一種蘋(píng)果采摘機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)采摘領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種蘋(píng)果采摘機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]將采摘機(jī)大量應(yīng)用于蘋(píng)果采摘過(guò)程能夠極大地提高采摘效率并節(jié)約成本；但水果在采摘過(guò)程中容易產(chǎn)生機(jī)械損傷，也是需要重點(diǎn)注意的問(wèn)題。針對(duì)果實(shí)在樹(shù)上位置隨機(jī)、自動(dòng)識(shí)別功能受枝葉遮擋影響、分布范圍廣的特點(diǎn)，許多國(guó)家進(jìn)行了較深入的研宄，但機(jī)器人采摘作業(yè)仍然處于較低水平，受環(huán)境影響，效率、穩(wěn)定、可靠性較低問(wèn)題仍未解決。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高的蘋(píng)果采摘機(jī)。
[0004]為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型一種蘋(píng)果采摘機(jī)，其包括采摘手、兩對(duì)稱的切割刀片、直流電機(jī)、軟軸、雙面齒條、齒輪、絲桿、機(jī)械手臂和主板，所述采摘手的內(nèi)側(cè)設(shè)置有位置傳感器和壓力傳感器，所述采摘手的底部設(shè)置有齒輪，所述齒輪通過(guò)所述絲桿和所述雙面齒條與所述直流電機(jī)連接；所述采摘手通過(guò)所述軟軸與所述機(jī)械手臂連接；所述機(jī)械手臂下端外側(cè)設(shè)置有主板，所述主板包括主控芯片、數(shù)據(jù)采集模塊、存儲(chǔ)模塊、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、開(kāi)關(guān)按鈕和放料按鈕，所述直流電機(jī)的啟動(dòng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制；所述位置傳感器、所述壓力傳感器、所述存儲(chǔ)模塊、所述電源模塊、所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、所述顯示模塊、所述開(kāi)關(guān)按鈕和放料按鈕分別與所述主控芯片連接。
[0005]其中所述主控芯片為STC12C5A60S2單片機(jī)。
[0006]其中所述顯示模塊為IXD液晶屏。
[0007]其中所述存儲(chǔ)模塊為24C256數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
[0008]其中所述切割刀片為楔形。
[0009]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本實(shí)用新型取得了如下技術(shù)效果:
[0010](I)本實(shí)用新型采用STC12C5A60S2單片機(jī)對(duì)蘋(píng)果采摘過(guò)程進(jìn)行智能控制，IXD液晶屏實(shí)時(shí)顯示蘋(píng)果采摘情況，以降低人力物力，提高采摘效率；
[0011](2)本實(shí)用新型采用PWM實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，當(dāng)轉(zhuǎn)速與設(shè)定值偏差比較大時(shí)，采用軟件改變占空比的方法，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，避免了系統(tǒng)因阻力變化而弓I起轉(zhuǎn)速變化時(shí)對(duì)蘋(píng)果采摘的影響，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；
[0012](3)本實(shí)用新型采用24C256作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于保存采摘機(jī)的工作狀態(tài)，如蘋(píng)果的等級(jí)、數(shù)量等，彌補(bǔ)了主控芯片內(nèi)存不足的缺陷；
[0013](4)本實(shí)用新型通過(guò)采摘手與氣缸活塞的鏈接與配合，將導(dǎo)桿的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為采摘手的夾、合運(yùn)動(dòng)。采摘手經(jīng)過(guò)一定的設(shè)計(jì)加上特定壓力傳感器的配合，能夠較好地降低蘋(píng)果的損傷率；
[0014](5)本實(shí)用新型將切割刀片設(shè)計(jì)成楔形，近似360°的刀具進(jìn)行直接切割采摘，蘋(píng)果的完好得到了最大限度的保證，減小了果農(nóng)的損失。
