一种苹果采摘机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及农业采摘领域，具体说是一种苹果采摘机。
【背景技术】
[0002]将采摘机大量应用于苹果采摘过程能够极大地提高采摘效率并节约成本；但水果在采摘过程中容易产生机械损伤，也是需要重点注意的问题。针对果实在树上位置随机、自动识别功能受枝叶遮挡影响、分布范围广的特点，许多国家进行了较深入的研宄，但机器人采摘作业仍然处于较低水平，受环境影响，效率、稳定、可靠性较低问题仍未解决。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型设计的目的就是为克服现有技术之不足而提供一种结构简单、效率高的苹果采摘机。
[0004]为达上述目的，本实用新型一种苹果采摘机，其包括采摘手、两对称的切割刀片、直流电机、软轴、双面齿条、齿轮、丝杆、机械手臂和主板，所述采摘手的内侧设置有位置传感器和压力传感器，所述采摘手的底部设置有齿轮，所述齿轮通过所述丝杆和所述双面齿条与所述直流电机连接；所述采摘手通过所述软轴与所述机械手臂连接；所述机械手臂下端外侧设置有主板，所述主板包括主控芯片、数据采集模块、存储模块、电源模块、电机驱动模块、显示模块、开关按钮和放料按钮，所述直流电机的启动由电机驱动模块控制；所述位置传感器、所述压力传感器、所述存储模块、所述电源模块、所述电机驱动模块、所述显示模块、所述开关按钮和放料按钮分别与所述主控芯片连接。
[0005]其中所述主控芯片为STC12C5A60S2单片机。
[0006]其中所述显示模块为IXD液晶屏。
[0007]其中所述存储模块为24C256数据存储器。
[0008]其中所述切割刀片为楔形。
[0009]本实用新型与现有技术不同之处在于本实用新型取得了如下技术效果:
[0010](I)本实用新型采用STC12C5A60S2单片机对苹果采摘过程进行智能控制，IXD液晶屏实时显示苹果采摘情况，以降低人力物力，提高采摘效率；
[0011](2)本实用新型采用PWM实现直流电机的调速，实现了对转速的闭环控制，当转速与设定值偏差比较大时，采用软件改变占空比的方法，对电机转速进行调整，避免了系统因阻力变化而弓I起转速变化时对苹果采摘的影响，提高了系统的稳定性；
[0012](3)本实用新型采用24C256作为数据存储器，用于保存采摘机的工作状态，如苹果的等级、数量等，弥补了主控芯片内存不足的缺陷；
[0013](4)本实用新型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。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；
[0014](5)本实用新型将切割刀片设计成楔形，近似360°的刀具进行直接切割采摘，苹果的完好得到了最大限度的保证，减小了果农的损失。
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型苹果采摘机的结构图。
[0017]图2是本实用新型苹果采摘机的系统框图。
[0018]图3是本实用新型苹果采摘机的部分电路图。
[0019]附图标记说明:101-电池槽、102-开关按钮、103-主板、104-显示屏、105-机械手臂、106-软轴、107-双面齿条、108-位置传感器、109-切割刀片、110-采摘手、111-压力传感器、112-齿轮、113-丝杠、114-直流电机、115-放料按钮。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图和实施例，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0021]如图1-3所示，本实用新型一种苹果采摘机，包括采摘手110、两对称的楔形切割刀片109、直流电机114、软轴106、双面齿条107、齿轮112、丝杆113、机械手臂105和主板103，采摘手110的内侧设置有位置传感器108和压力传感器111，采摘手110的底部设置有齿轮112，齿轮112通过丝杆113和双面齿条107与直流电机114连接；采摘手110通过软轴106与机械手臂105连接；机械手臂105下端外侧设置有主板103，主板103包括主控芯片、数据采集模块、存储模块、电源模块、电机驱动模块、显示模块、开关按钮102和放料按钮115，114直流电机的启动由电机驱动模块控制；位置传感器108、压力传感器111、所述存储模块、所述电源模块、所述电机驱动模块、所述显示模块、所述开关按钮和放料按钮分别与所述主控芯片连接。
