一种水果测产装置及方法与流程

本发明涉及农业机械技术领域，更具体地，涉及一种水果测产装置及方法。

背景技术：

随着我国人口老龄化和农业劳动力的减少，农业生产成本显著提高，采摘任务日益繁重，传统的人工采摘方式已经无法满足实际生产需求，水果采摘趋向机械化、智能化发展。而如何在采摘过程中，直接获得水果产量，减少人工称重等繁琐的环节，是水果采摘机械研究的关键技术之一。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种水果测产装置及方法,该方法能够在水果采摘过程实时计重。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种水果测产装置，包括：控制系统、动力装置、机械爪、水果，所述的控制系统控制动力装置运转，所述的动力装置驱动机械爪的开合，所述的机械爪抓取水果，所述的水果测产装置还包括压力传感器，所述的压力传感器安装在机械爪上，所述的控制系统检测并记录压力传感器上的压力值。该装置可以实现采摘过程中实时测量记录水果重量。

进一步地，所述的机械爪包括两个爪体，两个爪体分别夹持水果两侧，所述的压力传感器分别安装在机械爪的两个爪体上。方便采摘与测量。

进一步地，所述的控制系统根据检测的压力值计算水果重量。

进一步地，所述的控制系统为单片机控制系统。

进一步地，所述的水果测产装置还包括暂存筐，所述的暂存筐存储刚摘下的水果。方便采摘。

进一步地，所述的水果包括菠萝、苹果、雪梨。

进一步地，所述的动力装置为电机。

一种水果测产方法，其特征在于包括如下步骤：

s1：通过预实验获得机械爪采摘时的预夹紧力fm以及水果与机械爪之间的摩擦系数μ,当采摘水果时，2f＝2fmμ≥mg，其中m为单个水果的质量，f为水果与机械爪间的摩擦力。

s2：当机械爪夹持水果移动到指定的暂存筐时，电机驱动机械爪缓慢松开水果，此时控制系统不断检测记录压力传感器的压力fn的变化曲线。

s3：当2f＝2fnμ≤mg时，水果将从机械爪间掉落，此时压力值fn迅速下降为0，通过对压力传感器压力过程变化曲线进行数据处理，确定水果掉落临界状态fn的值。

s4：由2f＝2fnμ＝mg，即可得到单个水果重量

进一步地，所述的s4后还包括步骤s5，步骤s5为：重复s2-s4过程，得到水果总产量。

与现有技术相比，有益效果是：实现了水果采摘过程实时计重，测算出水果产量，减少人工称重等繁琐的环节，具有结构简单、方便快捷等优点。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明水果受力示意图。

图3是水果测产方法流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1-3所示，一种水果测产装置，包括：控制系统1、动力装置5、机械爪3、水果2，所述的控制系统1控制动力装置5运转，所述的动力装置5驱动机械爪3的开合，所述的机械爪3抓取水果，其特征在于，所述的水果测产装置还包括压力传感器4，所述的压力传感器4安装在机械爪3上，所述的控制系统1检测并记录压力传感器4上的压力值。

进一步地，所述的机械爪3包括两个爪体，两个爪体分别夹持水果2两侧，所述的压力传感器4分别安装在机械爪3的两个爪体上。

进一步地，所述的控制系统1根据检测的压力值计算水果2重量。

进一步地，所述的控制系统1为单片机控制系统。

进一步地，所述的水果测产装置还包括暂存筐，所述的暂存筐存储刚摘下的水果。

进一步地，所述的水果2包括菠萝、苹果、雪梨。

进一步地，所述的动力装置5为电机。

一种水果测产方法，其特征在于包括如下步骤：

s1：通过预实验获得机械爪采摘时的预夹紧力fm以及水果与机械爪之间的摩擦系数μ,当采摘水果时，2f＝2fmμ≥mg。

s2：当机械爪夹持水果移动到指定的暂存筐时，电机驱动机械爪缓慢松开水果，此时控制系统不断检测记录压力传感器的压力fn的变化曲线。

s3：f为水果与机械爪间的摩擦力，当2f＝2fnμ≤mg时，水果将从机械爪间掉落，此时压力值fn迅速下降为0，通过对压力传感器4过程变化曲线进行数据处理，确定水果掉落临界状态fn的值。

s4：由2f＝2fnμ＝mg，即可得到单个水果重量

进一步地，所述的s4后还包括步骤s5，步骤s5为：重复s2-s4过程，得到水果总产量m。

当机械手进行采摘作业时，电机驱动机械爪夹紧水果，由单片机控制系统控制机械爪的预紧力，当机械手移动到暂存筐时，电机驱动机械爪缓慢地松开水果，此时单片机控制系统不断检测记录压力传感器的压力的变化曲线，当水果将从机械爪中间掉落瞬间，压力值迅速下降为0，通过对压力传感器过程变化曲线进行数据处理，确定水果掉落临界状态压力传感器的值，由即可得到单个水果重量m。重复上述过程，最终得到水果总产量m。该方法尤其适用于菠萝、苹果、雪梨等颗粒体积大的水果。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及农业机械技术领域，更具体地，涉及一种水果测产装置及方法。一种水果测产装置，包括：控制系统、动力装置、机械爪、水果，所述的控制系统控制动力装置运转，所述的动力装置驱动机械爪的开合，所述的机械爪抓取水果，所述的水果测产装置还包括压力传感器，所述的压力传感器安装在机械爪上，所述的控制系统检测并记录压力传感器上的压力值。该装置可以实现采摘过程中实时测量记录水果重量。

技术研发人员：马兴灶;吴子杰;杨航;曾志豪;肖永伦;杨楚欣
受保护的技术使用者：岭南师范学院
技术研发日：2017.07.01
技术公布日：2017.09.12