CN209268042U - 一种基于智能手机控制的水果采集机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于智能手机控制的水果采集机器人，包括电源、控制部、整车运动部、采摘部和收集部。所述电源主要包括电池组和可调直流稳压模块，所述控制部主要包括带有蓝牙发射模块的智能手机、单片机以及蓝牙接收模块，所述整车运动部采用电动履带车，所述采摘部主要由基座、旋转轴、机械臂和采摘机械手组成，所述收集部主要包括扇形网、固定支架、步进电机、收集管和收集箱。本实用新型操作简单，控制方便，集采摘和收集于一体，农民利用大众化的智能手机就可以完成高处采摘作业，采摘收集全程通过手机控制，使得采摘作业更加富有趣味性，有利于减轻劳动强度，提高劳动生产积极性。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能农用机械领域，具体涉及一种基于智能手机控制的水果采集机器人。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，智能手机逐渐得到普及并成为人们日常生活中不可或缺的一部分。智能手机的诞生推动了万物互联时代的到来，让信息传输变得更有价值。在诸多情况下，智能手机可以充当一台万能遥控器，通过不同的信息传输渠道实现远程或近程控制，让生产生活变得更简单。
虽然智能手机已经得到普及，但智能手机在农业机械控制领域的应用尚未得到推广，因此智能手机与农业机械的有机结合具有广阔的发展前景。目前，果园使用的大多数水果采摘机械自动化水平较低，更多情况下还是依赖人工辅助采摘，劳动强度并未减轻多少，而且采摘作业是一个较为枯燥的工作，因此，有必要发明一种操作简单、控制方便的水果采集机器人，在减轻劳动强度的同时让农业生产变得更有趣。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于智能手机控制的水果采集机器人，利用基于蓝牙的智能手机APP控制水果采集机器人的多种运动，从而实现果实的采摘和收集。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型一种基于智能手机控制的水果采集机器人包括电源、控制部、整车运动部、采摘部和收集部；
所述电源主要包括电池组和可调直流稳压模块，安装在所述整车运动部上并用外壳加以封装，外壳上留有电源充电接口，电源输出端分别与所述控制部、整车运动部、采摘部和收集部的用电器通过导线连接；
所述控制部主要包括带有蓝牙发射模块的智能手机、单片机以及蓝牙接收模块，所述智能手机带有相关控制的APP，APP发送指令至手机蓝牙发射模块，蓝牙发射模块与所述蓝牙接收模块根据相应通信协议进行配对，将数据传输至蓝牙接收模块，蓝牙接收模块与所述单片机串口通信并将指令传输至单片机，单片机与电源通过导线连接，接受指令后发出相应的控制信号；
所述整车运动部采用电动履带车，所述单片机与电动履带车内部的驱动模块通过导线相连，驱动模块与电源通过导线相连，控制电机组件运转进而带动传动机构实现整车运动部的运动；
所述采摘部主要由基座、旋转轴、机械臂和采摘机械手组成，所述基座安装在收集箱箱体上，所述旋转轴固定于基座上，底部设有电机及驱动电路，与单片机和电源分别通过导线相连；所述机械臂由两个直线电动推杆即臂长控制杆和角度控制杆组成，所述臂长控制杆与所述旋转轴顶部铰接，所述角度控制杆的两端分别与所述臂长控制杆和旋转轴铰接，驱动两杆伸缩的电机分别与内设驱动单元通过导线相连；所述机械手主要包括联轴器、连接支架、步进电机、舵机和剪刀，所述联轴器将臂长控制杆的头部与连接支架末端连在一起，所述连接支架一侧固定有步进电机，头部与剪刀铰接，剪刀开闭由两台微型舵机控制，所述步进电机与驱动单元通过导线相连；
