一种基于单片机控制的自走轮式核桃采摘机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于单片机控制的自走轮式核桃采摘机，属于农业机械设备技术领域。本发明专利技术包括机架、固定在机架上的控制机构、行走机构、采摘机构和收集机构，机架上还设置有避障机构；控制机构驱动行走机构中的驱动电机通过电机动力输出轴、带轮、皮带与轮轴连接从而实现对驱动轮的驱动，通过避障机构解决核桃采摘机的避障问题，同时采用压力传感装置检测核桃是否被核桃夹持装置夹持。本发明专利技术结构简单、操作简便、经济适用、能够实现核桃的自动化收获，有效解决了收获过程中核桃精确定位问题，并且采用核桃收集箱，可以快速有效的实现摘取后的核桃集中收集问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机控制的自走轮式核桃采摘机
本专利技术涉及一种基于单片机控制的自走轮式核桃采摘机，属于农业收获机械设备领域。
技术介绍
核桃富含铜、镁、钾、维生素B6、叶酸和维生素B1，也含有纤维、磷、烟酸、铁、维生素B2和泛酸，且核桃中86%的脂肪是不饱和脂肪酸，其营养价值非常丰富，有“万岁子”“长寿果”“养生之宝”的美誉。但核桃树为落叶乔木，一般树身高达5-10米，且树干生脆，不易承受重物，果实分布分散，故而核桃的采摘是一个技术难题。核桃产业已成为云南覆盖面最广、汇集群众最多、持续发展潜力最大的高原特色产业之一。传统采摘核桃的方法基本都是人工采摘，这种方法劳动强度大、用工量多、效率低。目前国内核桃采摘机械多数处于研究和设计阶段，尚无大面积推广与应用，长期以往，严重制约了核桃产业的发展。因此设计出一种基于单片机控制的自走轮式核桃采摘的农用机械具有实际的生产需求，对推进核桃的产业化发展具有重要现实意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于单片机控制的自走轮式核桃采摘机，以用于实现核桃的机械收获。本专利技术的技术方案是：一种基于单片机控制的自走轮式核桃采摘机，包括机架9、固定在机架9上的控制机构、行走机构、采摘机构和收集机构，机架9上还设置有避障机构，避障机构为红外探测器，固定在机架9上且位于采摘机的前进方向上。所述行走机构包括驱动轮1、辅助轮19、驱动电机6、带轮Ⅰ2、驱动电机动力输出轴5、带轮Ⅱ4、皮带Ⅰ3和车轴7；其中驱动轮1和辅助轮19固定在机架9底部的车轴7上，驱动电机6固定在机架9的内部支撑板上，带轮Ⅱ4与驱动电机动力输出轴5连接，带轮Ⅰ2固定在有驱动轮1的车轴7上，带轮Ⅱ4和带轮Ⅰ2之间通过皮带Ⅰ3连接；所述控制机构包括控制器10、电机驱动模块8和液压控制装置16，三者均固定在机架9上方，电机驱动模块8和液压控制装置16均与单片机10相连，分别用于控制驱动电机6的转动以及液压杆Ⅰ13和液压杆Ⅱ17的伸缩，同时控制器10还用于控制夹持爪15的张开和闭合；所述采摘机构包括支撑板Ⅱ29、滑道Ⅰ11、滑轮Ⅰ12、液压杆Ⅰ13、液压杆Ⅱ17、夹持爪15、压力传感器31、相机14和支撑杆32，其中支撑板Ⅱ29竖直固定在机架9的上方，支撑板Ⅱ29的竖直方向上开设有滑道Ⅰ11，液压杆Ⅰ13位于支撑板Ⅱ29的垂直方向上且通过滑轮Ⅰ12与滑道Ⅰ11配合实现上下滑动，液压杆Ⅱ17的一端固定在液压杆Ⅰ13上，另一端固定在机架9上，液压杆Ⅰ13的末端固定有夹持爪15，夹持爪15内部设置有压力传感器31，夹持爪15的外侧通过支撑杆32固定有相机14；所述收集机构包括支撑板Ⅰ26、滑轮Ⅱ25、滑道Ⅱ24和收集箱18；其中支撑板Ⅰ26固定在机架9的底部支撑板上，支撑板Ⅰ26上开设有滑道Ⅱ24，收集箱18底部固定有滑轮Ⅱ25，滑轮Ⅱ25与滑道Ⅱ24配合，收集箱18可沿滑道Ⅱ24滑出至夹持爪15的正下方。所述夹持爪15由多个弧形叶片组成，在控制器10的作用下可整体张开或者闭合，叶片闭合时，夹持爪15可将核桃夹住且核桃的端部会碰触到压力传感器31。