专利名称：一种大蒜收割机及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种农作物收割机械，特别是一种大蒜收割机及其工作方法。
背景技术：
大蒜收割过程很复杂，所以一直以来都是手工完成。但是手工收割需要大量的劳动力，并且效率很低。
现在也曾出现过一些大蒜收获机，但大都是仅仅把蒜从土中刨出来，还需要人工一个一个捡起来，再由人工去土、削根、剪杆、分级工序一个也没少。由于其功能十分有限，所以无法大规模推广应用。到目前，还没有一种可以实现大蒜全过程机械化收割的设备。
发明内容
为弥补现有技术的不足，本发明提供一种使用智能化设备，代替繁杂的手工劳作，实现将蒜刨出、去土、削根、剪杆、分级这一系列操作的大蒜收割机。
一种大蒜收割机，包括割秧机和收蒜机，收蒜机包括机架、机械臂组、除土筒、削根器、分级器和分级筒，机架安装在动力车前面，机架上安装有导轨，机械臂组安装在导轨上并可在导轨上运动，机械臂组包括多条工作臂，每条工作臂上设有一个单片机对此机械臂进行控制，工作臂包括竖杆、机械手与三个电机，其中一个电机是带动工作臂前进的前进电机，置于导轨与机械手的连接处，一个电机是控制竖杆升降的升降电机，也置于导轨与机械手的连接处，还有一个电机是带动机械手开合的机械手电机，置于机械手部位，机械手上装有微动开关；除土筒、削根器、分级器与分级筒都顺次直接固定在主框上，机架前下方安装有定位装置、铲子和割秧机，割秧机安装在定位装置与铲子前面。
所述的导轨是由一个齿条向内弯曲而成，前后两端为半圆弧，中间为直线型；导轨的上下表面贴有两条金属片，导轨与两金属片互相绝缘，导轨接电源负极，两金属片分别接+5V与+12V电压，分别用于对工作臂上的单片机与电机供电。
所述的除土筒是一个一侧带缺口的圆筒，缺口用于工作臂的进入，圆筒内布满了毛刷，用于工作臂在除土筒内上升过程中刷掉蒜上的泥土。
所述的削根器是一个固定在机架圆板上的连续转动的电机，电机带动一个用于削掉蒜根的转刀，转刀周围有竖杆，与机械手上的微动开关配合，防止把蒜削坏。
所述的分级器由一个单独的单片机控制，单片机放在分级器下固定位置，在机架圆板中央设置一个微动开关，圆板上电机带动一个类似卷尺形状的测蒜条；分级筒由内筒和外筒组成，分级筒外筒的筒壁有若干个分别导向不同的装蒜箱的孔，内筒与电机连接。
所述的单片机为Atmel89C2051。
一种大蒜收割机的工作方法为，割秧机先在前剪掉蒜杆杆，然后对大蒜植株位置定位，使铲子移动到大蒜植株正下方方向，这时操作臂抓住蒜杆，待铲子将大蒜铲下后，操作臂将大蒜提起。进入除土筒刷掉所带土壤，放到固定的旋转削根刀上削根，然后把蒜放到分级器上，分级筒电机带动分级筒内筒运动到指定位置，将蒜引入指定的装蒜箱；工作臂完成这一系列操作后，即等待进行下一次循环。
具体工作步骤如下1)系统通电，进行初始化(8)工作臂初始化，所有臂缩回，然后全速前进，直至所有臂中有一个到达零位点。这时零位工作臂运动到等待夹蒜位置，其他机械臂全部停止；任何一个臂如果发现前一个臂前进，则自己前进，运行到任一工作点或零点；每个工作臂到零点后复位，以后每到一次零点，都进行相同的复位；(9)分级子系统初始化，分级筒电机控制内筒向上运动至顶端，记为零位，初始化完成；2)正常运行(1)机械手张开，向并且下伸臂，如果下一位没有被占用，则向前运动，一直运动到拔蒜位，等待触蒜信号；(2)接收到触蒜信号，机械手闭合夹蒜，夹紧后提升，如果下一位没有被占用就前进至除土筒，提升至顶端同时除土；(10)如果下一位没有被占用，则前进至削根位置，伸臂到一定位置，停止一段时间进行削根；(11)收臂，如果下一位没有被占用，则前进至测量位；(12)到测量位停止，伸臂至一定位置，等待一段时间；伸臂时蒜触发测量单片机工作，测蒜单片机测量蒜的大小，记录数据；并通过计算确定分级筒电机应该如何运动，发出信号使分级筒电机到达目标位置；(13)工作臂收臂，运动到分级筒上方时蒜被剪下；(14)工作臂继续前进、复位，返回(1)。
一套机械臂系统内有多条工作臂，一条进行着一项操作时，其他的在进行另外的操作，多条同时进行，使效率大大提高。
本发明提供可智能化工作以代替繁杂的手工劳作，实现将蒜刨出、去土、削根、剪杆、分级这一系列操作。
四
图1是本发明的整体结构框架图。
图2功率驱动电路图。
