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大蒜直立播种装置.pdf

  • 上传人:b***
  • 文档编号:4812933
  • 上传时间:2018-11-14
  • 格式:PDF
  • 页数:19
  • 大小:922.99KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201210224679.3

    申请日:

    2012.07.03

    公开号:

    CN102696310A

    公开日:

    2012.10.03

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):A01C 7/04申请公布日:20121003|||公开

    IPC分类号:

    A01C7/04; A01C7/20; A01C19/00

    主分类号:

    A01C7/04

    申请人:

    河南省农业高新科技园有限公司

    发明人:

    王玉爽; 张巍; 丁国明; 陈慕君; 姚国林

    地址:

    451450 河南省郑州市中牟县东郑汴路南科技园

    优先权:

    专利代理机构:

    代理人:

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    内容摘要

    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。

    权利要求书

    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)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(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1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1.6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1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1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CPU发出信号给U11,U11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1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1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1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U1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1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U10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1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 ,Q11控制U7, U4控制Q5, U5控制Q7, U6控制Q8, U7控制Q10,Q5、Q7、Q8、Q10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。

    说明书

    大蒜直立播种装置

    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:

    1.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。

    附图说明    

    下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述:

    图1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大蒜种粒封土示意图;

    图10大蒜直立播种机械电路结构框图;

    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15二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。

    具体实施方式

    如图1所示,V形槽宽度是大蒜种粒水平放置时平均长度的1.6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U1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M1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、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 ,Q11控制U7, U4控制Q5, U5控制Q7, U6控制Q8, U7控制Q10,Q5、Q7、Q8、Q10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。

    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U10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U11, U11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U10 和U11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。

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    大蒜 直立 播种 装置
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