專利名稱：大蒜直立播種裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種大蒜播種機械，具體屬于一種大蒜直立播種裝置。
背景技術：
現(xiàn)代醫(yī)學研究證實，大蒜集100多種藥用和保健成分于一身，其中幾十種成分都有單獨的抗癌作用，我國是全球最主要的大蒜生產(chǎn)國、消費國、出口國和最大生產(chǎn)國，大蒜的種植極為普遍。大蒜播種時鱗芽朝向?qū)Υ笏馍L發(fā)育影響巨大。研究表明:播種時鱗芽朝向?qū)Υ笏庵仓甑纳L有很大的影響，鱗芽朝下和朝向水平時，發(fā)芽葉出土緩慢而且細弱，大蒜植株較矮，葉面積小，光合作用就弱，不利于大蒜種粒的成長，鱗芽如果朝上，收獲的蒜頭就比較重，體積也大，鱗芽朝向水平或者朝下，收獲的蒜頭重量較小，體積也小，大蒜地下部分生長姿態(tài)與播種時蒜種的姿態(tài)一致。鱗芽朝向水平或者朝下，蒜頭在地下呈平躺或倒立狀。大蒜外形不規(guī)則，要保證大蒜生長發(fā)育良好就要在種植的過程中保持直立，這主要依靠人工栽種，生產(chǎn)效率低，浪費大量的人力物力，不適合現(xiàn)代化的大面積播種，因此，迫切需要開發(fā)智能程度高的達到直立播種要求的大蒜播種機。目前，市場上的大蒜播種機無法模仿人手直立播種大蒜，播種出來的大蒜種粒有平躺的也有鱗芽朝下的，這對大蒜的播種質(zhì)量和大蒜的產(chǎn)量都會產(chǎn)生極大的不良影響，無法實現(xiàn)大面積的精密直立播種作業(yè)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的:提供一種大蒜直立播種裝置，改變大蒜播種機不能精確直立播種大蒜種粒的設 計，使大蒜的播種擺脫人工操作，節(jié)省大量的人力物力，使大蒜的播種不再成為廣大種植戶的負擔，符合現(xiàn)代種植要求，顯著提高廣大種植戶的積極性，大面積的提高大蒜的品質(zhì)和產(chǎn)量，以滿足廣大種植戶的需要以及食用者對大蒜品質(zhì)的需求，促進農(nóng)業(yè)的發(fā)展。本實用新型的技術方案是:一種大蒜直立播種裝置，包括由盛裝大蒜的V形槽，V形槽主控機箱，二維電機，機械手轉(zhuǎn)動關節(jié)，各種壓力、位置傳感器，抓取大蒜的機械手，封土電機；所述的盛裝大蒜的V形槽用來盛裝大蒜，以利于機械手抓??；所述的主控機箱內(nèi)有電源、中央處理器、接口電路。本實用新型進一步的技術方案是:一種大蒜直立播種裝置，包括由盛裝大蒜的V形槽，主控機箱，二維電機，機械手轉(zhuǎn)動關節(jié)，各種壓力、位置傳感器，抓取大蒜的機械手，封土電機；所述的盛裝大蒜的V形槽用來盛裝大蒜，以利于機械手抓取；所述的主控機箱內(nèi)有電源、中央處理器、接口電路；所述的二維電機可以帶動垂直機械臂水平移動，并且可以使垂直機械臂上下移動，轉(zhuǎn)動關節(jié)內(nèi)置電機可以使機械手臂做180度的旋轉(zhuǎn)。本實用新型更詳細的技術方案是:一種大蒜直立播種裝置，包括由盛裝大蒜的V形槽，主控機箱，二維電機，機械手轉(zhuǎn)動關節(jié)，各種壓力、位置傳感器，抓取大蒜的機械手，封土電機；所述的盛裝大蒜的V形槽用來盛裝大蒜，以利于機械手抓??；所述的主控機箱內(nèi)有電源、中央處理器、接口電路；所述的二維電機可以帶動垂直機械臂水平移動，并且可以使垂直機械臂上下移動，轉(zhuǎn)動關節(jié)內(nèi)置電機可以使機械手臂做180度的旋轉(zhuǎn)；所述的機械手使用柔性材料制作，具有一定的彈性以便于保護大蒜種粒不被損傷，根據(jù)大蒜的形狀，機械手(14)做成柵網(wǎng)狀，有兩片，成手掌狀，抓取大蒜種粒的時候，機械手移動到V形槽的上方，這個動作由二維步進電機完成，然后機械手張開并下移，直到機械手觸到V形槽，機械手指壓力傳感器把信號回送中央處理器，以此來判斷機械