所述避障机构包括红外探测装置23、信号发射装置22、信号接收装置21、调制解调器20；红外探测装置23、信号发射装置22、信号接收装置21、调制解调器20固定在机架内部支撑板上；红外探测装置23将检测到的信号传递到调制解调器20，调制解调器20将收到的数字信号转换为模拟信号传递给信号发射装置22，信号发射装置22将转换后的模拟信号发射至空气中，信号接收装置21将信号发射装置22发射的模拟信号接收后传递给调制解调器20，调制解调器20再将接收的模拟信号转换为数字信号传递给控制器10，从而使控制器10识别信号而作出相应的反应；所述控制器10采用STC89C52单片机。本专利技术的工作原理：通过单片机进行总的操控，先带动行走机构行进至核桃的摘取范围内，行进的过程中通过避障机构来实时躲避障碍，到达核桃采摘范围内后，调整采摘机构中夹持爪的位置，使其将核桃准确夹持住，整个过程中有高速相机对核桃方位进行实时监测，夹持爪中的压力传感器可以确定核桃是否已经进入夹持爪，再通过单片机来操控将核桃摘下并松开夹持爪，核桃落入收集箱中完成采摘。本专利技术的有益效果是：该机整机结构较小，操作简便、经济适用，适用于核桃的机械收获，有效解决了机器行进过程中避障问题，，有效的提高了作业效率，可以有效实现所要摘取核桃的不同位置问题，采摘效果好，且该机自动化程度高，采收效果好，有效的提高了核桃的经济效益和生产收益。附图说明图1是本专利技术的轴测视图一；图2是本专利技术的轴测视图二；图3是本专利技术的采摘机构示意图；图4是本专利技术的夹持爪示意图；图中各标号：1-驱动轮，2-带轮Ⅰ，3-皮带，4-带轮Ⅱ，5-驱动电机动力输出轴，6-驱动电机，7-车轴，8-电机驱动模块，9-机架，10-控制器，11-滑道Ⅰ，12-滑轮Ⅰ，13-液压杆Ⅰ，14-相机，15-夹持爪，16-液压控制装置，17-液压杆Ⅱ，18-收集箱，19-辅助轮，20-调制解调器，21-信号接收装置，22-信号发射装置，23-红外探测装置，24-滑道Ⅱ，25-滑轮Ⅱ，26-支撑板Ⅰ，27-车前挡板，28-数据连接线Ⅰ，29-支撑板Ⅱ，30-数据连接线Ⅱ，31-压力传感器，32-支撑杆。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的内容并不限于所述范围。实施例1：如图1-2所示，一种基于单片机控制的自走轮式核桃采摘机，包括机架9、固定在机架9上的控制机构、行走机构、采摘机构和收集机构，机架9上还设置有避障机构，避障机构为红外探测器，固定在机架9上且位于采摘机的前进方向上。行走机构包括驱动轮1、辅助轮19、驱动电机6、带轮Ⅰ2、驱动电机动力输出轴5、带轮Ⅱ4、皮带Ⅰ3和车轴7；其中驱动轮1和辅助轮19固定在机架9底部的车轴7上，驱动电机6固定在机架9的内部支撑板上，带轮Ⅱ4与驱动电机动力输出轴5连接，带轮Ⅰ2固定在有驱动轮1的车轴7上，带轮Ⅱ4和带轮Ⅰ2之间通过皮带Ⅰ3连接；驱动电机6输出的动力依次经过驱动电机动力输出轴5、带轮Ⅱ4、皮带Ⅰ3、带轮Ⅰ2、车轴7传递到驱动轮1，从而驱动驱动轮1行走。控制机构包括控制器10、电机驱动模块8和液压控制装置16，三者均固定在机架9上方，控制器10通过数据连接线Ⅱ30将数字信号传递给驱动电机驱动模块8，通过驱动电机驱动模块8来控制驱动电机的6的正、反转，从而实现核桃采摘机的前进、后退；控制器10通过数据连接线Ⅰ28将数字信号传递给液压控制装置16，通过液压控制装置16来控制液压杆Ⅰ13和液压装置Ⅱ杆的伸缩，进而实现夹持爪15的位置的调整，同时控制器10还用于控制夹持爪15的张开和闭合。收集装置包括支撑板Ⅰ26、滑轮Ⅱ25、滑道Ⅱ24和收集箱18；其中支撑板Ⅰ26固定在机架9的底部支撑板上，支撑板Ⅰ26上开设有滑道Ⅱ24，收集箱18底部固定有滑轮Ⅱ25，滑轮Ⅱ25与滑道Ⅱ24配合，收集箱18可沿滑道Ⅱ24滑出至夹持爪15的正下方。