CN108076820A - 一种基于单片机控制的自动苹果采摘机 - Google Patents

Abstract

一种基于单片机控制的自动苹果采摘机，主要由手臂、软轴、双面齿条、旋转刀片、采摘手、刀片档杆、齿轮、三脚架、丝杠、伺服电机等组成；所述的末端夹持结构通过采摘手与气缸活塞的链接与配合，将导杆的直线运动转化为采摘手的夹、合运动；所述的采摘手夹紧苹果的动作实现是通过丝杠和双面齿条螺旋传动，带动双面齿条上下运动；所述的齿条和齿轮的啮合传动，使啮合的两个齿轮对转，从而实现两压板的夹紧和松开；所述的刀片设计成楔形，更易切断果柄，保证采摘的成功率；所述的直流伺服电机作为该装置动力源；本发明结构简单，工作效率高，成本低廉，安装方便，满足了苹果的采摘要求，对于提高我国农业机械水平具有重要意义。

Description

一种基于单片机控制的自动苹果采摘机

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种基于单片机控制的自动苹果采摘机。

背景技术

苹果是我国生产的主要果品之一。我国苹果种植面积189.9万/hm²，产量2 600万t，占世界苹果面积、产量的35%以上，规模居世界第一。目前，苹果收获作业主要靠人工完成，危险性高、作业环境差，既耗时又费力。因此，经过不断优化，研制了一种基于单片机控制的自动苹果采摘机，填补了国内这一空白，该机结构简单，工作效率高，成本低廉，安装方便，保证机器工作时平衡稳定，满足了苹果采摘要求，在一定程度上节省了劳动力，缩短劳动时间，扩大经济效益，促进苹果产业的发展，对于提高我国农业机械水平具有重要意义。

中国发明专利（申请号 201610278441 .7 申请日 2016 .04 .29）公开了一种高效率的自动苹果采摘机，包括机械手、横向伸缩杆、管口、旋转盘和第

一指节，所述机械手与竖向伸缩杆之间通过横向连接杆固定连接，所述横向伸缩杆与三角架之间通过主力臂焊接连接，所述旋转盘与车架之间设置有底座，所述管口与苹果收集室之间通过橡胶软管密封连接，且在橡胶软管的下方设置有软管支撑架，所述苹果收集室与操控室之间安装有旋转盘，且苹果收集室安装在操控室的右侧，所述第一指节与第二指节之间通过关节转动连接，所述苹果收集室内部安装有横向隔板和竖向隔板，且苹果收集室的外壳上设置有透气孔。

中国实用新型专利（申请号 201420709193.3 申请日 2014.11.23）公开了一种自动苹果采摘机，包括传动装置、抓取机构、扭断机构、力传感器组成；所述传动装置包括电磁离合器、传动轴、直齿齿轮、直齿齿条、直线导轨、连接杆、转盘；所述力传感器采用反馈式控制原理来控制夹紧苹果力的大小；所述抓取机构由一个三爪卡盘、直线导轨、硅胶套组成；所述三爪卡盘是三个均匀分布在同一个圆周上的机械爪组成，相邻两个机械爪的角度相距120°同时硅胶套用来包裹三爪卡盘防止在采摘苹果过程中损伤苹果；所述扭断机构由转盘、支撑套、电磁离合器、离合器座组成转盘带动苹果做回转运动而苹果枝不动依靠扭矩将果梗扭断完成采摘。

发明内容

针对现有设备及技术的不足，本发明在于提供一种基于单片机控制的自动苹果采摘机，其结构简单紧凑、操作方便、运行平稳、成本低廉、适用性强。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于单片机控制的自动苹果采摘机，主要由手臂、软轴、双面齿条、旋转刀片、采摘手、刀片档杆、齿轮、三脚架、丝杠、伺服电机等组成；所述的末端夹持结构通过采摘手与气缸活塞的链接与配合，将导杆的直线运动转化为采摘手的夹、合运动；所述的采摘手夹紧苹果的动作实现是通过丝杠和双面齿条螺旋传动，带动双面齿条上下运动；所述的齿条和齿轮的啮合传动，使啮合的两个齿轮对转，从而实现两压板的夹紧和松开；所述的钢丝和软轴传动及采摘手的夹持，使切割刀片在软轴的带动下绕手指外廓做近似1周的旋转，完成位于手指外周上任意位置苹果柄的切割，不仅省去了检测果柄这一复杂过程，而且还提高了切割果柄的准确度和采摘效率；所述的刀片设计成楔形，更易切断果柄，保证采摘的成功率；所述的直流伺服电机作为该装置动力源。