手下降的是否合適，既要碰到V形槽又不能把機械手和V形槽壓破，接下來就要抓取大蒜，在抓取大蒜的時候壓力傳感器回饋壓力信號，這個信號保證機械手不把大蒜弄碎，二維電機帶著整個手臂移出V形槽，轉(zhuǎn)動關節(jié)中的電機使機械手臂轉(zhuǎn)動90度，二維電機使整個手臂下移，當手臂進入播種溝中的時候，轉(zhuǎn)動關節(jié)底部的壓力傳感器一碰到溝底就回送信號給中央處理器，中央處理器就指揮停止下移手臂，然后兩個封土電機轉(zhuǎn)動，完成封土任務后，機械手分開，疏松的土壤會順著指縫把大蒜種粒固定成直立狀態(tài)，這時機械手再移出土壤，大蒜種粒仍舊直立在土壤中，完成播種。本實用新型的優(yōu)點是:1.本實用新型能使大蒜種粒直立播種， 使大蒜播種機的設計更有針對性，根本改變大蒜播種機的性能，使之智能化，符合現(xiàn)代種植要求，顯著提高廣大種植戶的積極性，促進農(nóng)業(yè)的發(fā)展。2.本實用新型模仿人手的功能，賦予設備抓取大蒜種粒并且在掩埋大蒜種粒后機械手再拿開的能力，這保證了大蒜種粒不會傾斜，在大量種植的過程中能提高播種大蒜的質(zhì)量，達到人工播種一樣的效果。3.本實用新型的機械手可以使用很多個，因此大蒜播種機的播種速度可以很高。以下結合附圖及實施實例對本實用新型作進一步描述:


圖1大蒜種粒與V形槽；圖2抓取大蒜的機械手與控制部件；圖3機械手在V形槽中抓取大蒜；圖4機械手的轉(zhuǎn)動關節(jié)；圖5抓緊大蒜種粒的機械手；圖6大蒜種粒在機械手抓緊的情況下處于直立狀態(tài)；圖7直立播種機械手整體結構；圖8機械手的位置與大蒜種粒根部和鱗芽位置；圖9大蒜種粒封土不意圖；
圖10大蒜直立播種機械電路結構框圖；
圖11壓力傳感器與接口電路；
圖12機械手A、B、C位置傳感器接口電路；
圖13封土電機、機械手開合電機驅(qū)動電路；
圖14機械手手掌狀態(tài)傳感器(兩個手掌的相對位置)；[0029]
圖15 二維步進電機驅(qū)動電路；
圖16電源電路；
圖17電機驅(qū)動電路；圖中:1機械手開合電機；2傳動齒輪箱；3傳感器固定支架；4固定支架；5手掌相對位置傳感器；6磁鐵或者LED ；7彈簧壓力傳感器；8傳動杠桿；9彈簧；10轉(zhuǎn)動軸；11傳動杠桿；12固定支架；13機械手臂A ; 14柵網(wǎng)狀機械手；15機械手指壓力傳感器；16垂直機械臂；17轉(zhuǎn)動關節(jié)；18垂直壓力傳感器；19機械手的傳動箱；20側向壓力傳感器；21V形槽；22主控機箱；23橫臂；24支撐桿；25機械手定位傳感器C ；26 二維電機；27封土器；28LED (手臂定位);29封土器外殼；30封土板；31封土電機；32 土壤。
具體實施方式
如
圖1所示，V形槽寬度是大蒜種粒水平放置時平均長度的1.6倍，進入V形槽的大蒜，由于V形槽的形狀限制，大蒜容易被固定，便于機械手14抓取。如圖2所示，轉(zhuǎn)動軸10有5個，最下面的兩個轉(zhuǎn)動軸是固定的，1，2，4，12是固定的，在機械手開合電機的帶動下，通過齒輪箱的傳動，帶動傳動杠桿11上下移動，機械手的兩個手掌可以分合，力量的大小由彈簧壓力傳感器7感知，抓取大蒜種粒的狀態(tài)由圖5、圖6所示，，機械手14的開合狀態(tài)，開合程度由位置傳感器5提供信息，中央處理器來做判斷。如圖3所示，機械手14在V型槽中抓取大蒜的狀態(tài)。如圖4所示,機械手14的轉(zhuǎn)動關節(jié)，19是轉(zhuǎn)動關節(jié)的傳動箱。如圖5所示，機械手14抓住大蒜時的狀態(tài)。
