專利名稱：一種大蒜收割機(jī)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)作物收割機(jī)械，特別是一種大蒜收割機(jī)及其工作方法。
背景技術(shù)：
大蒜收割過程很復(fù)雜，所以一直以來都是手工完成。但是手工收割需要大量的勞動力，并且效率很低。
現(xiàn)在也曾出現(xiàn)過一些大蒜收獲機(jī)，但大都是僅僅把蒜從土中刨出來，還需要人工一個(gè)一個(gè)撿起來，再由人工去土、削根、剪桿、分級工序一個(gè)也沒少。由于其功能十分有限，所以無法大規(guī)模推廣應(yīng)用。到目前，還沒有一種可以實(shí)現(xiàn)大蒜全過程機(jī)械化收割的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種使用智能化設(shè)備，代替繁雜的手工勞作，實(shí)現(xiàn)將蒜刨出、去土、削根、剪桿、分級這一系列操作的大蒜收割機(jī)。
一種大蒜收割機(jī)，包括割秧機(jī)和收蒜機(jī)，收蒜機(jī)包括機(jī)架、機(jī)械臂組、除土筒、削根器、分級器和分級筒，機(jī)架安裝在動力車前面，機(jī)架上安裝有導(dǎo)軌，機(jī)械臂組安裝在導(dǎo)軌上并可在導(dǎo)軌上運(yùn)動，機(jī)械臂組包括多條工作臂，每條工作臂上設(shè)有一個(gè)單片機(jī)對此機(jī)械臂進(jìn)行控制，工作臂包括豎桿、機(jī)械手與三個(gè)電機(jī)，其中一個(gè)電機(jī)是帶動工作臂前進(jìn)的前進(jìn)電機(jī)，置于導(dǎo)軌與機(jī)械手的連接處，一個(gè)電機(jī)是控制豎桿升降的升降電機(jī)，也置于導(dǎo)軌與機(jī)械手的連接處，還有一個(gè)電機(jī)是帶動機(jī)械手開合的機(jī)械手電機(jī)，置于機(jī)械手部位，機(jī)械手上裝有微動開關(guān)；除土筒、削根器、分級器與分級筒都順次直接固定在主框上，機(jī)架前下方安裝有定位裝置、鏟子和割秧機(jī)，割秧機(jī)安裝在定位裝置與鏟子前面。
所述的導(dǎo)軌是由一個(gè)齒條向內(nèi)彎曲而成，前后兩端為半圓弧，中間為直線型；導(dǎo)軌的上下表面貼有兩條金屬片，導(dǎo)軌與兩金屬片互相絕緣，導(dǎo)軌接電源負(fù)極，兩金屬片分別接+5V與+12V電壓，分別用于對工作臂上的單片機(jī)與電機(jī)供電。
所述的除土筒是一個(gè)一側(cè)帶缺口的圓筒，缺口用于工作臂的進(jìn)入，圓筒內(nèi)布滿了毛刷，用于工作臂在除土筒內(nèi)上升過程中刷掉蒜上的泥土。
所述的削根器是一個(gè)固定在機(jī)架圓板上的連續(xù)轉(zhuǎn)動的電機(jī)，電機(jī)帶動一個(gè)用于削掉蒜根的轉(zhuǎn)刀，轉(zhuǎn)刀周圍有豎桿，與機(jī)械手上的微動開關(guān)配合，防止把蒜削壞。
所述的分級器由一個(gè)單獨(dú)的單片機(jī)控制，單片機(jī)放在分級器下固定位置，在機(jī)架圓板中央設(shè)置一個(gè)微動開關(guān)，圓板上電機(jī)帶動一個(gè)類似卷尺形狀的測蒜條；分級筒由內(nèi)筒和外筒組成，分級筒外筒的筒壁有若干個(gè)分別導(dǎo)向不同的裝蒜箱的孔，內(nèi)筒與電機(jī)連接。
所述的單片機(jī)為Atmel89C2051。
一種大蒜收割機(jī)的工作方法為，割秧機(jī)先在前剪掉蒜桿桿，然后對大蒜植株位置定位，使鏟子移動到大蒜植株正下方方向，這時(shí)操作臂抓住蒜桿，待鏟子將大蒜鏟下后，操作臂將大蒜提起。進(jìn)入除土筒刷掉所帶土壤，放到固定的旋轉(zhuǎn)削根刀上削根，然后把蒜放到分級器上，分級筒電機(jī)帶動分級筒內(nèi)筒運(yùn)動到指定位置，將蒜引入指定的裝蒜箱；工作臂完成這一系列操作后，即等待進(jìn)行下一次循環(huán)。
