专利名称：大蒜直立播种装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大蒜播种机械，具体属于一种大蒜直立播种装置。
背景技术：
现代医学研究证实，大蒜集100多种药用和保健成分于一身，其中几十种成分都有单独的抗癌作用，我国是全球最主要的大蒜生产国、消费国、出口国和最大生产国，大蒜的种植极为普遍。大蒜播种时鳞芽朝向对大蒜生长发育影响巨大。研究表明播种时鳞芽朝向对大蒜植株的生长有很大的影响，鳞芽朝下和朝向水平时，发芽叶出土缓慢而且细弱，大蒜植株较矮，叶面积小，光合作用就弱，不利于大蒜种粒的成长，鳞芽如果朝上，收获的蒜头就比较重，体积也大，鳞芽朝向水平或者朝下，收获的蒜头重量较小，体积也小，大蒜地下部分生长姿态与播种时蒜种的姿态一致。鳞芽朝向水平或者朝下，蒜头在地下呈平躺或倒立状。大蒜外形不规则，要保证大蒜生长发育良好就要在种植的过程中保持直立，这主要依靠人工栽种，生产效率低，浪费大量的人力物力，不适合现代化的大面积播种，因此，迫切需要开发智能程度高的达到直立播种要求的大蒜播种机。目前，市场上的大蒜播种机无法模仿人手直立播种大蒜，播种出来的大蒜种粒有平躺的也有鳞芽朝下的，这对大蒜的播种质量和大蒜的产量都会产生极大的不良影响，无法实现大面积的精密直立播种作业。
发明内容
本发明的目的提供一种大蒜直立播种装置，改变大蒜播种机不能精确直立播种大蒜种粒的设计，使大蒜的播种摆脱人工操作，节省大量的人力物力，使大蒜的播种不再成为广大种植户的负担，符合现代种植要求，显著提高广大种植户的积极性，大面积的提高大蒜的品质和产量，以满足广大种植户的需要以及食用者对大蒜品质的需求，促进农业的发展。本发明的技术方案是一种大蒜直立播种装置，包括由盛装大蒜的V形槽，V形槽主控机箱，二维电机，机械手转动关节，各种压力、位置传感器，抓取大蒜的机械手，封土电机；所述的盛装大蒜的V形槽用来盛装大蒜，以利于机械手抓取；所述的主控机箱内有电源、中央处理器、接口电路。本发明进一步的技术方案是一种大蒜直立播种装置，包括由盛装大蒜的V形槽，主控机箱，二维电机，机械手转动关节，各种压力、位置传感器，抓取大蒜的机械手，封土电机；所述的盛装大蒜的V形槽用来盛装大蒜，以利于机械手抓取；所述的主控机箱内有电源、中央处理器、接口电路；所述的二维电机可以带动垂直机械臂水平移动，并且可以使垂直机械臂上下移动，转动关节内置电机可以使机械手臂做180度的旋转。本发明更详细的技术方案是一种大蒜直立播种装置，包括由盛装大蒜的V形槽，主控机箱，二维电机，机械手转动关节，各种压力、位置传感器，抓取大蒜的机械手，封土电、机；所述的盛装大蒜的V形槽用来盛装大蒜，以利于机械手抓取；所述的主控机箱内有电源、中央处理器、接口电路；所述的二维电机可以带动垂直机械臂水平移动，并且可以使垂直机械臂上下移动，转动关节内置电机可以使机械手臂做180度的旋转；所述的机械手使用柔性材料制作，具有一定的弹性以便于保护大蒜种粒不被损伤，抓取大蒜种粒的时候，机械手移动到V形槽的上方，这个动作由二维步进电机完成，然后机械手张开并下移，直到机械手触到V形槽，机械手指压力传感器把信号回送中央处理器，以此来判断机械手下降的是否合适，既要碰到V形槽又不能把机械手和V形槽压破，接下来就要抓取大蒜，在抓取大蒜的时候压力传感器回馈压力信号，这个信号保证机械手不把大蒜弄碎，二维电机带着整个手臂移出V形槽，转动关节中的电机使机械手臂转动90度，二维电机使整个手臂下移，当手臂进入播种沟中的时候，转动关节底部的压力传感器一碰到沟底就回送信号给中央处理器，中央处理器就指挥停止下移手臂，然后两个封土电机转动，完成封土任务后，机械手分开，疏松的土壤会顺着指缝把大蒜种粒固定成直立状态，这时机械手再移出土壤，大蒜种粒仍旧直立在土壤中，完成播种。本发明的优点是