·[0038]如圖6所示，機械手14抓住大蒜后，轉(zhuǎn)動關節(jié)轉(zhuǎn)動后，大蒜的根部朝下。如圖7所示，機械手14要找到大蒜的位置由二維步進電機26工作實現(xiàn)，機械手14隨著手臂16上移，然后處于如圖8所示的B位置，然后移動到V型槽的上方，機械手定位傳感器25來判斷機械手的位置是否精確，機械手定位傳感器25感知LED28的光線來定位，準確定位后，二維電機26帶著手臂16整體下移，當機械手觸摸到V型槽的時候，觸摸信號由機械手指壓力傳感器15發(fā)出，在機械手下移的過程中抓住大蒜種粒，機械手指壓力高于設定值的時候，二維電機26停轉(zhuǎn)，手臂16停止下移，完成抓取動作，然后二維電機帶動手臂移出V型槽，為栽種作準備。如圖8所示，機械手14與手臂16的相對位置有三種，機械手14在B位置時是抓取狀態(tài)，機械手14在A、C位置時是栽種狀態(tài)，根據(jù)大蒜的鱗芽和根部的朝向來確定在A位置或者C位置，當鱗芽朝右的時候,機械手14應該位于C位置，當鱗芽朝左的時候,機械手14應該位于A位置。如圖9所示，在栽種的過程中，機械手臂16下移，當接觸到土壤后，垂直壓力傳感器18就將反饋信號送給中央處理器，中央處理器在接到信號后就指揮封土電機31工作進行封土操作，土壤就會壓到側向壓力傳感器20，側向壓力傳感器20將壓力信號送給中央處理器，表示封土工作完成，中央處理器指揮封土電機停止工作并指揮機械手14微微張開一定的角度，疏松的土壤會順著指縫把大蒜種粒固定成直立狀態(tài)，這時機械手14再移出土壤，大蒜種粒仍舊直立在土壤中，完成播種。
圖10是中央處理器與各部分之間的聯(lián)系示意圖，各種傳感器通過接口電路與中央處理器通訊，中央處理器根據(jù)傳感器送來的信號分析判斷后指揮不同的器件工作，具體過程是，中央處理器將指揮信號送給接口電路，接口電路再控制電機工作。如
圖11所示為壓力傳感器與接口電路，所用的壓力傳感器都是由Rl、R2、R3、R4、RP> RT組成的電橋，能精確的獲得所受的壓力的大小，這就方便機器做到精確動作，電橋?qū)毫π盘査徒oUl放大后，再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送給CPU處理。
圖12為機械手A、B、C位置傳感器與接口電路，此電路分別有三個，電路結構完全相同，R7、R8組成分壓電路，R5組成上分壓電阻、R6是光敏電阻為下分壓電阻，R6、R8上面的電壓在U2中進行比較，比較信號從A送入CPU。
圖13是機械手開合電機的驅(qū)動電路，
圖17是封土電機電路，
圖17中的Ml是封土電機，負責封土操作，CPU送出的信號控制Q2開通或者關斷，這個開關信號通過U3控制Q3導通或者關斷，U3實現(xiàn)電氣隔離，Q3實現(xiàn)對電機的控制，M2是機械手開合電機，負責機械手掌的張開和合攏的操作，
圖13、
圖17中，P、Q分別與CPU相連，P、Q有00，01、10、11四種狀態(tài)，P、Q為01時電機正轉(zhuǎn)，P、Q為10時電機反轉(zhuǎn)，Q4控制U4，Q6控制U5，Q9控制U6，Q11控制U7，U4控制Q5，U5控制Q7，U6控制Q8，U7控制Q10，Q5、Q7、Q8、Q10驅(qū)動電機正向或反向轉(zhuǎn)動，U4、U5、U6、U7、U9實現(xiàn)電氣隔離，U8與U9配合實現(xiàn)過流保護，T連接CPU ；Q2至Qll，U3至U9均工作在開關狀態(tài)。
圖14為機械手手掌狀態(tài)傳感器(兩個手掌的相對位置)，這個傳感器能比較精確的探知兩個手掌的相對位置，然后CPU根據(jù)程序的進程再決定手掌開合電機的轉(zhuǎn)向。上面一排電阻為上分壓電阻，下面一排接地電阻為下分壓電阻，使用光敏電阻或者光敏二極管，下面一排接地電阻上端的電壓信號通過UlO轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)送給CPU，CPU根據(jù)這個數(shù)據(jù)判定兩個手掌的相對位置。
