双工位采茶机器人结构设计文献综述

 2022-07-17 04:07

双工位采茶机器人结构设计ensp;

摘要:采茶机器人可以实现茶叶的的机械化拆摘,不仅能够节省茶园采茶工的数量,而且可以有效地减轻采茶工的工作强度,大幅度地提高了茶园茶叶采摘效率,降低生产成本,提高综合经济效益。本次设计的双工位采茶机器人的整个设计过程主要包括采茶机器人的总体方案设计、控制系统以及传动系统等设计,最终设计的采茶机器人从茶树顶梢采收新嫩茶叶的作物收获机械。

关键词:采茶机器人;智能化;双工位;履带式

1.引言

采茶机是从茶树顶梢采收新嫩茶叶的作物收获机械。根据采摘的方法不同可以分为选择性采茶机和非选择性采茶机两类。选择性采茶机有折断式和摩擦式等类型。折断式采茶机是利用弯曲折断的原理,采下鲜嫩的茶叶而保留粗老的枝条;后摩擦式采茶机则是用一对弹性摘指夹住茶叶,依靠摘指和茶叶之间的静摩擦力,摘下新叶并保留老叶和幼芽。因为生产的效率过低且对茶园作业条件的要求较高的原因,选择性采茶机没有获得大量推广。非选择性采茶机又称为剪切式采茶机,利用剪切原理采摘茶叶。因为其结构简单,使用较方便所以得到了大力的推广。非选择性采茶机的主要类型有往复切割式采茶机、钩刀切割式采茶机、螺旋滚切式采茶机等[1]

当今国内外普遍采用的采茶机都是针对大宗茶生产时采摘茶树鲜叶用的,它的基本原理是通过机械动力带动刀片的运动,快速的剪切并收集茶树的芽叶。从而实现采摘茶叶的目的。我国是茶叶生产大国.每年的茶叶产量超过1Mt.居世 界首位 。茶叶生产中的鲜叶采摘环节一直存在劳动强度大、工作效率低下等问题,特别是名优茶、精品茶、特贡茶等名贵茶系的采摘一直以传统纯手工作业为主[2]。归其原因。名优茶系采摘要求太高,多为全芽、一芽一叶、一芽两叶等采摘方式.传统仿形采茶机或便携式茶园修剪机等.采摘破碎率高、茶叶品相差,无法满足其性能指标.只适应夏茶、秋茶等低档茶叶收获。随着生活水平的提高.农村劳动力不足,茶园收获季节出现劳动力短缺、用工荒等现象较为严重。目前.现有国产或进口的采茶机无法对全芽、一芽一叶、一芽两叶等进行采摘,因而采茶已成为制约茶产业生产和可持续发展的最大制约因素[3]

2.采茶机器人发展历史、国内外研究现状

2.1国外研究现状

国外对采茶机器人的研制工作起步比较早。大约在1910年左右,日本就开始研究采茶、修剪器械。最初是采用大剪刀进行采茶和茶树修剪,并有多种型式,1915年大剪刀获得专利,到1920年已基本普及使用[4]。1955年,日本开始研究小型动力采茶机、修剪机。1956年日本奈良首先完成了一台机动背负式小型动力采茶机,此后有多种形式的单人动力采茶机投入商用。在1970年之前日本的单人动力采茶机以往复切割式为主,1970年之后大力发展螺旋滚刀式,同时水平圆盘刀式也重新出现。197O年左右,日本又发明了双人抬式采茶机,切割器多为往复切割刀片,分机动和电动两种。机动以0.6-1.12kw的小型汽油机为动力,背负在身上;电动又有发电机组供电和蓄电池组供电两种,使用时大多放置在地上,这样可以减轻操作手的劳动强度[5]。日本从1962年开始还进行了大型采茶机的研究。到1976年,大型自走式、乘坐式采茶机投入开始使用,较好的机型有露岛Ⅲ型采茶机、茶试二号拖拉机装载采茶机和克罗拉采茶机。它们都采用切割式采摘机头,跨在茶行上工作,集叶采取吹风式或吸风式,拖拉机6.7-22.4kw。其中,克罗拉采茶机是一种履带式自走底盘,行走性能好,采摘面整齐良好,集叶损失少,回转半径小而易于掉头。从70年代末开始,日本也着手折断式采摘原理的研究,三重大学提出了与前苏联不同的旋转折断式采摘器的设计。日本还先后试制了压折式采茶机、夹采式采茶机、选择式采茶机等,但都没有应用到实际生产中。

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