作品展示

茶叶在加工中会产生大量杂质，目前名优茶精制生产线只能达到80%的除杂率，名优茶精制最后环节仍需要人工除杂。为了提高名优茶除杂准确率及效率，设计出一款基于可变负压装置的名优茶杂质挑拣机器人。建立了杂质重量预测及尺寸计算模型，并设计了一款负压口大小可变、负压压力可变的负压气吸装置，可根据杂质的尺寸及重量实时调节负压口及负压压力大小，在实现精准除杂的同时降低了优质茶叶被吸走量。同时，通过Simscape Multibody Link建立运动学仿真模型，并建立机械臂运动空间反解、茶叶杂质运动跟踪、机械臂S曲线速度优化、机械臂运行时间求解、及机械臂末端执行器3阶Bezier轨迹规划等一系列模型。单个杂质除杂时间平均为1.2s，实现了名优茶杂质的精准、高效剔除。

设计了负压口直径、压力可调的负压气吸装置。建立杂质重量预测及尺寸计算模型，根据杂质的尺寸及重量实时调节负压口直径及负压力大小，除杂的同时降低了茶叶吸走量。使用Yolov5识别的杂质，杂质平均识别准确率在90%以上。建立了机械臂运动空间反解、茶叶杂质运动跟踪、机械臂S曲线速度优化、机械臂运行时间求解、及机械臂末端执行器3阶Bezier轨迹规划等一系列模型。实现在传送带运动下，单个杂质除杂时间平均为1.2s。

关键技术： （1）可变负压装置结构设计，以及负压口直径与负压力大小与杂质尺寸及重量匹配模型的建立。在最小的负压口直径及最小的负压力下，将杂质吸走，减少优质茶被吸走的数量。 （2）根据Yolov5建立多种类杂质识别模型。根据不种类杂质的形态学特征，建立不同种类的杂质预测模型，实现负压力与杂质重力精准匹配。 （3）本机器人建立了、杂质连续定位跟踪模型、S曲线优化下机械臂电机运行时间模型、杂质挑拣3阶贝塞尔曲线轨迹模型。实现杂质精准定位及连续化挑拣。

茶叶在加工中会产生大量杂质，目前名优茶精制生产线只能达到80%的除杂率。因此，名优茶精制最后环节仍需要人工除杂。但人工除杂存在精度低，劳动强度大，效率低的问题。目前市面上用于替代人工挑拣名优茶杂质的装备较少。本系统将深度学习结合高速Delta机械臂及可调负压装置实现了茶叶杂质高速、高精度挑拣。本装备的设计对于名优茶高效生产有着助推作用，为同类对品控要求较高的特色经济作物生产杂质剔除提供了新思路。