具體工作步驟如下1)系統(tǒng)通電，進(jìn)行初始化(8)工作臂初始化，所有臂縮回，然后全速前進(jìn)，直至所有臂中有一個(gè)到達(dá)零位點(diǎn)。這時(shí)零位工作臂運(yùn)動到等待夾蒜位置，其他機(jī)械臂全部停止；任何一個(gè)臂如果發(fā)現(xiàn)前一個(gè)臂前進(jìn)，則自己前進(jìn)，運(yùn)行到任一工作點(diǎn)或零點(diǎn)；每個(gè)工作臂到零點(diǎn)后復(fù)位，以后每到一次零點(diǎn)，都進(jìn)行相同的復(fù)位；(9)分級子系統(tǒng)初始化，分級筒電機(jī)控制內(nèi)筒向上運(yùn)動至頂端，記為零位，初始化完成；2)正常運(yùn)行(1)機(jī)械手張開，向并且下伸臂，如果下一位沒有被占用，則向前運(yùn)動，一直運(yùn)動到拔蒜位，等待觸蒜信號；(2)接收到觸蒜信號，機(jī)械手閉合夾蒜，夾緊后提升，如果下一位沒有被占用就前進(jìn)至除土筒，提升至頂端同時(shí)除土；(10)如果下一位沒有被占用，則前進(jìn)至削根位置，伸臂到一定位置，停止一段時(shí)間進(jìn)行削根；(11)收臂，如果下一位沒有被占用，則前進(jìn)至測量位；(12)到測量位停止，伸臂至一定位置，等待一段時(shí)間；伸臂時(shí)蒜觸發(fā)測量單片機(jī)工作，測蒜單片機(jī)測量蒜的大小，記錄數(shù)據(jù)；并通過計(jì)算確定分級筒電機(jī)應(yīng)該如何運(yùn)動，發(fā)出信號使分級筒電機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置；(13)工作臂收臂，運(yùn)動到分級筒上方時(shí)蒜被剪下；(14)工作臂繼續(xù)前進(jìn)、復(fù)位，返回(1)。
一套機(jī)械臂系統(tǒng)內(nèi)有多條工作臂，一條進(jìn)行著一項(xiàng)操作時(shí)，其他的在進(jìn)行另外的操作，多條同時(shí)進(jìn)行，使效率大大提高。
本發(fā)明提供可智能化工作以代替繁雜的手工勞作，實(shí)現(xiàn)將蒜刨出、去土、削根、剪桿、分級這一系列操作。
四

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框架圖。
圖2功率驅(qū)動電路圖。
圖3是本發(fā)明中工作臂單片機(jī)控制電路圖。
圖4是本發(fā)明中工作臂控制模塊5是本發(fā)明中分級單片機(jī)電路圖。
圖6是本發(fā)明中分級模塊圖。
圖7是本發(fā)明中機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本發(fā)明中工作臂工作流程圖。
圖9是本發(fā)明中分級筒結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1、機(jī)架，2、除土筒，3、削根器，4、分級器，5、分級筒，6、導(dǎo)軌，7、工作臂。
五具體實(shí)施例方式
實(shí)施例本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其組成部分的電路圖、結(jié)構(gòu)框圖和部件圖如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖9所示，工作臂工作流程8所示，包括割秧機(jī)和收蒜機(jī)，收蒜機(jī)包括機(jī)架1、機(jī)械臂組、除土筒2、削根器3、分級器4和分級筒5，機(jī)架1安裝在動力車前面，機(jī)架1上安裝有導(dǎo)軌6，機(jī)械臂組安裝在導(dǎo)軌6上并可在導(dǎo)軌6上運(yùn)動，機(jī)械臂組包括多條工作臂7，每條工作臂7上設(shè)有一個(gè)單片機(jī)對此機(jī)械臂進(jìn)行控制，工作臂7包