[0022]本实施例中所述主控芯片为STC12C5A60S2单片机，所述显示模块为IXD液晶屏，所述存储模块为24C256数据存储器。
[0023]具体流程如下:
[0024](I)电源启动:在电池槽101中放入三节锂聚合物电池，为主板103供电。主板中各个模块的连接如图2所示，数据采集模块、存储模块、电源模块、电机驱动模块、显示模块、放料按钮与主控芯片连接。具体部分电路如图3所示，电池的正负极从Jl的1、2接入，LM7805输出5V电压，再经过LMl117-3.3V输出3.3V电压；其中5V为单片机STC12C5A60S2、电机驱动模块L298供电，3.3V为存储器24C256、IXD12864、数据采集模块供电。按下开关按钮102，单片机控制采摘手110展开，人工控制机械手臂105的运动调整采摘手110位置。
[0025](2)精确苹果位置:单片机接收从J2接入(如图3)的位置传感器108获取采摘手110与苹果的位置信息，输出相应的信号控制采摘手110左右、上下移动，直到苹果位于采摘手110中央。
[0026](3)启动切割:当苹果位于采摘手110中央时，单片机输出相应的信号APWM、BPWM连接电机驱动电路(图3)控制从J5接入的直流电机114以一定转速通过丝杠113带动双面齿条107上下运动；由双面齿条107和齿轮112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(采摘手110夹紧)；直到单片机收到从J3接入(图3)的压力传感器111检测到给定的压力以后，由切割刀片109在软轴106的带动下绕手指外廓做近似I周(3600)的旋转，完成位于手指外周上任意位置苹果柄的切割。
[0027](4)出料:切割完成，采摘手110停止工作，机械手臂105收缩，人工控制机械手臂105到指定的放料位置，启动放料按钮115，采摘手110展开，将苹果放于指定位置包装，单片机输出相应的信号SCUSDA控制数据存储器中(图3)苹果采摘数量按等级自动加1，并通过Pl.0至Pl.5、P2.0至P2.5输出信号控制J4接入(图3)的显示屏104更新苹果采摘机的工作状态(如苹果的等级、数量)，机械手臂105返回初始位置，等待下一次工作。
[0028]本实用新型将虚拟现实技术成功地应用到采摘技术领域，并将传感技术和智能控制技术相结合，实现了新型采摘机械手臂的优越性能，克服了果农不容易采摘、果树高的问题，提高了采摘的效率，节省了劳动力，缩短了采摘周期。
[0029]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种苹果采摘机，其特征在于其包括采摘手、两对称的切割刀片、直流电机、软轴、双面齿条、齿轮、丝杆、机械手臂和主板，所述采摘手的内侧设置有位置传感器和压力传感器，所述采摘手的底部设置有齿轮，所述齿轮通过所述丝杆和所述双面齿条与所述直流电机连接；所述采摘手通过所述软轴与所述机械手臂连接；所述机械手臂下端外侧设置有主板，所述主板包括主控芯片、数据采集模块、存储模块、电源模块、电机驱动模块、显示模块、开关按钮和放料按钮，所述直流电机的启动由电机驱动模块控制；所述位置传感器、所述压力传感器、所述存储模块、所述电源模块、所述电机驱动模块、所述显示模块、所述开关按钮和放料按钮分别与所述主控芯片连接。2.根据权利要求1所述的一种苹果采摘机，其特征在于:所述主控芯片为STC12C5A60S2 单片机。3.根据权利要求1所述的一种苹果采摘机，其特征在于:所述显示模块为LCD液晶屏。4.根据权利要求1所述的一种苹果采摘机，其特征在于:所述存储模块为24C256数据存储器。5.根据权利要求1所述的一种苹果采摘机，其特征在于:所述切割刀片为楔形。
【专利摘要】本实用新型公开了一种苹果采摘机，主要由机械手臂、切割刀片、采摘手、直流电机和主板构成，所述主板包括主控芯片、数据采集模块、存储模块、电源模块、电机驱动模块、显示模块，采用STC12C5A60S2作为主控芯片，接收由数据采集模块传来采摘手与苹果的位置关系，输出相应的信号控制直流电机以一定转速带动机械部件的运转，完成近似1周的刀具直接切割，实现低损失的苹果摘取、送回等一系列动作；并驱动LCD液晶屏实时更新苹果采摘机的工作状态，如苹果的等级、数量。
【IPC分类】A01D46/30
【公开号】CN204697535
【申请号】CN201520148360
【发明人】吴燕
【申请人】江西科技学院
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年3月17日