CN117678423B - 一种自走式大宗茶采茶机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采茶机技术领域，具体涉及一种自走式大宗茶采茶机及其控制方法，采茶机包括：移动部，用于驱动自走式大宗茶采茶机进行移动；载物平台，其设置于移动部上；采摘部，其设置于载物平台上用于采摘大宗茶；控制部，其设置于载物平台上用于控制自走式大宗茶采茶机的运行。本发明提供的自走式大宗茶采茶机可实现单人操作，即可智能化、自动化大宗茶采摘作业，相比于现有单、双人采茶机，人工需求量大、劳动强度高等现状，大大降低了人工需求量和劳动强度，同时，提高了茶青收储量，实现了大宗茶高效采摘、收储作业。

Description

一种自走式大宗茶采茶机及其控制方法

技术领域

本发明涉及采茶机技术领域，具体而言，涉及一种自走式大宗茶采茶机及其控制方法。

背景技术

现有单、双人采茶机作业时，采茶机需要由人工背负或两人共同抬起，导致劳动强度较高，人工需求量较大。同时，由于操作主要依赖于人工，采摘质量容易受到人为因素的影响，难以保证一致性和高质量的采茶。

同时，自走式采茶机多为跨行式行走，在坡度较大或丘陵山区的茶园中适应性较差，甚至根本无法进入作业，限制了机器在不同地形和环境条件下的实际应用，使其在特定地区的茶叶生产中存在适应性不足的问题，因此现有茶叶采摘作业中存在的人工需求量大、劳动强度高，作业效率低、机具适应性差、作业质量参差不齐等问题。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种自走式大宗茶采茶机及其控制方法，主要是为了解决如何提供一种人工依赖程度低、适应性强、作业效率高的采茶机及其控制方法的问题。