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型蘋(píng)果采摘機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型蘋(píng)果采摘機(jī)的系統(tǒng)框圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型蘋(píng)果采摘機(jī)的部分電路圖。
[0019]附圖標(biāo)記說(shuō)明:101-電池槽、102-開(kāi)關(guān)按鈕、103-主板、104-顯示屏、105-機(jī)械手臂、106-軟軸、107-雙面齒條、108-位置傳感器、109-切割刀片、110-采摘手、111-壓力傳感器、112-齒輪、113-絲杠、114-直流電機(jī)、115-放料按鈕。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021]如圖1-3所示，本實(shí)用新型一種蘋(píng)果采摘機(jī)，包括采摘手110、兩對(duì)稱的楔形切割刀片109、直流電機(jī)114、軟軸106、雙面齒條107、齒輪112、絲桿113、機(jī)械手臂105和主板103，采摘手110的內(nèi)側(cè)設(shè)置有位置傳感器108和壓力傳感器111，采摘手110的底部設(shè)置有齒輪112，齒輪112通過(guò)絲桿113和雙面齒條107與直流電機(jī)114連接；采摘手110通過(guò)軟軸106與機(jī)械手臂105連接；機(jī)械手臂105下端外側(cè)設(shè)置有主板103，主板103包括主控芯片、數(shù)據(jù)采集模塊、存儲(chǔ)模塊、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、開(kāi)關(guān)按鈕102和放料按鈕115，114直流電機(jī)的啟動(dòng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制；位置傳感器108、壓力傳感器111、所述存儲(chǔ)模塊、所述電源模塊、所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、所述顯示模塊、所述開(kāi)關(guān)按鈕和放料按鈕分別與所述主控芯片連接。
[0022]本實(shí)施例中所述主控芯片為STC12C5A60S2單片機(jī)，所述顯示模塊為IXD液晶屏，所述存儲(chǔ)模塊為24C256數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
[0023]具體流程如下:
[0024](I)電源啟動(dòng):在電池槽101中放入三節(jié)鋰聚合物電池，為主板103供電。主板中各個(gè)模塊的連接如圖2所示，數(shù)據(jù)采集模塊、存儲(chǔ)模塊、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、放料按鈕與主控芯片連接。具體部分電路如圖3所示，電池的正負(fù)極從Jl的1、2接入，LM7805輸出5V電壓，再經(jīng)過(guò)LMl117-3.3V輸出3.3V電壓；其中5V為單片機(jī)STC12C5A60S2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298供電，3.3V為存儲(chǔ)器24C256、IXD12864、數(shù)據(jù)采集模塊供電。按下開(kāi)關(guān)按鈕102，單片機(jī)控制采摘手110展開(kāi)，人工控制機(jī)械手臂105的運(yùn)動(dòng)調(diào)整采摘手110位置。
[0025](2)精確蘋(píng)果位置:單片機(jī)接收從J2接入(如圖3)的位置傳感器108獲取采摘手110與蘋(píng)果的位置信息，輸出相應(yīng)的信號(hào)控制采摘手110左右、上下移動(dòng)，直到蘋(píng)果位于采摘手110中央。
[0026](3)啟動(dòng)切割:當(dāng)蘋(píng)果位于采摘手110中央時(shí)，單片機(jī)輸出相應(yīng)的信號(hào)APWM、BPWM連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(圖3)控制從J5接入的直流電機(jī)114以一定轉(zhuǎn)速通過(guò)絲杠113帶動(dòng)雙面齒條107上下運(yùn)動(dòng)；由雙面齒條107和齒輪112的嚙合傳動(dòng)，使嚙合的兩個(gè)齒輪對(duì)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)兩壓板的夾緊(采摘手110夾緊)；直到單片機(jī)收到從J3接入(圖3)的壓力傳感器111檢測(cè)到給定的壓力以后，由切割刀片109在軟軸106的帶動(dòng)下繞手指外廓做近似I周(3600)的旋轉(zhuǎn)，完成位于手指外周上任意位置蘋(píng)果柄的切割。