作为本发明的一种优选方案，所述的自动苹果采摘机主要包括机械手末端系统、手臂伸缩系统及出料系统。

作为本发明的一种优选方案，所述的末端机械手部分完成苹果的采摘过程。

作为本发明的一种优选方案，所述的手臂收缩系统主要完成机械手的定位和自动送料过程。

作为本发明的一种优选方案，所述的出料系统主要完成苹果打包和配合收缩系统工作，当出料系统向收缩系统输入信号时，收缩系统自动完成恢复初始位置这一连续过程。

作为本发明的一种优选方案，所述的采摘手经过一定的设计加上特定压力传感器的配合，能够较好地降低苹果的损伤率。

本发明的有益效果是：结构简单，布置合理，便于安装，生产成本较低，运行平稳，操作简便，具有显著的技术经济优势，满足了苹果采摘要求，在一定程度上节省了劳动力，缩短劳动时间，扩大经济效益，促进苹果产业的发展，对于提高我国农业机械水平具有重要意义。

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。

图1是本发明结构简图。

图中1-手臂，2-软轴，3-双面齿条，4-旋转刀片，5-采摘手，6-刀片档杆，7-齿轮，8-三脚架，9-丝杠，10-伺服电机。

具体实施方式

图1中基于单片机控制的自动苹果采摘机，主要由手臂、软轴、双面齿条、旋转刀片、采摘手、刀片档杆、齿轮、三脚架、丝杠、伺服电机等组成；所述的末端夹持结构通过采摘手与气缸活塞的链接与配合，将导杆的直线运动转化为采摘手的夹、合运动；所述的采摘手夹紧苹果的动作实现是通过丝杠和双面齿条螺旋传动，带动双面齿条上下运动；所述的齿条和齿轮的啮合传动，使啮合的两个齿轮对转，从而实现两压板的夹紧和松开；所述的钢丝和软轴传动及采摘手的夹持，使切割刀片在软轴的带动下绕手指外廓做近似1周的旋转，完成位于手指外周上任意位置苹果柄的切割，不仅省去了检测果柄这一复杂过程，而且还提高了切割果柄的准确度和采摘效率；所述的刀片设计成楔形，更易切断果柄，保证采摘的成功率；所述的直流伺服电机作为该装置动力源。

该基于单片机控制的自动苹果采摘机的工作方式为：机械手的工作及运动不仅是单片机的单一控制，机械手臂的伸缩与机械手末端部分的相互配合也是非常重要的，本系统在寻找苹果确切位置时是由人工操作控制的(即人工控制机械手到苹果的位置)，通过采摘手上的摄像头反馈信息到显示屏上来确定机械手是否到达符合要求的位置，满足上述要求以后，人工控制结束；其他过程如下：1)电源启动：人工协作完成，机械手开始自动完成采摘，采摘手展开；2) 探寻苹果位置：采摘手上传感器检测信号，通过机械手臂的运动调整采摘手位置，苹果位于采摘手中央；3)采摘手工作：当确定苹果位于采摘手中央后，采摘手工作，直至传感器传来信号后停止；4)手臂收缩：采摘手停止工作，手臂收缩到指定的放料位置停止；5) 出料：手臂收缩到指定出料口。采摘手展开，将苹果放于指定位置包装；6)机械手恢复初始位置：出料系统传来信号，机械手恢复，等待下一次工作。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于单片机控制的自动苹果采摘机，主要由手臂、软轴、双面齿条、旋转刀片、采摘手、刀片档杆、齿轮、三脚架、丝杠、伺服电机等组成；所述的末端夹持结构通过采摘手与气缸活塞的链接与配合，将导杆的直线运动转化为采摘手的夹、合运动；所述的采摘手夹紧苹果的动作实现是通过丝杠和双面齿条螺旋传动，带动双面齿条上下运动；所述的齿条和齿轮的啮合传动，使啮合的两个齿轮对转，从而实现两压板的夹紧和松开；所述的钢丝和软轴传动及采摘手的夹持，使切割刀片在软轴的带动下绕手指外廓做近似1周的旋转，完成位于手指外周上任意位置苹果柄的切割，不仅省去了检测果柄这一复杂过程，而且还提高了切割果柄的准确度和采摘效率；所述的刀片设计成楔形，更易切断果柄，保证采摘的成功率；所述的直流伺服电机作为该装置动力源。

2.根据权利要求1所述的基于单片机控制的自动苹果采摘机，其特征是：所述的自动苹果采摘机主要包括机械手末端系统、手臂伸缩系统及出料系统。

3.根据权利要求1所述的基于单片机控制的自动苹果采摘机，其特征是：所述的末端机械手部分完成苹果的采摘过程。

4.根据权利要求1所述的基于单片机控制的自动苹果采摘机，其特征是：所述的手臂收缩系统主要完成机械手的定位和自动送料过程。

5.根据权利要求1所述的基于单片机控制的自动苹果采摘机，其特征是：所述的出料系统主要完成苹果打包和配合收缩系统工作，当出料系统向收缩系统输入信号时，收缩系统自动完成恢复初始位置这一连续过程。

6.根据权利要求1所述的基于单片机控制的自动苹果采摘机，其特征是：所述的采摘手经过一定的设计加上特定压力传感器的配合，能够较好地降低苹果的损伤率。