一个方面，本发明提出了一种自走式大宗茶采茶机，包括：

移动部，用于驱动所述自走式大宗茶采茶机进行移动；

载物平台，其设置于所述移动部上；

采摘部，其设置于所述载物平台上用于采摘大宗茶；

控制部，其设置于所述载物平台上用于控制所述自走式大宗茶采茶机的运行。

在本申请的一些实施例中，所述移动部包括：

增程器和窄型履带行走底盘；

所述窄型履带行走底盘与所述增程器的驱动端相连接，所述增程器用于驱动所述窄型履带行走底盘移动。

在本申请的一些实施例中，所述采摘部包括：

丝杆模组安装座；

丝杆模组，其设置于所述丝杆模组安装座上；

采摘头底座，其与所述丝杆模组滑动连接，所述丝杆模组用于驱动所述采摘头底座沿所述丝杆模组方向进行上下滑动；

采摘头连接座，其一端与所述采摘头底座相连接；

电动推杆，其一端与所述采摘头连接座的另一端相连接；

电驱后封闭式采摘头，其与所述电动推杆的另一端相连接；

采摘头驱动电机，其与所述电动推杆相连接，所述采摘头驱动电机用于驱动所述电动推杆；

进料管，其一端与所述电驱后封闭式采摘头相连接；

茶青收集箱，其与所述进料管的另一端相连接；

称重传感器，其设置于所述茶青收集箱内的底部；

高压风机，其与所述茶青收集箱相连接。

接触式蓬面压力信号采集装置，其设置于所述电驱后封闭式采摘头上；

其中，所述接触式蓬面压力信号采集装置包括内侧接触式蓬面压力传感器、外侧接触式蓬面压力传感器和中部接触式蓬面压力传感器。

另一个方面，本发明提出了一种自走式大宗茶采茶机控制方法，该方法包括：

通过控制台控制所述自走式大宗茶采茶机移动至采茶作业区；

将电驱后封闭式采摘头内侧边缘与茶蓬面边线对齐；

通过所述控制台预设第一茶青采摘高度和所述自走式大宗茶采茶机的初始移动速度后开始采茶作业；

当开始采茶作业后，通过控制台获取所述自走式大宗茶采茶机的运行数据，并根据所述运行数据控制所述自走式大宗茶采茶机。

在本申请的一些实施例中，在通过控制台控制所述自走式大宗茶采茶机移动至采茶作业区时，包括：

获取所述控制台的蓄电池的第一实时电量；

当所述第一实时电量小于等于20％时，所述控制台控制自动开启增程器；

当所述第一实时电量大于20％且小于等于40％时，所述控制台提示是否开启增程器；

当所述第一实时电量等于100％时，所述控制台控制自动关闭增程器。

在本申请的一些实施例中，所述运行数据时，包括：

所述自走式大宗茶采茶机的实际移动速度；

接触式蓬面压力信号采集装置采集的内侧接触式蓬面实时压力、外侧接触式蓬面实时压力和中部接触式蓬面实时压力；

称重传感器采集的茶青实时重量。

在本申请的一些实施例中，在根据所述运行数据控制所述自走式大宗茶采茶机时，包括：

根据所述自走式大宗茶采茶机的实际移动速度和所述第一茶青采摘高度确定采摘头驱动电机的第一转速和高压风机的第二转速；

所述第一转速的计算公式如下：

；

所述第二转速的计算公式如下：

；

其中，n₁为第一转速；N₁为所述采摘头驱动电机的最大转速；n₂为第二转速；N₂为所述高压风机的最大转速；V为所述自走式大宗茶采茶机的实际移动速度；H为所述第一茶青采摘高度。

在本申请的一些实施例中，在根据所述运行数据控制所述自走式大宗茶采茶机时，还包括：

根据所述接触式蓬面压力信号采集装置采集的内侧接触式蓬面实时压力、外侧接触式蓬面实时压力和中部接触式蓬面实时压力控制丝杆模组和电动推杆的运行；

预先设定所述第一茶青采摘高度的茶蓬面压力为F，预先设定内侧接触式蓬面实时压力为F₁，预先设定外侧接触式蓬面实时压力为F₃，预先设定中部接触式蓬面实时压力为F₂；

当F₂＜0.95F时，所述控制台控制所述丝杆模组向下运动；

当F2＞1.05F时，所述控制台控制所述丝杆模组向上运动；

当0.95F≤F2≤1.05F时，所述控制台控制所述丝杆模组停止运动并自锁；

当时，所述控制台控制所述电动推杆收回；

当时，所述控制台控制所述电动推杆伸出；

当时，所述控制台控制所述电动推杆停止运动并自锁。

在本申请的一些实施例中，在根据所述运行数据控制所述自走式大宗茶采茶机时，还包括：

根据所述茶青实时重量确定是否控制所述自走式大宗茶采茶机停止移动；

预先设定茶青重量最高阈值；

当所述茶青实时重量大于等于所述茶青重量最高阈值时，所述控制台控制所述自走式大宗茶采茶机停止移动；

当所述茶青实时重量小于所述茶青重量最高阈值时，所述控制台控制所述自走式大宗茶采茶机继续移动。

与现有技术相比，本发明存在以下有益效果：本发明提供的自走式大宗茶采茶机可实现单人操作，即可智能化、自动化大宗茶采摘作业，相比于现有单、双人采茶机，人工需求量大、劳动强度高等现状，大大降低了人工需求量和劳动强度。与跨行自走式大宗茶采茶机不同，本方案采用单行行走方式，进一步拓展了机器的应用场景。而且在高压风机的负压作用下，茶青在被电驱后封闭式采摘头的割刀割断的瞬间迅速被吸入收集箱内，提高了茶青收储量，实现了大宗茶高效采摘、收储作业。

进一步地，本实施例中的自走式大宗茶采茶机控制方法只需预先设定好第一茶青采摘高度和自走式大宗茶采茶机的初始移动速度后，启动自走式大宗茶采茶机前进即可进行采摘作业，通过控制台控制丝杆模组和电动推杆的运行，实时调整电驱后封闭式采摘头与茶蓬面的贴合高度与角度，实现电驱后封闭式采摘头对整个茶蓬面的均匀贴合，避免了茶蓬面及地面的高低起伏对茶青采摘高度的影响，保证了茶青采摘高度的一致性，通过调控高压风机与电驱后封闭式采摘头的电机转速，提高了自走式大宗茶采茶机的电能利用率，通过茶青实时重量与茶青重量最高阈值控制自走式大宗茶采茶机的移动，以确定是否进行采摘作业。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种自走式大宗茶采茶机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种自走式大宗茶采茶机控制方法的流程图。