如图3-4所示，采摘机构包括支撑板Ⅱ29、滑道Ⅰ11、滑轮Ⅰ12、液压杆Ⅰ13、液压杆Ⅱ17、夹持爪15、压力传感器31、相机14和支撑杆32，其中支撑板Ⅱ29竖直固定在机架9的上方，支撑板Ⅱ29的竖直方向上开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单片机控制的自走轮式核桃采摘机，其特征在于：包括机架（9）、固定在机架（9）上的控制机构、行走机构、采摘机构和收集机构，机架（9）上还设置有避障机构；所述行走机构包括驱动轮（1）、辅助轮（19）、驱动电机（6）、带轮Ⅰ（2）、驱动电机动力输出轴（5）、带轮Ⅱ（4）、皮带Ⅰ（3）和车轴（7）；其中驱动轮（1）和辅助轮（19）固定在机架（9）底部的车轴（7）上，驱动电机（6）固定在机架（9）的内部支撑板上，带轮Ⅱ（4）与驱动电机动力输出轴（5）连接，带轮Ⅰ（2）固定在有驱动轮（1）的车轴（7）上，带轮Ⅱ（4）和带轮Ⅰ（2）之间通过皮带Ⅰ（3）连接；所述控制机构包括控制器（10）、电机驱动模块（8）和液压控制装置（16），三者均固定在机架（9）上方，电机驱动模块（8）和液压控制装置（16）均与单片机（10）相连，分别用于控制驱动电机（6）的转动以及液压杆Ⅰ（13）和液压杆Ⅱ（17）的伸缩，同时控制器（10）还用于控制夹持爪（15）的张开和闭合；所述采摘机构包括支撑板Ⅱ（29）、滑道Ⅰ（11）、滑轮Ⅰ（12）、液压杆Ⅰ（13）、液压杆Ⅱ（17）、夹持爪（15）、压力传感器（31）、相机（14）和支撑杆（32），其中支撑板Ⅱ（29）竖直固定在机架（9）的上方，支撑板Ⅱ（29）的竖直方向上开设有滑道Ⅰ（11），液压杆Ⅰ（13）位于支撑板Ⅱ（29）的垂直方向上且通过滑轮Ⅰ（12）与滑道Ⅰ（11）配合实现上下滑动，液压杆Ⅱ（17）的一端固定在液压杆Ⅰ（13）上，另一端固定在机架（9）上，液压杆Ⅰ（13）的末端固定有夹持爪（15），夹持爪（15）内部设置有压力传感器（31），夹持爪（15）的外侧通过支撑杆（32）固定有相机（14）；所述收集机构包括支撑板Ⅰ（26）、滑轮Ⅱ（25）、滑道Ⅱ（24）和收集箱（18）；其中支撑板Ⅰ（26）固定在机架（9）的底部支撑板上，支撑板Ⅰ（26）上开设有滑道Ⅱ（24），收集箱（18）底部固定有滑轮Ⅱ（25），滑轮Ⅱ（25）与滑道Ⅱ（24）配合。...

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机控制的自走轮式核桃采摘机，其特征在于：包括机架（9）、固定在机架（9）上的控制机构、行走机构、采摘机构和收集机构，机架（9）上还设置有避障机构；所述行走机构包括驱动轮（1）、辅助轮（19）、驱动电机（6）、带轮Ⅰ（2）、驱动电机动力输出轴（5）、带轮Ⅱ（4）、皮带Ⅰ（3）和车轴（7）；其中驱动轮（1）和辅助轮（19）固定在机架（9）底部的车轴（7）上，驱动电机（6）固定在机架（9）的内部支撑板上，带轮Ⅱ（4）与驱动电机动力输出轴（5）连接，带轮Ⅰ（2）固定在有驱动轮（1）的车轴（7）上，带轮Ⅱ（4）和带轮Ⅰ（2）之间通过皮带Ⅰ（3）连接；所述控制机构包括控制器（10）、电机驱动模块（8）和液压控制装置（16），三者均固定在机架（9）上方，电机驱动模块（8）和液压控制装置（16）均与单片机（10）相连，分别用于控制驱动电机（6）的转动以及液压杆Ⅰ（13）和液压杆Ⅱ（17）的伸缩，同时控制器（10）还用于控制夹持爪（15）的张开和闭合；所述采摘机构包括支撑板Ⅱ（29）、滑道Ⅰ（11）、滑轮Ⅰ（12）、液压杆Ⅰ（13）、液压杆Ⅱ（17）、夹持爪（15）、压力传感器（31）、相机（14）和支撑杆（32），其中支撑板Ⅱ（29）竖直固定在机架（9）的上方，支撑板Ⅱ（29）的竖直方向上开设有滑道Ⅰ（11），液压杆Ⅰ（13）位于支撑板Ⅱ（29）的垂直方向上且通过滑轮Ⅰ（12）与滑道Ⅰ（11）配合实现上下滑动，液压杆Ⅱ（17）的一端固定在液压杆Ⅰ（13）上，另一端固定在机架（9）上，液压杆Ⅰ（13）的末端固定有夹持爪（15），夹持爪（15）内部设置有压力传感器（31），夹持爪（15）的外侧通过支撑杆（32）固定有相机（14）；所述收集机构包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽霞，孙连烛，张兆国，闫全涛，杜宗霖，刘伟健，潘睿，郝思佳，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53