带动带传动机构工作,将采摘下来的目标茶叶向收集箱的方向运送;

步骤六、重复步骤一至步骤五,直至完成采摘任务;其中在带传输机构的间歇运输过程中,一个一个目标茶叶被间歇运送至带传输机构的输出端时在自身重力作用下掉落至收集箱内;当完成采摘任务后,若传送带上还剩余一些目标茶叶,控制器控制电机二往复正反转预设角度二,直至传送带上剩余的目标茶叶均被运送至收集箱内,完成收集任务。