圖15是二維步進電機驅(qū)動電路，能精確的移動機械手抓取大蒜種粒，并移動到準確的位置。CPU根據(jù)程序 運行的需要送數(shù)據(jù)給Ull，Ull驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動。二維步進電機由兩個步進電機組成，一個負責水平運動，一個負責垂直運動，此電路有兩個相同的。
圖16是電源電路結構圖，使用發(fā)電機或者是蓄電池組，輸出24V和±5V電源，±5V由UlO和Ull產(chǎn)生，12V由U12產(chǎn)生，12V、24V供給電機，±5V供給中央處理器。
圖17中，CPU控制Q2，U3實現(xiàn)光電隔離，Q2通過U3控制Q3，Q3控制電機Ml的轉(zhuǎn)動。綜上所述,現(xiàn)將一具體實施例詳述如下。實施例:一種大蒜直立播種裝置，包括由盛裝大蒜的V形槽21，主控機箱22，二維電機26，機械手轉(zhuǎn)動關節(jié)17，垂直壓力傳感器18，側向壓力傳感器20，抓取大蒜的柵網(wǎng)狀機械手14,機械手定位傳感器25,封土電機31 ;所述的盛裝大蒜的V形槽21用來盛裝大蒜，以利于機械手14抓??；所述的主控機箱22內(nèi)有電源、中央處理器、接口電路；所述的二維電機26可以帶動垂直機械臂16水平移動，并且可以使垂直機械臂16上下移動，轉(zhuǎn)動關節(jié)17內(nèi)置電機可以使機械手臂做180度的旋轉(zhuǎn)；所述的機械手14使用柔性材料制作，具有一定的彈性以便于保護大蒜種粒不被損傷，抓取大蒜種粒的時候，機械手14移動到V形槽21的上方，這個動作由二維電機26完成，然后機械手14張開并下移，直到機械手觸到V形槽21，機械手指壓力傳感器15把信號回送中央處理器，以此來判斷機械手14下降的是否合適，既要碰到V形槽又不能把機械手14和V形槽21壓破，接下來就要抓取大蒜，在抓取大蒜的時候壓力傳感器7回饋壓力信號，這個信號保證機械手不把大蒜弄碎，二維電機26帶著整個手臂移出V形槽，轉(zhuǎn)動關節(jié)中的電機使機械手臂轉(zhuǎn)動90度，二維電機26使整個手臂下移，當手臂進入播種溝中的時候，轉(zhuǎn)動關節(jié)底部的壓力傳感器18 —碰到溝底就回送信號給中央處理器，中央處理器就指揮停止下移手臂，然后兩個封土電機31轉(zhuǎn)動，完成封土任務的信號由側向壓力傳感器20發(fā)出，機械手14分開，疏松的土壤會順著指縫把大蒜種粒固定成直立狀態(tài)，這時機械手再移出土壤，大蒜種粒仍丨H直立在土壤中，完成播種。以上僅是本實用新型的具體應用范例，對本實用新型的保護范圍不構成任何限制。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本 實用新型所要求保護的范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種大蒜直立播種裝置，其特征是:包括由盛裝大蒜的V形槽(21)，主控機箱(22)，二維電機(26)，機械手轉(zhuǎn)動關節(jié)(17)，垂直壓力傳感器(18)，側向壓力傳感器(20)，抓取大蒜的柵網(wǎng)狀機械手(14)，機械手定位傳感器(25)，封土電機(31);其特征是:盛裝大蒜的V形槽(21)用來盛裝大蒜，以利于機械手(14)抓??；所述的主控機箱(22)內(nèi)有電源、中央處理器、接口電路；所述的二維電機(26)可以帶動垂直機械臂(16)水平移動，并且可以使垂直機械臂(16)上下移動，轉(zhuǎn)動關節(jié)(17)內(nèi)置電機可以使機械手臂做180度的旋轉(zhuǎn)；所述的機械手(14)使用柔性材料制作，具有一定的彈性以便于保護大蒜種粒不被損傷，機械手定位傳感器(25)固定在(26)的左下位置，位于(23)的下方，當(25)移動到(28)下面的時候，能夠接受(28)的光線；封土電機(31)位于盛裝大蒜的V形槽(21)的下面，當抓取大蒜的柵網(wǎng)狀機械手(14)位于埋種子的地溝里并做好掩埋準備的時候，封土電機完成封土工作。