I.本发明能使大蒜种粒直立播种，使大蒜播种机的设计更有针对性，根本改变大蒜播种机的性能，使之智能化，符合现代种植要求，显著提高广大种植户的积极性，促进农业的发展。2.本发明模仿人手的功能，赋予设备抓取大蒜种粒并且在掩埋大蒜种粒后机械手再拿开的能力，这保证了大蒜种粒不会倾斜，在大量种植的过程中能提高播种大蒜的质量，达到人工播种一样的效果。3.本发明的机械手可以使用很多个，因此大蒜播种机的播种速度可以很高。
下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述
图I大蒜种粒与V形槽；
图2抓取大蒜的机械手与控制部件；
图3机械手在V形槽中抓取大蒜；
图4机械手的转动关节；
图5抓紧大蒜种粒的机械手；
图6大蒜种粒在机械手抓紧的情况下处于直立状态；
图7直立播种机械手整体结构；
图8机械手的位置与大蒜种粒根部和鳞芽位置；
图9大蒜种粒封土意 图10大蒜直立播种机械电路结构框 图11压力传感器与接口电路；
图12机械手A、B、C位置传感器接口电路；
图13封土电机、机械手开合电机驱动电路；
图14机械手手掌状态传感器(两个手掌的相对位置)；
图15 _■维步进电机驱动电路；
图16电源电路；图中1机械手开合电机；2传动齿轮箱；3传感器固定支架；4固定支架；5手掌相对位置传感器；6磁铁或者LED ；7弹簧压力传感器；8传动杠杆；9弹簧；10转动轴；11传动杠杆；12固定支架；13机械手臂A ；14栅网状机械手；15机械手指压力传感器；16垂直机械臂；17转动关节；18垂直压力传感器；19机械手的传动箱；20侧向压力传感器；21V形槽；22主控机箱；23横臂；24支撑杆；25机械手定位传感器C ；26 二维电机；27封土器；28LED (手臂定位);29封土器外壳；30封土板；31封土电机；32 土壤。
具体实施例方式如图I所示，V形槽宽度是大蒜种粒水平放置时平均长度的I. 6倍，进入V形槽的大蒜，由于V形槽的形状限制，大蒜容易被固定，便于机械手14抓取。如图2所示，机械手14抓取大蒜的操作过程在机械手开合电机的带动下，通 过齿轮箱的传动，带动传动杠杆11上移，机械手的两个手掌分开，当传动杠杆11下移，机械手的两个手掌合在一起抓紧大蒜种粒，力量的大小由弹簧压力传感器7感知，抓取大蒜种粒的状态由图5、图6所示，，机械手14的开合状态，开合程度由位置传感器5提供信息，中央处理器来做判断。如图7所示，机械手14要找到大蒜的位置由二维步进电机26工作实现，机械手14随着手臂16上移，然后处于如图8所示的B位置，然后移动到V型槽的上方，机械手定位传感器25来判断机械手的位置是否精确，机械手定位传感器25感知LED28的光线来定位，准确定位后，二维电机26带着手臂16整体下移，当机械手触摸到V型槽的时候，触摸信号由机械手指压力传感器15发出，在机械手下移的过程中抓住大蒜种粒，机械手指压力高于设定值的时候，二维电机26停转，手臂16停止下移，完成抓取动作，然后二维电机带动手臂移出V型槽，为栽种作准备。如图8所示，机械手14与手臂16的相对位置有三种，机械手14在B位置时是抓取状态，机械手14在A、C位置时是栽种状态，根据大蒜的鳞芽和根部的朝向来确定在A位置或者C位置，当鳞芽朝右的时候,机械手14应该位于C位置，当鳞芽朝左的时候,机械手14应该位于A位置。