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专利号: 2021102809839
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 农业;林业;畜牧业;狩猎;诱捕;捕鱼
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种超声波测距的自动仿形采茶装置,包括移动平台(100)和三组仿形采茶单元;其特征在于:三组仿形采茶单元安装在移动平台(100)上,移动平台(100)能够在茶垄间行进;

三组仿形采茶单元内的采茶机分别对应茶树的正上方和两侧;三组仿形采茶单元结构相同,均包括仿形执行机构和采茶支架;所述的仿形执行机构包括采茶机(8)、两个升降组件和摆臂(21);两个升降组件分别安装在采茶支架的两侧;升降组件内的滑块(18)通过动力元件的驱动进行上下滑动;采茶机(8)的外壳的两端与两组摆臂(21)的一端铰接;两组摆臂(21)的另一端与两个升降组件内的滑块分别铰接;一组摆臂(21)包括一根摆臂或并排设置的多根摆臂;通过两个升降组件内的滑块(18)的升降运动,来调节采茶机(8)的高度和姿态;采茶机(8)的两端均安装有超声波传感器;两个超声波传感器的检测方向均垂直于采茶机(8)刀片的长度方向;

三组仿形采茶单元的同一水平面上呈等腰三角形状排布;三组仿形采茶单元分别为左仿形采茶单元(200)、中仿形采茶单元(201)和右仿形采茶单元(202);左仿形采茶单元(200)和右仿形采茶单元(202)并排设置在移动平台机架(1)的头端;中仿形采茶单元(201)位于左仿形采茶单元(200)与右仿形采茶单元(202)中间位置的后侧。

2.根据权利要求1所述的一种超声波测距的自动仿形采茶装置,其特征在于:所述的采茶支架包括第一横梁型材(26)、第二横梁型材(27)和固定型材(25);第一横梁型材(26)和第二横梁型材(27)的两端均固连有固定型材(25);固定型材(25)上的T型槽横向设置;竖直设置的两根导轨安装型材(15)位于第一横梁型材(26)和第二横梁型材(27)的两端;导轨安装型材(15)内侧面上的T型槽与对应位置的固定型材(25)上的T型槽通过螺栓螺母固定;螺栓螺母在导轨安装型材(15)T型槽内能够滑动;两个升降组件分别安装在两根导轨安装型材(15)上;根据升降组件中的滑块(18)需要运动的高度范围,调节导轨安装型材(15)相对于固定型材(25)的高度。

3.根据权利要求1所述的一种超声波测距的自动仿形采茶装置,其特征在于:一组摆臂(21)由两根摆臂组成;采茶机(8)的两端均紧固有横向设置的第二接臂支架(20);两个升降组件内的滑块(18)上均固定有横向设置的第一接臂支架(19);同一组摆臂(21)内的两根摆臂的一端与对应的第一接臂支架(19)的两端分别通过活动铰链(9)铰接;同一组摆臂(21)内的两根摆臂的另一端与对应的第二接臂支架(20)分别通过活动铰链(9)铰接。

4.根据权利要求1所述的一种超声波测距的自动仿形采茶装置,其特征在于:所述的升降组件包括滑动基座、滚珠丝杆(13)和滑块(18);竖直设置的滚珠丝杆(13)支承在滑动基座上;滑块(18)与滑动基座构成滑动副,且与滚珠丝杆(13)构成螺旋副;滚珠丝杆(13)由伺服电机驱动。

5.根据权利要求4所述的一种超声波测距的自动仿形采茶装置,其特征在于:所述的滑动基座包括直线导轨(14)、导轨安装型材(15)、第一滚珠丝杠支撑座(16)和第二滚珠丝杠支撑座(17);直线导轨(14)平行地布置在导轨安装型材(15)上;导轨安装型材(15)两端分别安装有第一滚珠丝杠支撑座(16)和第二滚珠丝杠支撑座(17)。

6.根据权利要求4所述的一种超声波测距的自动仿形采茶装置,其特征在于:所述滑动基座侧面的顶部固定有接近开关安装板(24);接近开关安装板(24)上安装有接近开关(11);接近开关(11)与滑块(18)沿着竖直方向位置对应。

7.根据权利要求1所述的一种超声波测距的自动仿形采茶装置,其特征在于:所述的移动平台(100)包括移动平台机架(1)、车轮(2)、驱动电机(3)、电机护罩(4)和平台托板(6);

移动平台机架(1)两侧均转动连接有车轮(2);各车轮(2)均由驱动电机(3)驱动;驱动电机(3)外侧安装有电机护罩(4);平台托板(6)安装在移动平台机架(1)的顶部。

8.根据权利要求7所述的一种超声波测距的自动仿形采茶装置,其特征在于:还包括平台控制柜(5)和仿形采茶单元控制柜(7);所述的仿形采茶单元控制柜(7)和平台控制柜(5)均安装在平台托板(6)上;平台控制柜(5)内的控制器与各驱动电机(3)连接;仿形采茶单元控制柜(7)内的控制器与各采茶机和升降组件内的动力元件连接。

9.根据权利要求1所述的一种超声波测距的自动仿形采茶装置的采茶方法,其特征在于:步骤一、将移动平台(100)移动到一垄茶树的端部,使得三组仿形采茶单元与茶树上方的中部、两侧分别位置对应;移动平台(100)行进到位于两侧的仿形采茶单元与一垄茶树的端部对齐的状态;位于两侧的仿形采茶单元内的升降组件内的滑块均下降,使得位于两侧的仿形采茶单元内采茶机降低高度到靠近且不接触茶树的状态;

步骤二、位于两侧的仿形采茶单元内的超声波传感器分别检测自身到茶树的距离L;若一个超声波传感器检测到的距离L>N‑P+r,则该超声波传感器对应一侧的升降组件内的滑块降低,使得该超声波传感器对应的采茶机端部降低,以避免无法割到茶叶;若一个超声波传感器检测到的距离L<N‑P‑r,则该超声波传感器对应一侧的升降组件内的滑块升高,使得该超声波传感器对应的采茶机端部升高,以避免切割过深;从而使得位于两侧的仿形采茶单元内所有的超声波传感器检测到的距离L均保持在N‑P‑r~N‑P+r的范围内;此时,位于两侧的仿形采茶单元内的采茶机均向内倾斜,实现对茶树两侧的仿形;

步骤三、移动平台(100)沿着茶垄行进,当位于中间的仿形采茶单元内的采茶机到达茶树的端部的正上方时;该仿形采茶单元内的两个升降组件的滑块向下移动,且位于中间的仿形采茶单元内的两个超声波传感器分别检测自身到茶树的距离L;直到位于中间的仿形采茶单元内两个超声波传感器检测到的距离L均保持在N‑P‑r~N‑P+r的范围内;

步骤四、移动平台(100)沿着茶垄继续行进,三个仿形采茶单元内的采茶机持续对茶树的顶部、两侧进行茶叶切割;三个仿形采茶单元内的各超声波传感器均动态监测自身到茶树的距离;各升降组件内的滑块根据各超声波传感器监测到的距离值动态升降,使得所有超声波传感器检测到的距离值均保持在N‑P‑r~N‑P+r的范围内。