图中：1、增程器；2、电驱后封闭式采摘头；3、接触式蓬面压力信号采集装置；4、窄型履带行走底盘；5、茶青收集箱；6、载物平台；7、丝杆模组安装座；8、高压风机；9、丝杆模组；10、采摘头底座；11、采摘头连接座；12、电动推杆；13、采摘头驱动电机；14、进料管；15、控制部。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1所示，本实施例提供了一种自走式大宗茶采茶机，包括：

移动部，用于驱动所述自走式大宗茶采茶机进行移动；

载物平台6，其设置于所述移动部上；

采摘部，其设置于所述载物平台6上用于采摘大宗茶；

控制部，其设置于所述载物平台6上用于控制所述自走式大宗茶采茶机的运行。

在本申请的一些实施例中，所述移动部包括：

增程器1和窄型履带行走底盘4；

所述窄型履带行走底盘4与所述增程器1的驱动端相连接，所述增程器1用于驱动所述窄型履带行走底盘4移动。

在本申请的一些实施例中，所述采摘部包括：

丝杆模组安装座7；

丝杆模组9，其设置于所述丝杆模组安装座7上；

采摘头底座10，其与所述丝杆模组9滑动连接，所述丝杆模组9用于驱动所述采摘头底座10沿所述丝杆模组9方向进行上下滑动；

采摘头连接座11，其一端与所述采摘头底座10相连接；

电动推杆12，其一端与所述采摘头连接座11的另一端相连接；

电驱后封闭式采摘头2，其与所述电动推杆12的另一端相连接；

采摘头驱动电机13，其与所述电动推杆12相连接，所述采摘头驱动电机13用于驱动所述电动推杆12；

进料管14，其一端与所述电驱后封闭式采摘头2相连接；

茶青收集箱5，其与所述进料管14的另一端相连接；

称重传感器，其设置于所述茶青收集箱5内的底部；

高压风机8，其与所述茶青收集箱5相连接。

接触式蓬面压力信号采集装置3，其设置于所述电驱后封闭式采摘头2上；

其中，所述接触式蓬面压力信号采集装置3包括内侧接触式蓬面压力传感器、外侧接触式蓬面压力传感器和中部接触式蓬面压力传感器。

可以理解的是，本实施例中通过移动部用于驱动机器进行移动，通过载物平台6设置于移动部上，用于支持和承载其他部件，如采摘部和控制部，通过采摘部用于采摘大宗茶，通过控制部设置于载物平台上，用于控制自走式采茶机的运行。

参阅图2所示，另一个方面，本发明提出了一种自走式大宗茶采茶机控制方法，该方法包括：

S101：通过控制台控制所述自走式大宗茶采茶机移动至采茶作业区；

S102：将电驱后封闭式采摘头内侧边缘与茶蓬面边线对齐；

S103：通过所述控制台预设第一茶青采摘高度和所述自走式大宗茶采茶机的初始移动速度后开始采茶作业；

S104：当开始采茶作业后，通过控制台获取所述自走式大宗茶采茶机的运行数据，并根据所述运行数据控制所述自走式大宗茶采茶机。

可以理解的是，本实施例中通过控制台将自走式大宗茶采茶机移动至采茶作业区，并将电驱后封闭式采摘头的内侧边缘与茶蓬面的边线对齐，确保采摘头准确地定位在茶树上，以便有效地进行采茶操作，通过控制台预设第一茶青采摘高度和自走式大宗茶采茶机的初始移动速度，第一茶青采摘高度和初始移动速度是根据茶园的具体情况和需求进行具体设置的，开始采茶作业后，通过控制台获取自走式大宗茶采茶机的运行数据，通过控制台根据实时获取的运行数据对自走式大宗茶采茶机进行实时控制，以优化采茶效果。

在本申请的一些实施例中，在通过控制台控制所述自走式大宗茶采茶机移动至采茶作业区时，包括：

获取所述控制台的蓄电池的第一实时电量；

当所述第一实时电量小于等于20％时，所述控制台控制自动开启增程器；

当所述第一实时电量大于20％且小于等于40％时，所述控制台提示是否开启增程器；

当所述第一实时电量等于100％时，所述控制台控制自动关闭增程器。

可以理解的是，本实施例中通过获取第一实时电量，第一实时电量，即当前电池的电量水平，当第一实时电量小于等于20％，因为电池电量较低，需要通过增程器来提供额外的动力以确保机器的正常运行，控制台会自动启动增程器；当电量在20％到40％之间时，控制台会提示操作人员是否要手动开启增程器，可以让操作人员根据实际情况决定是否需要额外的动力支持；当电池电量达到100％时，控制台会自动关闭增程器，避免浪费能源。