如图9所示，在栽种的过程中，机械手臂16下移，当接触到土壤后，垂直压力传感器18就将反馈信号送给中央处理器，中央处理器在接到信号后就指挥封土电机31工作进行封土操作，土壤就会压到侧向压力传感器20，侧向压力传感器20将压力信号送给中央处理器，表示封土工作完成，中央处理器指挥封土电机停止工作并指挥机械手14微微张开一定的角度，疏松的土壤会顺着指缝把大蒜种粒固定成直立状态，这时机械手14再移出土壤，大蒜种粒仍旧直立在土壤中，完成播种。图10是中央处理器与各部分之间的联系示意图，各种传感器通过接口电路与中央处理器通讯，中央处理器根据传感器送来的信号分析判断后指挥不同的器件工作，具体过程是，中央处理器将指挥信号送给接口电路，接口电路再控制电机工作。压力传感器与接口电路如图11所示，所用的压力传感器都是由R1、R2、R3、R4、RP、RT组成的电桥，能精确的获得所受的压力的大小，这就方便机器做到精确动作，电桥将压力信号送给Ul放大后，再由A/D转换器转换成数字信号后送给CPU处理。图12为机械手A、B、C位置传感器与接口电路，此电路分别有三个，电路结构完全相同，R7、R8组成分压电路，R5组成上分压电阻、R6是光敏电阻为下分压电阻，R6、R8上面的电压在U2中进行比较，比较信号从A送入CPU。如图13是封土电机、机械手开合电机的驱动电路，图中的Ml是封土电机，负责封土操作，CPU送出的信号控制Q2开通或者关断，这个开关信号通过U3控制Q3导通或者关断，U3实现电气隔离，Q3实现对电机的控制，M2是机械手开合电机，负责机械手掌的张开和合拢的操作，图中，P、Q分别与CPU相连，P、QW00，01、10、11四种状态，P、Q为01时电机正转，P、Q为10时电机反转，Q4控制U4，Q6控制U5，Q9控制U6，Qll控制U7，U4控制Q5, U5控制Q7，U6控制Q8，U7控制Q10，Q5、Q7、Q8、QlO驱动电机正向或反向转动，U4、U5、U6、U7、U9实现电气隔离，U8与U9配合实现过流保护，T连接CPU ；Q2至Qll，U3至U9均工作在开关状态。图14为机械手手掌状态传感器(两个手掌的相对位置)，这个传感器能比较精确的探知两个手掌的相对位置，然后CPU根据程序的进程再决定手掌开合电机的转向。上面一排电阻为上分压电阻，下面一排接地电阻为下分压电阻，使用光敏电阻或者光敏二极管，下面一排接地电阻上端的电压信号通过Uio转换成数据送给CPU，CPU根据这个数据判定两 个手掌的相对位置。图15是二维步进电机驱动电路，能精确的移动机械手抓取大蒜种粒，并移动到准确的位置。CPU根据程序运行的需要送数据给Ull，Ull驱动步进电机转动。二维步进电机由两个步进电机组成，一个负责水平运动，一个负责垂直运动，此电路有两个相同的。图16是电源电路结构图，使用发电机或者是蓄电池组，输出24V和±5V电源，±5V由UlO和Ull产生，12V由U12产生，12V、24V供给电机，±5V供给中央处理器。综上所述，现将一具体实施例详述如下。实施例一种大蒜直立播种装置，包括由盛装大蒜的V形槽21，主控机箱22，二维电机26，机械手转动关节17，垂直压力传感器18，侧向压力传感器20，抓取大蒜的栅网状机械手14,机械手定位传感器25,封土电机31 ;所述的盛装大蒜的V形槽21用来盛装大蒜，以利于机械手14抓取；所述的主控机箱22内有电源、中央处理器、接口电路；所述的二维电机26可以带动垂直机械臂16水平移动，并且可以使垂直机械臂16上下移动，转动关节17内置电机可以使机械手臂做180度的旋转；所述的机械手14使用柔性材料制作，具有一定的弹性以便于保护大蒜种粒不被损伤，抓取大蒜种粒的时候，机械手14移动到V形槽21的上方，这个动作由二维电机26完成，然后机械手14张开并下移，直到机械手触到V形槽21，机械手指压力传感器15把信号回送中央处理器，以此来判断机械手14下降的是否合适，既要碰到V形槽又不能把机械手14和V形槽21压破，接下来就要抓取大蒜，在抓取大蒜的时候压力传感器7回馈压力信号，这个信号保证机械手不把大蒜弄碎，二维电机26带着整个手臂移出V形槽，转动关节中的电机使机械手臂转动90度，二维电机26使整个手臂下移，当手臂进入播种沟中的时候，转动关节底部的压力传感器18 —碰到沟底就回送信号给中央处理器，中央处理器就指挥停止下移手臂，然后两个封土电机31转动，完成封土任务的信号由侧向压力传感器20发出，机械手14分开，疏松的土壤会顺着指缝把大蒜种粒固定成直立状态，这时机械手再移出土壤，大蒜种粒仍旧直立在土壤中，完成播种。以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之 内。
权利要求
1.一种大蒜直立播种装置，其特征是包括由盛装大蒜的V形槽(21)，主控机箱(22)，二维电机(26)，机械手转动关节(17)，垂直压力传感器(18)，侧向压力传感器(20)，抓取大蒜的栅网状机械手(14)，机械手定位传感器(25)，封土电机(31);所述的盛装大蒜的V形槽(21)用来盛装大蒜，以利于机械手(14)抓取；所述的主控机箱(22)内有电源、中央处理器、接口电路；所述的二维电机(26)可以带动垂直机械臂(16)水平移动，并且可以使垂直机械臂(16)上下移动，转动关节(17)内置电机可以使机械手臂做180度的旋转；所述的机械手(14)使用柔性材料制作，具有一定的弹性以便于保护大蒜种粒不被损伤，抓取大蒜种粒的时候，机械手(14)移动到V形槽(21)的上方，这个动作由二维电机(26)完成，然后机械手(14)张开并下移，直到机械手触到V形槽(21 )，机械手指压力传感器(15)把信号回送中央处理器，以此来判断机械手(14)下降的是否合适，既要碰到V形槽又不能把机械手(14)和V形槽(21)压破，接下来就要抓取大蒜，在抓取大蒜的时候压力传感器(7)回馈压力信号，这个信号保证机械手不把大蒜弄碎，二维电机(26 )带着整个手臂移出V形槽，转动关节中的电机使机械手臂转动90度，二维电机(26)使整个手臂下移，当手臂进入播种沟中的时候，转动关节底部的压力传感器(18) —碰到沟底就回送信号给中央处理器，中央处理器就指挥停止下移手臂，然后两个封土电机(31)转动，完成封土任务的信号由侧向压力传感器(20)发出，机械手(14)分开，疏松的土壤会顺着指缝把大蒜种粒固定成直立状态，这时机械手再移出土壤，大蒜种粒仍旧直立在土壤中，完成播种。
2.根据权利要求I所述的大蒜直立播种装置，其特征是V形槽宽度是大蒜种粒水平放置时平均长度的I. 6倍，进入V形槽的大蒜，由于V形槽的形状限制，大蒜容易被固定，便于机械手(14)抓取。
3.根据权利要求I所述的大蒜直立播种装置，其特征是根据大蒜的形状，机械手(14)做成栅网状，有两片，成手掌状，操作时，在机械手开合电机的带动下，通过齿轮箱的传动，带动传动杠杆(11)上移，机械手的两个手掌分开，当传动杠杆(11)下移，机械手的两个手掌合在一起抓紧大蒜种粒，力量的大小由弹簧压力传感器7感知，机械手(14)的开合状态，开合程度由位置传感器(5)提供信息，中央处理器来做判断。
4.根据权利要求I所述的大蒜直立播种装置，其特征是所述的二维步进电机(26)由(PU发出信号给Ull，Ull再去驱动二维步进电机，二维步进电机(26)是两个步进电机的组合，可以水平、垂直两个方向移动。