所述收集部主要包括扇形网、固定支架、步进电机、收集管和收集箱，所述扇形网呈扇形凹面，其小端固定在收集管的进口端，所述固定支架一端固定在所述电动履带车上，另一端支撑所述步进电机和收集管，所述步进电机用于驱动扇形网的旋转，所述收集管出口端与收集箱的开口部分相对，所述收集箱固定于电动履带车的平台上。
优选的，所述电源中的电池组采用24V锂电池组，电池容量不低于20000mAh。
优选的，所述电源中的可调直流稳压模块的输入电压范围为10～30V，输出电压调节范围为0.5～30V。
优选的，所述APP的操作界面含有两大操作板块，分别为“整车运动模式”和“采集模式”，所述“整车运动模式”中含有“前进”、“后退”、“左转”、“右转”和“停车”的虚拟操作按键，所述“采集模式”中含有“旋转轴转向调节”、“机械臂臂长调节”、“机械臂仰角调节”、“剪刀姿态调节”、“剪刀开闭”和“扇形网角度调节”六个操作单元，每个操作单元分别设置相应的虚拟操作按键。
优选的，所述臂长控制杆的最大行程为500mm，所述角度控制杆的最大行程为200mm，仰角调节范围为0～60°。
优选的，所述微型舵机反应速度不低于0.1sec/60°，最大扭矩不低于2kg·cm。
优选的，所述扇形网需具有一定的弹性，对高处落下的水果起到缓冲作用以防果实损伤，扇形网的半径应覆盖果实落下的范围，旋转角度控制在0～20°以内，安装倾斜度控制在10°以上。
优选的，所述收集箱容积不低于25L，其后面开有箱门，底部为倾斜的平面，以防进料口水果堆积。
本实用新型操作简单，控制方便，集采摘和收集于一体。农民利用大众化的智能手机就可以完成高处采摘作业，采摘收集全程通过手机控制，使得采摘作业更加富有趣味性，有利于减轻劳动强度，提高劳动生产积极性。
附图说明
图1为本实用新型优选实施方式的一种基于智能手机控制的水果采集机器人的总体结构示意图。
图2为图1所示一种基于智能手机控制的水果采集机器人的采摘机械手的结构示意图。
图3为本实用新型优选实施方式的APP操作界面“整车运动模式”的示意图。
图4为本实用新型优选实施方式的APP操作界面“采集模式”的示意图。
其中，1-扇形网、2-收集部步进电机、3-收集管、4-固定支架、5-单片机系统及蓝牙接收模块、6-电源、7-电动履带车、8-箱门、9-收集箱、10-基座、11-旋转轴、12-角度控制杆、13-臂长控制杆、14-联轴器、15-连接支架、16-采摘部步进电机、17-剪刀、18-微型舵机。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作详细阐述。
如图1所示的一种基于智能手机控制的水果采集机器人，包括电源、控制部、整车运动部、采摘部和收集部。
电源6主要包括电池组和可调直流稳压模块，安装在所述整车运动部上并用外壳加以封装，外壳上留有电源充电接口，电源6输出端分别与控制部、整车运动部、采摘部和收集部的用电器通过导线连接。
控制部主要包括带有蓝牙发射模块的智能手机、单片机系统及蓝牙接收模块5，智能手机带有相关控制的APP，APP发送指令至手机蓝牙发射模块，蓝牙发射模块与蓝牙接收模块根据相应通信协议进行配对，将数据传输至蓝牙接收模块，蓝牙接收模块与所述单片机串口通信并将指令传输至单片机，单片机与电源6通过导线连接，接受指令后发出相应的控制信号。
整车运动部为电动履带车7，单片机与电动履带车内部的驱动模块通过导线相连，驱动模块与电源6通过导线相连，控制电机组件运转进而带动传动机构实现整车运动部的运动。
采摘部主要由基座10、旋转轴11、机械臂和采摘机械手组成，基座10安装在收集箱9箱体上，旋转轴11固定于基座10上，底部设有电机及驱动电路，与单片机和电源6分别通过导线相连；机械臂由两个直线电动推杆即臂长控制杆13和角度控制杆12组成，臂长控制杆13与旋转轴11顶部铰接，角度控制杆12的两端分别与臂长控制杆13和旋转轴11铰接，驱动两杆伸缩的电机分别与内设驱动单元通过导线相连；如图2所示的采摘机械手主要包括联轴器14、连接支架15、采摘部步进电机16、舵机18和剪刀17，所述联轴器14将臂长控制杆13的头部与连接支架15末端连在一起，连接支架15一侧固定有步进电机16，连接支架15头部与剪刀17铰接，剪刀17开闭由两台微型舵机18控制，步进电机16与驱动单元通过导线相连。
