CN107167272A - 一种猕猴桃采摘抓持力的测量装置 - Google Patents

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傅隆生
谢洪起
李�瑞
冯亚利
刘智豪
赵海东
崔永杰
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Abstract

为精确研究猕猴桃采摘机器人抓持果实的方式和受力方式，提出一种猕猴桃采摘抓持力的测量装置，由传感器、信号放大电路、8路A/D转换电路、数据存储单元、数据输出单元和单片机组成，其特征是：把5个传感器分别贴在5指手套上，人手带上手套后，手指握住猕猴桃，模拟机械手工作方式采摘猕猴桃，传感器采集手指和果实之间的压力并转换为电压模拟量，通过信号放大电路将微弱的信号放大，接着模拟量经过8路A/D转换电路后转换为数字量，然后将结果存储到数据存储单元，最后通过数据输出单元将数据结果输出，整个测量过程以单片机为核心,8路A/D转换电路、数据存储单元和数据输出单元均搭接在单片机上以实现功能。

Description

一种猕猴桃采摘抓持力的测量装置
技术领域
本专利涉及自动化机械领域，特别是涉及一种猕猴桃采摘抓持力的测量装置。
背景技术
随着社会不断的进步发展，机械化将会成为取代人工操作的一种发展趋势，当前社会老龄化较为严重，劳动力短缺的压力愈发严重，因此未来工业生产的发展方向必将是利用自动化、智能化的机械设备来代替工人进行繁重的手工操作，这可以为社会发展缓解老龄化压力问题，此外机械设备可以进行繁重的操作任务，而且速度也远远高于人工操作，劳动生产率将得到大幅提升。在这些机械化设备中，类似机械手的设备被大量使用，这也是工业生产自动化中重要的一个环节。
猕猴桃果实的机械化及机器人采摘是未来的果实收获发展方向，但采摘机器人的末端执行器不能像人手一样根据外界环境改变对猕猴桃的作用力大小，会对猕猴桃造成一定的损伤，影响猕猴桃的品质，因此研究猕猴桃果实采摘抓持力的大小就变得很有意义。猕猴桃采摘抓持力大小的测量，可以为机械手或机器人采摘猕猴桃时抓持力阈值的设定提供理论参考。
发明内容
针对猕猴桃采摘抓持力大小的测量，本专利设计了一种猕猴桃采摘抓持力的测量装置。
实现上述采摘抓持力的测量装置，由传感器（1）、信号放大电路（2）、8路A/D转换电路（3）、数据存储单元（4）、数据输出单元（5）和单片机（6）组成，其特征是：把5个传感器（1）分别贴在5指手套上，人手带上手套后，手指握住猕猴桃，模拟机械手工作方式采摘猕猴桃，传感器（1）采集手指和果实之间的压力并转换为电压模拟量，通过信号放大电路（2）将微弱的信号放大，接着模拟量经过8路A/D转换电路（3）后转换为数字量，然后将结果存储到数据存储单元（4），最后通过数据输出单元（5）将数据结果输出，整个测量过程以单片机（6）为核心, 8路A/D转换电路（3）、数据存储单元（4）和数据输出单元（5）均搭接在单片机（6）上以实现功能。
所述的传感器是艾动的IMS系列单点传感器，该传感器属于电阻式薄膜压力传感器，可以静态和动态地测试两个表面之间的力，该传感器只有100微米厚，可以直接贴在手套上测量猕猴桃采摘抓持力；
所述的信号放大电路是LM324四运放集成电路，具有电源电压范围宽、静态功耗小、单电源使用等优点，能将微弱的模拟量信号放大；
所述的A/D转换电路是采用的ADC0809芯片，带有A/D转换器、8路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件，8路开关完全满足5个传感器的使用，A/D转换器可以将传感器获取的模拟量转换为数字量；所述的存储单元是采用E2PROMAT24C512芯片搭建数据存储系统，将采集的数据进行存储，便于记录；
所述的数据输出单元是通过串口通讯将存储单元内部存储的数据读取出来，并输送到PC机；