5.根据权利要求I所述的大蒜直立播种装置，其特征是机械手(14)要找到大蒜的位置由二维步进电机(26)工作实现，机械手(14)随着手臂(16)上移，然后处于B位置，然后移动到V型槽的上方，机械手定位传感器(25)来判断机械手的位置是否精确，机械手定位传感器(25)感知LED28的光线来定位，准确定位后，二维电机(26)带着手臂(16)整体下移，当机械手触摸到V型槽的时候，触摸信号由机械手指压力传感器(15)发出，在机械手下移的过程中抓住大蒜种粒，机械手指压力高于设定值的时候，二维电机(26)停转，手臂(16)停止下移，完成抓取动作，然后二维电机带动手臂移出V型槽，为栽种作准备。
6.根据权利要求I所述的大蒜直立播种装置，其特征是机械手(14)与手臂(16)的相对位置有三种，机械手(14)在B位置时是抓取状态,机械手(14)在A、C位置时是栽种状态，根据大蒜的鳞芽和根部的朝向来确定在A位置或者C位置，当鳞芽朝右的时候，机械手(14)应该位于C位置，当鳞芽朝左的时候，机械手(14)应该位于A位置。
7.根据权利要求I所述的大蒜直立播种装置，其特征是所用的压力传感器都是由Rl、R2、R3、R4、RP、RT组成的电桥，能精确的获得所受的压力的大小，这就方便机器做到精确动作，电桥将压力信号送给Ul放大后，再由A/D转换器转换成数字信号后送给CPU处理。
8.根据权利要求I所述的大蒜直立播种装置，其特征是机械手手掌状态传感器(两个手掌的相对位置)，这个传感器能精确的探知两个手掌的相对位置，然后CPU根据程序的进程再决定手掌开合电机的转向，传感器有两排电阻，上面一排电阻为上分压电阻，下面一排接地电阻为下分压电阻，使用光敏电阻或者光敏二极管，下面一排接地电阻上端的电压信号通过UlO转换成数据送给CPU，CPU根据这个数据判定两个手掌的相对位置。
9.根据权利要求I所述的大蒜直立播种装置，其特征是封土电机M1，负责封土操作，CPU送出的信号控制Q2开通或者关断，这个开关信号通过U3控制Q3导通或者关断，U3实现电气隔离，Q3实现对电机的控制，M2是机械手开合电机，负责机械手掌的张开和合拢的操作，P、Q分别与CPU相连，P、Q有00，01、10、11四种状态，P、Q为01时电机正转，P、Q为10时电机反转，Q4控制U4，Q6控制U5，Q9控制U6，Qll控制U7，U4控制Q5，U5控制Q7, U6控制Q8, U7控制Q10，Q5、Q7、Q8、QlO驱动电机正向或反向转动，U4、U5、U6、U7、U9实现电气隔离，U8与U9配合实现过流保护，T连接CPU ； Q2至Q11，U3至U9均工作在开关状态。
全文摘要
本发明公开了一种大蒜直立播种装置，包括由盛装大蒜的V形槽，主控机箱，二维电机，机械手转动关节，各种压力、位置传感器，抓取大蒜的机械手，封土电机；所述的盛装大蒜的V形槽用来盛装大蒜，以利于机械手抓取；所述的二维电机可以带动垂直机械臂水平移动，并且可以使垂直机械臂上下移动，转动关节内置电机可以使机械手臂做180度的旋转；抓取大蒜种粒的时候，机械手移动到V形槽的上方，然后机械手张开并下移，接下来抓取大蒜，然后，二维电机带着整个手臂移出V形槽，转动关节中的电机使机械手臂转动90度，当手臂进入播种沟中的时候，一碰到沟底就停止下移手臂，封土，而后机械手分开，再移出土壤，大蒜种粒直立土壤中，完成播种。
文档编号A01C19/00GK102696310SQ201210224679
公开日2012年10月3日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者丁国明, 姚国林, 张巍, 王玉爽, 陈慕君 申请人:河南省农业高新科技园有限公司