[0027](4)出料:切割完成，采摘手110停止工作，機(jī)械手臂105收縮，人工控制機(jī)械手臂105到指定的放料位置，啟動(dòng)放料按鈕115，采摘手110展開(kāi)，將蘋(píng)果放于指定位置包裝，單片機(jī)輸出相應(yīng)的信號(hào)SCUSDA控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中(圖3)蘋(píng)果采摘數(shù)量按等級(jí)自動(dòng)加1，并通過(guò)Pl.0至Pl.5、P2.0至P2.5輸出信號(hào)控制J4接入(圖3)的顯示屏104更新蘋(píng)果采摘機(jī)的工作狀態(tài)(如蘋(píng)果的等級(jí)、數(shù)量)，機(jī)械手臂105返回初始位置，等待下一次工作。
[0028]本實(shí)用新型將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成功地應(yīng)用到采摘技術(shù)領(lǐng)域，并將傳感技術(shù)和智能控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了新型采摘機(jī)械手臂的優(yōu)越性能，克服了果農(nóng)不容易采摘、果樹(shù)高的問(wèn)題，提高了采摘的效率，節(jié)省了勞動(dòng)力，縮短了采摘周期。
[0029]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蘋(píng)果采摘機(jī)，其特征在于其包括采摘手、兩對(duì)稱的切割刀片、直流電機(jī)、軟軸、雙面齒條、齒輪、絲桿、機(jī)械手臂和主板，所述采摘手的內(nèi)側(cè)設(shè)置有位置傳感器和壓力傳感器，所述采摘手的底部設(shè)置有齒輪，所述齒輪通過(guò)所述絲桿和所述雙面齒條與所述直流電機(jī)連接；所述采摘手通過(guò)所述軟軸與所述機(jī)械手臂連接；所述機(jī)械手臂下端外側(cè)設(shè)置有主板，所述主板包括主控芯片、數(shù)據(jù)采集模塊、存儲(chǔ)模塊、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、開(kāi)關(guān)按鈕和放料按鈕，所述直流電機(jī)的啟動(dòng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制；所述位置傳感器、所述壓力傳感器、所述存儲(chǔ)模塊、所述電源模塊、所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、所述顯示模塊、所述開(kāi)關(guān)按鈕和放料按鈕分別與所述主控芯片連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蘋(píng)果采摘機(jī)，其特征在于:所述主控芯片為STC12C5A60S2 單片機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蘋(píng)果采摘機(jī)，其特征在于:所述顯示模塊為L(zhǎng)CD液晶屏。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蘋(píng)果采摘機(jī)，其特征在于:所述存儲(chǔ)模塊為24C256數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蘋(píng)果采摘機(jī)，其特征在于:所述切割刀片為楔形。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種蘋(píng)果采摘機(jī)，主要由機(jī)械手臂、切割刀片、采摘手、直流電機(jī)和主板構(gòu)成，所述主板包括主控芯片、數(shù)據(jù)采集模塊、存儲(chǔ)模塊、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊，采用STC12C5A60S2作為主控芯片，接收由數(shù)據(jù)采集模塊傳來(lái)采摘手與蘋(píng)果的位置關(guān)系，輸出相應(yīng)的信號(hào)控制直流電機(jī)以一定轉(zhuǎn)速帶動(dòng)機(jī)械部件的運(yùn)轉(zhuǎn)，完成近似1周的刀具直接切割，實(shí)現(xiàn)低損失的蘋(píng)果摘取、送回等一系列動(dòng)作；并驅(qū)動(dòng)LCD液晶屏實(shí)時(shí)更新蘋(píng)果采摘機(jī)的工作狀態(tài)，如蘋(píng)果的等級(jí)、數(shù)量。
【IPC分類】A01D46/30
【公開(kāi)號(hào)】CN204697535
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520148360
【發(fā)明人】吳燕
【申請(qǐng)人】江西科技學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年3月17日