所述的单片机是STC89C52芯片，是一种低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器，能够稳定搭接8路A/D转换电路（3）、数据存储单元（4）和数据输出单元（5）。
本专利的优点：装置结构简单，操作方便，将传感器贴在手套上，通过手指采摘果实就可以测量果实的采摘抓持力的大小，存储单元可以很好的保存原始数据。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本专利进一步说明。
图1整体示意图；
图2采集示意图；
其中整体示意图中，1.传感器、2.A/D转换电路、3.信号放大电路、4.数据存储单元、5.数据输出单元、6.单片机；
采集示意图中，11.传感器、12.引脚、13.引线、14.手套。
具体实施方式
结合说明附图对本专利的实施方式作进一步详细说明。本专利是一种果实采摘抓持力的测量装置。
测量装置主要由传感器（1）、信号放大电路（2）、8路A/D转换电路（3）、数据存储单元（4）、数据输出单元（5）和单片机（6），具体是人手带上手套后，手指握住猕猴桃，模拟机械手工作方式采摘猕猴桃，传感器（1）采集手指和果实之间的压力并转换为电压模拟量；由于得出的模拟量信号微弱，所以需要通过放大电路（3）将模拟量信号进行放大，这样有利于后续的数据处理；放大后的模拟量信号不能直接用于数据处理，经过8路A/D转换电路（3）分别将5个传感器获取的模拟量转换为数字量；将转换后的数字量存储到数据存储单元（4）中，数据存储单元（4）可以很好的保存测得的原始数据，不必每测一个猕猴桃都要手动记录，大大提高了测量的效率；最后数据存储单元（4）存储的数据通过数据输出单元（5）输出到PC机；整个采集过程都是以单片机为核心进行的，通过单片机（6）上的电源电路，复位电路和接口等完成整个装置的电源控制，信号采集复位以及与8路A/D转换电路（3）、数据存储单元（4）和数据输出单元（5）的搭接并完成其相应的功能。
所述的传感器是艾动的IMS系列单点传感器，该传感器属于电阻式薄膜压力传感器，可以静态和动态地测试两个表面之间的力，该传感器只有100微米厚，可以直接贴在手指上测量猕猴桃采摘抓持力；
所述的信号放大电路是LM324四运放集成电路，具有电源电压范围宽、静态功耗小、单电源使用等优点，能将微弱的模拟量信号放大；
所述的8路A/D转换电路是采用的ADC0809芯片，带有A/D转换器、8路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件，8路开关完全满足5个传感器的使用，A/D转换器可以将传感器获取的模拟量转换为数字量；所述的存储单元是采用E2PROMAT24C512芯片搭建数据存储系统，将采集的数据进行存储；
所述的数据输出单元是通过串口通讯将存储单元内部存储的数据读取出来，并输送到PC机；
所述的单片机是STC89C52芯片，是一种低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器，能够稳定搭接8路A/D转换电路（3）、数据存储单元（4）和数据输出单元（5）。

Claims (1)

1.一种猕猴桃采摘抓持力的测量装置，由传感器（1）、信号放大电路（2）、8路A/D转换电路（3）、数据存储单元（4）、数据输出单元（5）和单片机（6）组成，其特征是：把5个传感器（1）分别贴在5指手套上，人手带上手套后，手指握住猕猴桃，模拟机械手工作方式采摘猕猴桃，传感器（1）采集手指和果实之间的压力并转换为电压模拟量，通过信号放大电路（2）将微弱的信号放大，接着模拟量经过8路A/D转换电路（3）后转换为数字量，然后将结果存储到数据存储单元（4），最后通过数据输出单元（5）将数据结果输出，整个测量过程以单片机（6）为核心, 8路A/D转换电路（3）、数据存储单元（4）和数据输出单元（5）均搭接在单片机（6）上以实现功能。
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