图3是本发明中工作臂单片机控制电路图。
图4是本发明中工作臂控制模块5是本发明中分级单片机电路图。
图6是本发明中分级模块图。
图7是本发明中机械手结构示意图。
图8是本发明中工作臂工作流程图。
图9是本发明中分级筒结构示意图。
其中，1、机架，2、除土筒，3、削根器，4、分级器，5、分级筒，6、导轨，7、工作臂。
五具体实施例方式
实施例本发明的总体结构如图1所示，其组成部分的电路图、结构框图和部件图如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图9所示，工作臂工作流程8所示，包括割秧机和收蒜机，收蒜机包括机架1、机械臂组、除土筒2、削根器3、分级器4和分级筒5，机架1安装在动力车前面，机架1上安装有导轨6，机械臂组安装在导轨6上并可在导轨6上运动，机械臂组包括多条工作臂7，每条工作臂7上设有一个单片机对此机械臂进行控制，工作臂7包括竖杆、机械手与三个电机，其中一个电机是带动工作臂前进的前进电机，置于导轨与机械手的连接处，一个电机是控制竖杆升降的升降电机，也置于导轨与机械手的连接处，还有一个电机是带动机械手开合的机械手电机，置于机械手部位，机械手上装有微动开关；除土筒、削根器、分级器与分级筒都顺次直接固定在主框上，机架前下方安装有定位装置、铲子和割秧机，割秧机安装在定位装置与铲子前面。
所述的导轨6是由一个齿条向内弯曲而成，前后两端为半圆弧，中间为直线型；导轨6的上下表面贴有两条金属片，导轨6与两金属片互相绝缘，导轨6接电源负极，两金属片分别接+5V与+12V电压，分别用于对工作臂7上的单片机与电机供电。
所述的除土简2是一个一侧带缺口的圆筒，缺口用于工作臂7的进入，圆筒内布满了毛刷，用于工作臂7在除土筒内上升过程中刷掉蒜上的泥土。
所述的削根器3是一个固定在机架圆板上的连续转动的电机，电机带动一个用于削掉蒜根的转刀，转刀周围有竖杆，与机械手上的微动开关配合，防止把蒜削坏。
所述的分级器4由一个单独的单片机控制，单片机放在分级器4下固定位置，在机架圆板中央设置一个微动开关，圆板上电机带动一个类似卷尺形状的测蒜条；分级筒5由内筒和外筒组成，分级筒5外筒的筒壁有若干个分别导向不同的装蒜箱的孔，内筒与电机连接。
所述的单片机为Atmel89C2051。
所述的微动开关为上述大蒜收割机的工作方法为，割秧机先在前剪掉蒜杆杆，然后对大蒜植株位置定位，使铲子移动到大蒜植株正下方方向，这时操作臂抓住蒜杆，待铲子将大蒜铲下后，操作臂将大蒜提起。进入除土筒刷掉所带土壤，放到固定的旋转削根刀上削根，然后把蒜放到分级器上，分级筒电机带动分级筒内筒运动到指定位置，将蒜引入指定的装蒜箱；工作臂完成这一系列操作后，即等待进行下一次循环。
具体工作步骤如下1)系统通电，进行初始化(15)工作臂初始化，所有臂缩回，然后全速前进，直至所有臂中有一个到达零位点。这时零位工作臂运动到等待夹蒜位置， 其他机械臂全部停止；任何一个臂如果发现前一个臂前进，则自己前进，运行到任一工作点或零点；每个工作臂到零点后复位，以后每到一次零点，都进行相同的复位；(16)分级子系统初始化，分级筒电机控制内筒向上运动至顶端，记为零位，初始化完成；2)正常运行(1)机械手张开，向并且下伸臂，如果下一位没有被占用，则向前运动，一直运动到拔蒜位，等待触蒜信号；(2)接收到触蒜信号，机械手闭合夹蒜，夹紧后提升，如果下一位没有被占用就前进至除土筒，提升至顶端同时除土；(17)如果下一位没有被占用，则前进至削根位置，伸臂到一定位置，停止一段时间进行削根；(18)收臂，如果下一位没有被占用，则前进至测量位；(19)到测量位停止，伸臂至一定位置，等待一段时间；伸臂时蒜触发测量单片机工作，测蒜单片机测量蒜的大小，记录数据；并通过计算确定分级筒电机应该如何运动，发出信号使分级筒电机到达目标位置；
(20)工作臂收臂，运动到分级筒上方时蒜被剪下；(21)工作臂继续前进、复位，返回(1)。
一套机械臂系统内有多条工作臂，一条进行着一项操作时，其他的在进行另外的操作，多条同时进行，使效率大大提高。
本发明提供可智能化工作以代替繁杂的手工劳作，实现将蒜刨出、去土、削根、剪杆、分级这一系列操作。
权利要求