收集部主要包括扇形网1、固定支架4、收集部步进电机2、收集管3和收集箱9，扇形网1呈扇形凹面，其小端固定在收集管3的进口端，固定支架4一端固定在电动履带车7上，另一端支撑步进电机2和收集管3，收集部步进电机2用于驱动扇形网1的旋转，收集管3出口端与收集箱9的开口部分相对，收集箱9固定于电动履带车7的平台上。
其工作原理为：
操作智能手机APP界面虚拟按键发出指令后，智能手机上的蓝牙发射模块与水果采集机器人上的蓝牙接收模块根据相应通信协议进行配对，蓝牙接收模块与所述单片机串口通信并将指令传输至单片机，单片机发出相应的控制信号。
当选择“整车运动模式”时，单片机向电动履带车7内部的驱动模块发出控制信号，驱动模块由电源6提供电能并控制电动履带车7内部的电机组件运转，在传动机构的带动下，电动履带车7将根据单片机控制信号作出相应的动作，如“前进”、“后退”、“左转”、“右转”或“停车”。
当选择“采集模式”时，单片机根据相应操作向采摘部或收集部的驱动单元发出控制信号，电源6负责供电。“采集模式”下含有六个操作单元，即“旋转轴转向调节”、“机械臂臂长调节”、“机械臂仰角调节”、“剪刀姿态调节”、“剪刀开闭”和“扇形网角度调节”。若进行转向调节使旋转轴11转动，则旋转轴11底部的电机工作；若使机械臂臂长发生变化，则臂长控制杆13在电机驱动下伸缩；若使机械臂仰角发生变化，则角度控制杆12在电机驱动下伸缩；若使剪刀17俯仰姿态发生变化，则由采摘部步进电机16驱动转轴旋转调整剪刀17的俯仰角度；若使剪刀17完成开闭动作，则由微型舵机18带动刀片绕轴转动；若使扇形网1转动，则由收集部步进电机2驱动传动机构运转。
作为本实用新型的一优化方案，所述电源6中的电池组采用24V锂电池组，电池容量不低于20000mAh。
作为本实用新型的一优化方案，所述电源6中的可调直流稳压模块的输入电压范围为10～30V，输出电压调节范围为0.5～30V。
作为本实用新型的一优化方案，所述APP的操作界面含有两大操作板块，分别为“整车运动模式”和“采集模式”，所述“整车运动模式”中含有“前进”、“后退”、“左转”、“右转”和“停车”的虚拟操作按键，所述“采集模式”中含有“旋转轴转向调节”、“机械臂臂长调节”、“机械臂仰角调节”、“剪刀姿态调节”、“剪刀开闭”和“扇形网角度调节”六个操作单元，每个操作单元分别设置相应的虚拟操作按键。
作为本实用新型的一优化方案，所述臂长控制杆13的最大行程为500mm，所述角度控制杆12的最大行程为200mm，仰角调节范围为0～60°。
作为本实用新型的一优化方案，所述微型舵机18反应速度不低于0.1sec/60°，最大扭矩不低于2kg·cm。
作为本实用新型的一优化方案，所述扇形网1需具有一定的弹性，对高处落下的水果起到缓冲作用以防果实损伤，扇形网的半径应覆盖果实落下的范围，旋转角度控制在0～20°以内，安装倾斜度控制在10°以上。
作为本实用新型的一优化方案，所述收集箱9容积不低于25L，其一侧开有箱门8，底部为倾斜的平面，以防进料口水果堆积。
Claims (8)
1.一种基于智能手机控制的水果采集机器人，其特征在于，包括电源、控制部、整车运动部、采摘部和收集部；
所述电源主要包括电池组和可调直流稳压模块，安装在所述整车运动部上并用外壳加以封装，外壳上留有电源充电接口，电源输出端分别与所述控制部、整车运动部、采摘部和收集部的用电器通过导线连接；
所述控制部主要包括带有蓝牙发射模块的智能手机、单片机以及蓝牙接收模块，所述智能手机带有相关控制的APP，APP发送指令至手机蓝牙发射模块，蓝牙发射模块与所述蓝牙接收模块根据相应通信协议进行配对，将数据传输至蓝牙接收模块，蓝牙接收模块与所述单片机串口通信并将指令传输至单片机，单片机与电源通过导线连接，接受指令后发出相应的控制信号；