在本申请的一些实施例中，所述运行数据时，包括：

所述自走式大宗茶采茶机的实际移动速度；

接触式蓬面压力信号采集装置采集的内侧接触式蓬面实时压力、外侧接触式蓬面实时压力和中部接触式蓬面实时压力；

称重传感器采集的茶青实时重量。

在本申请的一些实施例中，在根据所述运行数据控制所述自走式大宗茶采茶机时，包括：

根据所述自走式大宗茶采茶机的实际移动速度和所述第一茶青采摘高度确定采摘头驱动电机的第一转速和高压风机的第二转速；

所述第一转速的计算公式如下：

；

所述第二转速的计算公式如下：

；

其中，n₁为第一转速；N₁为所述采摘头驱动电机的最大转速；n₂为第二转速；N₂为所述高压风机的最大转速；V为所述自走式大宗茶采茶机的实际移动速度；H为所述第一茶青采摘高度。

可以理解的是，本实施例中通过根据实际移动速度和第一茶青采摘高度确定采摘头驱动电机的第一转速和高压风机的第二转速，以根据移动速度和采摘高度动态调整采摘头驱动电机和高压风机的转速，实现更有效的茶叶采摘操作，提高机器的适应性，使其能够根据不同的操作条件。

在本申请的一些实施例中，在根据所述运行数据控制所述自走式大宗茶采茶机时，还包括：

根据所述接触式蓬面压力信号采集装置采集的内侧接触式蓬面实时压力、外侧接触式蓬面实时压力和中部接触式蓬面实时压力控制丝杆模组和电动推杆的运行；

预先设定所述第一茶青采摘高度的茶蓬面压力为F，预先设定内侧接触式蓬面实时压力为F₁，预先设定外侧接触式蓬面实时压力为F₃，预先设定中部接触式蓬面实时压力为F₂；

当F₂＜0.95F时，所述控制台控制所述丝杆模组向下运动；

当F2＞1.05F时，所述控制台控制所述丝杆模组向上运动；

当0.95F≤F2≤1.05F时，所述控制台控制所述丝杆模组停止运动并自锁；

当时，所述控制台控制所述电动推杆收回；

当时，所述控制台控制所述电动推杆伸出；

当时，所述控制台控制所述电动推杆停止运动并自锁。

可以理解的是，本实施例中通过根据实时接触式蓬面压力调整丝杆模组和电动推杆的位置，以确保采摘头与茶树的接触力在预定范围内，有助于优化采茶操作，保障采摘的准确性和茶树的健康。

在本申请的一些实施例中，在根据所述运行数据控制所述自走式大宗茶采茶机时，还包括：

根据所述茶青实时重量确定是否控制所述自走式大宗茶采茶机停止移动；

预先设定茶青重量最高阈值；

当所述茶青实时重量大于等于所述茶青重量最高阈值时，所述控制台控制所述自走式大宗茶采茶机停止移动；

当所述茶青实时重量小于所述茶青重量最高阈值时，所述控制台控制所述自走式大宗茶采茶机继续移动。

可以理解的是，本实施例中通过称重传感器采集的数据，获取茶青的实时重量，预先设定茶青重量最高阈值，作为停止移动的条件，当茶青实时重量大于等于预设的茶青重量最高阈值时，控制台采取措施停止自走式大宗茶采茶机的移动，当茶青实时重量小于预设的茶青重量最高阈值时，控制台控制自走式大宗茶采茶机继续移动，确保在茶青重量达到一定水平时，停止移动，以避免对采摘到的茶青进行过度压迫或损害，有助于保护茶叶的品质，避免机器对茶树和采摘到的茶青造成不必要的损害。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自走式大宗茶采茶机，其特征在于，包括：