1.一种大蒜收割机，其特征在于，包括割秧机和收蒜机，收蒜机包括机架、机械臂组、除土筒、削根器、分级器和分级筒，机架安装在动力车前面，机架上安装有导轨，机械臂组安装在导轨上并可在导轨上运动，机械臂组包括多条工作臂，每条工作臂上设有一个单片机对此机械臂进行控制，工作臂包括竖杆、机械手与三个电机，其中一个电机是带动工作臂前进的前进电机，置于导轨与机械手的连接处，一个电机是控制竖杆升降的升降电机，也置于导轨与机械手的连接处，还有一个电机是带动机械手开合的机械手电机，置于机械手部位，机械手上装有微动开关；除土筒、削根器、分级器与分级筒都顺次直接固定在主框上，机架前下方安装有定位装置、铲子和割秧机，割秧机安装在定位装置与铲子前面。
2.如权利要求1所述的一种大蒜收割机，其特征在于，所述的导轨是由一个齿条向内弯曲而成，前后两端为半圆弧，中间为直线型；导轨的上下表面贴有两条金属片，导轨与两金属片互相绝缘，导轨接电源负极，两金属片分别接+5V与+12V电压，分别用于对工作臂上的单片机与电机供电。
3.如权利要求1所述的一种大蒜收割机，其特征在于，所述的除土筒是一个一侧带缺口的圆筒，缺口用于工作臂的进入，圆筒内布满了毛刷，用于工作臂在除土筒内上升过程中刷掉蒜上的泥土。
4.如权利要求1所述的一种大蒜收割机，其特征在于，所述的削根器是一个固定在机架圆板上的连续转动的电机，电机带动一个用于削掉蒜根的转刀，转刀周围有竖杆，与机械手上的微动开关配合，防止把蒜削坏。
5.如权利要求1所述的一种大蒜收割机，其特征在于，所述的分级器由一个单独的单片机控制，单片机放在分级器下固定位置，在机架圆板中央设置一个微动开关，圆板上电机带动一个类似卷尺形状的测蒜条；分级筒由内筒和外筒组成，分级筒外筒的筒壁有若干个分别导向不同的装蒜箱的孔，内筒与电机连接。
6.如权利要求1所述的一种大蒜收割机，其特征在于，所述的单片机为Atmel89C2051。
7.如权利要求1所述的一种大蒜收割机的工作方法，其特征在于，割秧机先在前剪掉蒜杆杆，然后对大蒜植株位置定位，使铲子移动到大蒜植株正下方方向，这时操作臂抓住蒜杆，待铲子将大蒜铲下后，操作臂将大蒜提起。进入除土筒刷掉所带土壤，放到固定的旋转削根刀上削根，然后把蒜放到分级器上，分级筒电机带动分级筒内筒运动到指定位置，将蒜引入指定的装蒜箱；工作臂完成这一系列操作后，即等待进行下一次循环。具体工作步骤如下1)系统通电，进行初始化(1)工作臂初始化，所有臂缩回，然后全速前进，直至所有臂中有一个到达零位点。这时零位工作臂运动到等待夹蒜位置，其他机械臂全部停止；任何一个臂如果发现前一个臂前进，则自己前进，运行到任一工作点或零点；每个工作臂到零点后复位，以后每到一次零点，都进行相同的复位；(2)分级子系统初始化，分级筒电机控制内筒向上运动至顶端，记为零位，初始化完成；2)正常运行(1)机械手张开，向并且下伸臂，如果下一位没有被占用，则向前运动，一直运动到拔蒜位，等待触蒜信号；(2)接收到触蒜信号，机械手闭合夹蒜，夹紧后提升，如果下一位没有被占用就前进至除土筒，提升至顶端同时除土；(3)如果下一位没有被占用，则前进至削根位置，伸臂到一定位置，停止一段时间进行削根；(4)收臂，如果下一位没有被占用，则前进至测量位；(5)到测量位停止，伸臂至一定位置，等待一段时间；伸臂时蒜触发测量单片机工作，测蒜单片机测量蒜的大小，记录数据；并通过计算确定分级筒电机应该如何运动，发出信号使分级筒电机到达目标位置；(6)工作臂收臂，运动到分级筒上方时蒜被剪下；(7)工作臂继续前进、复位，返回(1)。
全文摘要
一种大蒜收割机及其工作方法，收割机包括割秧机和收蒜机，收蒜机包括机架、机械臂组、除土筒、削根器、分级器和分级筒，机架安装在动力车前面，机架上安装有导轨，机械臂组包括多条工作臂，每条工作臂上设有一个单片机对此机械臂进行控制，工作臂包括竖杆、机械手与三个电机，分别带动工作臂前进、升降和机械收张合，机械手上装有微动开关；除土筒、削根器、分级器与分级筒都顺次直接固定在主框上，机架前下方安装有定位装置、铲子和割秧机，割秧机安装在定位装置与铲子前面。收割机在程序控制下工作。本发明提供可智能化工作以代替繁杂的手工劳作，实现将蒜刨出、去土、削根、剪杆、分级这一系列操作。
文档编号A01D29/00GK101036431SQ20071001318
公开日2007年9月19日 申请日期2007年1月25日 优先权日2007年1月25日
发明者马建国, 许福运 申请人:马建国