所述整车运动部采用电动履带车，所述单片机与电动履带车内部的驱动模块通过导线相连，驱动模块与电源通过导线相连，控制电机组件运转进而带动传动机构实现整车运动部的运动；
所述采摘部主要由基座、旋转轴、机械臂和采摘机械手组成，所述基座安装在收集箱箱体上，所述旋转轴固定于基座上，底部设有电机及驱动电路，与单片机和电源分别通过导线相连；所述机械臂由两个直线电动推杆即臂长控制杆和角度控制杆组成，所述臂长控制杆与所述旋转轴顶部铰接，所述角度控制杆的两端分别与所述臂长控制杆和旋转轴铰接，驱动两杆伸缩的电机分别与内设驱动单元通过导线相连；所述机械手主要包括联轴器、连接支架、步进电机、舵机和剪刀，所述联轴器将臂长控制杆的头部与连接支架末端连在一起，所述连接支架一侧固定有步进电机，头部与剪刀铰接，剪刀开闭由两台微型舵机控制，所述步进电机与驱动单元通过导线相连；
所述收集部主要包括扇形网、固定支架、步进电机、收集管和收集箱，所述扇形网呈扇形凹面，其小端固定在收集管的进口端，所述固定支架一端固定在所述电动履带车上，另一端支撑所述步进电机和收集管，所述步进电机用于驱动扇形网的旋转，所述收集管出口端与收集箱的开口部分相对，所述收集箱固定于电动履带车的平台上。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机控制的水果采集机器人，其特征在于，所述电源中的电池组采用24V锂电池组，电池容量不低于20000mAh。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能手机控制的水果采集机器人，其特征在于，所述电源中的可调直流稳压模块的输入电压范围为10～30V，输出电压调节范围为0.5～30V。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能手机控制的水果采集机器人，其特征在于，所述APP的操作界面含有两大操作板块，分别为“整车运动模式”和“采集模式”，所述“整车运动模式”中含有“前进”、“后退”、“左转”、“右转”和“停车”的虚拟操作按键，所述“采集模式”中含有“旋转轴转向调节”、“机械臂臂长调节”、“机械臂仰角调节”、“剪刀姿态调节”、“剪刀开闭”和“扇形网角度调节”六个操作单元，每个操作单元分别设置相应的虚拟操作按键。
5.根据权利要求1所述的一种基于智能手机控制的水果采集机器人，其特征在于，所述臂长控制杆的最大行程为500mm，所述角度控制杆的最大行程为200mm，仰角调节范围为0～60°。
6.根据权利要求1所述的一种基于智能手机控制的水果采集机器人，其特征在于，所述微型舵机反应速度不低于0.1sec/60°，最大扭矩不低于2kg·cm。
7.根据权利要求1所述的一种基于智能手机控制的水果采集机器人，其特征在于，所述扇形网需具有弹性，对高处落下的水果起到缓冲作用以防果实损伤，扇形网的半径应覆盖果实落下的范围，旋转角度控制在0～20°以内，安装倾斜度控制在10°以上。
8.根据权利要求1所述的一种基于智能手机控制的水果采集机器人，其特征在于，所述收集箱容积不低于25L，其后面开有箱门，底部为倾斜的平面，以防进料口水果堆积。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112086903A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-12-15 | 许继电气股份有限公司 | 一种带电作业绝缘平台 |
| CN114731845A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-07-12 | 华南农业大学 | 一种移动式脐橙采摘接收设备 |
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2018
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