移动部，用于驱动所述自走式大宗茶采茶机进行移动；

载物平台，其设置于所述移动部上；

采摘部，其设置于所述载物平台上用于采摘大宗茶；

控制部，其设置于所述载物平台上用于控制所述自走式大宗茶采茶机的运行；

所述采摘部包括：

丝杆模组安装座；

丝杆模组，其设置于所述丝杆模组安装座上；

采摘头底座，其与所述丝杆模组滑动连接，所述丝杆模组用于驱动所述采摘头底座沿所述丝杆模组方向进行上下滑动；

采摘头连接座，其一端与所述采摘头底座相连接；

电动推杆，其一端与所述采摘头连接座的另一端相连接；

电驱后封闭式采摘头，其与所述电动推杆的另一端相连接；

采摘头驱动电机，其与所述电动推杆相连接，所述采摘头驱动电机用于驱动所述电动推杆；

进料管，其一端与所述电驱后封闭式采摘头相连接；

茶青收集箱，其与所述进料管的另一端相连接；

称重传感器，其设置于所述茶青收集箱内的底部；

高压风机，其与所述茶青收集箱相连接；

接触式蓬面压力信号采集装置，其设置于所述电驱后封闭式采摘头上；

其中，所述接触式蓬面压力信号采集装置包括内侧接触式蓬面压力传感器、外侧接触式蓬面压力传感器和中部接触式蓬面压力传感器；

所述自走式大宗茶采茶机的控制方法包括：

通过控制台控制所述自走式大宗茶采茶机移动至采茶作业区；

将电驱后封闭式采摘头内侧边缘与茶蓬面边线对齐；

通过所述控制台预设第一茶青采摘高度和所述自走式大宗茶采茶机的初始移动速度后开始采茶作业；

当开始采茶作业后，通过控制台获取所述自走式大宗茶采茶机的运行数据，并根据所述运行数据控制所述自走式大宗茶采茶机；

所述运行数据包括：

所述自走式大宗茶采茶机的实际移动速度；

接触式蓬面压力信号采集装置采集的内侧接触式蓬面实时压力、外侧接触式蓬面实时压力和中部接触式蓬面实时压力；

称重传感器采集的茶青实时重量；

在根据所述运行数据控制所述自走式大宗茶采茶机时，包括：

根据所述接触式蓬面压力信号采集装置采集的内侧接触式蓬面实时压力、外侧接触式蓬面实时压力和中部接触式蓬面实时压力控制丝杆模组和电动推杆的运行；

预先设定所述第一茶青采摘高度的茶蓬面压力为F，预先设定内侧接触式蓬面实时压力为F1，预先设定外侧接触式蓬面实时压力为F3，预先设定中部接触式蓬面实时压力为F2；

当F2＜0.95F时，所述控制台控制所述丝杆模组向下运动；

当F2＞1.05F时，所述控制台控制所述丝杆模组向上运动；

当0.95F≤F2≤1.05F时，所述控制台控制所述丝杆模组停止运动并自锁；

当时，所述控制台控制所述电动推杆收回；

当时，所述控制台控制所述电动推杆伸出；

当时，所述控制台控制所述电动推杆停止运动并自锁。

2.根据权利要求1所述的自走式大宗茶采茶机，其特征在于，所述移动部包括：

增程器和窄型履带行走底盘；

所述窄型履带行走底盘与所述增程器的驱动端相连接，所述增程器用于驱动所述窄型履带行走底盘移动。

3.根据权利要求2所述的自走式大宗茶采茶机，其特征在于，在通过控制台控制所述自走式大宗茶采茶机移动至采茶作业区时，包括：

获取所述控制台的蓄电池的第一实时电量；

当所述第一实时电量小于等于20％时，所述控制台控制自动开启增程器；

当所述第一实时电量大于20％且小于等于40％时，所述控制台提示是否开启增程器；

当所述第一实时电量等于100％时，所述控制台控制自动关闭增程器。

4.根据权利要求3所述的自走式大宗茶采茶机，其特征在于，在根据所述运行数据控制所述自走式大宗茶采茶机时，还包括：

根据所述茶青实时重量确定是否控制所述自走式大宗茶采茶机停止移动；

预先设定茶青重量最高阈值；

当所述茶青实时重量大于等于所述茶青重量最高阈值时，所述控制台控制所述自走式大宗茶采茶机停止移动；

当所述茶青实时重量小于所述茶青重量最高阈值时，所述控制台控制所述自走式大宗茶采茶机继续移动。