2.根據(jù)權利要求1所述的大蒜直立播種裝置，其特征是:V形槽寬度是大蒜種粒水平放置時平均長度的1.6倍。
3.根據(jù)權利要求1所述的大蒜直立播種裝置，其特征是:根據(jù)大蒜的形狀，機械手(14)做成柵網(wǎng)狀，有兩片，成手掌狀。
4.根據(jù)權利要求1所述的大蒜直立播種裝置，其特征是:所述的二維步進電機(26)由(PU發(fā)出信號給Ull，Ull再去驅(qū)動二維步進電機，二維步進電機(26)是兩個步進電機的組合，可以水平、垂直兩個方向移動。
5.根據(jù)權利要求1所述的大蒜直立播種裝置，其特征是:機械手(14)與手臂(16)的相對位置有三種，機械手(14)在B位置時是抓取狀態(tài),機械手(14)在A、C位置時是栽種狀態(tài)，根據(jù)大蒜的鱗芽和根部的朝向來確定在A位置或者C位置，當鱗芽朝右的時候，機械手(14)應該位于C位置，當鱗芽朝左的時候，機械手(14)應該位于A位置。
6.根據(jù)權利要求1所述的大蒜直立播種裝置，其特征是:所用的壓力傳感器都是由R1、R2、R3、R4、RP、RT組成的電橋，電橋連接Ul，Ul再與A/D轉(zhuǎn)換器連接，A/D轉(zhuǎn)換器再與CPU連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的大蒜直立播種裝置，其特征是:機械手手掌狀態(tài)傳感器(兩個手掌的相對位置)，這個傳感器能精確的探知兩個手掌的相對位置，然后CPU根據(jù)程序的進程再決定手掌開合電機的轉(zhuǎn)向，傳感器有兩排電阻，上面一排電阻為上分壓電阻，下面一排接地電阻為下分壓電阻，使用光敏電阻或者光敏二極管，下面一排接地電阻上端與UlO連接，UlO再與CPU連接。
8.根據(jù)權利要求1所述的大蒜直立播種裝置，其特征是:封土電機M1，負責封土操作，CPU送出的信號控制Q2開通或者關斷，這個開關信號通過U3控制Q3導通或者關斷，U3實現(xiàn)電氣隔離，Q3實現(xiàn)對電機的控制，M2是機械手開合電機，負責機械手掌的張開和合攏的操作，P、Q分別與CPU相連，P、Q有00，01、10、11四種狀態(tài)，P、Q為01時電機正轉(zhuǎn)，P、Q為10時電機反轉(zhuǎn)，Q4控制U4，Q6控制U5，Q9控制U6，Qll控制U7，U4控制Q5，U5控制Q7, U6控制Q8, U7控制Q10, Q5、Q7、Q8、QlO驅(qū)動電機正向或反向轉(zhuǎn)動，U4、U5、U6、U7、U9實現(xiàn)電氣隔離， U8與U9配合實現(xiàn)過流保護，T連接CPU ； Q2至Q11，U3至U9均工作在開關狀態(tài)。
專利摘要一種大蒜直立播種裝置，包括由盛裝大蒜的V形槽21，主控機箱22，二維電機26，機械手轉(zhuǎn)動關節(jié)17，垂直壓力傳感器18，側向壓力傳感器20，抓取大蒜的柵網(wǎng)狀機械手14，機械手定位傳感器25，封土電機31；所述的盛裝大蒜的V形槽21用來盛裝大蒜；所述的主控機箱22內(nèi)有電源、中央處理器、接口電路；所述的二維電機26可以帶動垂直機械臂16水平移動,并且可以使垂直機械臂16上下移動，機械手臂可做180度的旋轉(zhuǎn)；所述的機械手14使用柔性材料制作，機械手14移動到V形槽21的上方抓取大蒜，二維電機26帶著整個手臂移出V形槽，機械手握著大蒜進入溝底，然后兩個封土電機31封土，大蒜種粒直立在土壤中，完成播種。
文檔編號A01C19/00GK203105083SQ2012203155
公開日2013年8月7日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權日2012年7月3日
發(fā)明者王玉爽, 張巍, 丁國明, 陳慕君, 姚國林, 史兆培 申請人:河南省農(nóng)業(yè)高新科技園有限公司