括豎桿、機(jī)械手與三個(gè)電機(jī)，其中一個(gè)電機(jī)是帶動工作臂前進(jìn)的前進(jìn)電機(jī)，置于導(dǎo)軌與機(jī)械手的連接處，一個(gè)電機(jī)是控制豎桿升降的升降電機(jī)，也置于導(dǎo)軌與機(jī)械手的連接處，還有一個(gè)電機(jī)是帶動機(jī)械手開合的機(jī)械手電機(jī)，置于機(jī)械手部位，機(jī)械手上裝有微動開關(guān)；除土筒、削根器、分級器與分級筒都順次直接固定在主框上，機(jī)架前下方安裝有定位裝置、鏟子和割秧機(jī)，割秧機(jī)安裝在定位裝置與鏟子前面。
所述的導(dǎo)軌6是由一個(gè)齒條向內(nèi)彎曲而成，前后兩端為半圓弧，中間為直線型；導(dǎo)軌6的上下表面貼有兩條金屬片，導(dǎo)軌6與兩金屬片互相絕緣，導(dǎo)軌6接電源負(fù)極，兩金屬片分別接+5V與+12V電壓，分別用于對工作臂7上的單片機(jī)與電機(jī)供電。
所述的除土簡2是一個(gè)一側(cè)帶缺口的圓筒，缺口用于工作臂7的進(jìn)入，圓筒內(nèi)布滿了毛刷，用于工作臂7在除土筒內(nèi)上升過程中刷掉蒜上的泥土。
所述的削根器3是一個(gè)固定在機(jī)架圓板上的連續(xù)轉(zhuǎn)動的電機(jī)，電機(jī)帶動一個(gè)用于削掉蒜根的轉(zhuǎn)刀，轉(zhuǎn)刀周圍有豎桿，與機(jī)械手上的微動開關(guān)配合，防止把蒜削壞。
所述的分級器4由一個(gè)單獨(dú)的單片機(jī)控制，單片機(jī)放在分級器4下固定位置，在機(jī)架圓板中央設(shè)置一個(gè)微動開關(guān)，圓板上電機(jī)帶動一個(gè)類似卷尺形狀的測蒜條；分級筒5由內(nèi)筒和外筒組成，分級筒5外筒的筒壁有若干個(gè)分別導(dǎo)向不同的裝蒜箱的孔，內(nèi)筒與電機(jī)連接。
所述的單片機(jī)為Atmel89C2051。
所述的微動開關(guān)為上述大蒜收割機(jī)的工作方法為，割秧機(jī)先在前剪掉蒜桿桿，然后對大蒜植株位置定位，使鏟子移動到大蒜植株正下方方向，這時(shí)操作臂抓住蒜桿，待鏟子將大蒜鏟下后，操作臂將大蒜提起。進(jìn)入除土筒刷掉所帶土壤，放到固定的旋轉(zhuǎn)削根刀上削根，然后把蒜放到分級器上，分級筒電機(jī)帶動分級筒內(nèi)筒運(yùn)動到指定位置，將蒜引入指定的裝蒜箱；工作臂完成這一系列操作后，即等待進(jìn)行下一次循環(huán)。
具體工作步驟如下1)系統(tǒng)通電，進(jìn)行初始化(15)工作臂初始化，所有臂縮回，然后全速前進(jìn)，直至所有臂中有一個(gè)到達(dá)零位點(diǎn)。這時(shí)零位工作臂運(yùn)動到等待夾蒜位置， 其他機(jī)械臂全部停止；任何一個(gè)臂如果發(fā)現(xiàn)前一個(gè)臂前進(jìn)，則自己前進(jìn)，運(yùn)行到任一工作點(diǎn)或零點(diǎn)；每個(gè)工作臂到零點(diǎn)后復(fù)位，以后每到一次零點(diǎn)，都進(jìn)行相同的復(fù)位；(16)分級子系統(tǒng)初始化，分級筒電機(jī)控制內(nèi)筒向上運(yùn)動至頂端，記為零位，初始化完成；2)正常運(yùn)行(1)機(jī)械手張開，向并且下伸臂，如果下一位沒有被占用，則向前運(yùn)動，一直運(yùn)動到拔蒜位，等待觸蒜信號；(2)接收到觸蒜信號，機(jī)械手閉合夾蒜，夾緊后提升，如果下一位沒有被占用就前進(jìn)至除土筒，提升至頂端同時(shí)除土；(17)如果下一位沒有被占用，則前進(jìn)至削根位置，伸臂到一定位置，停止一段時(shí)間進(jìn)行削根；(18)收臂，如果下一位沒有被占用，則前進(jìn)至測量位；(19)到測量位停止，伸臂至一定位置，等待一段時(shí)間；伸臂時(shí)蒜觸發(fā)測量單片機(jī)工作，測蒜單片機(jī)測量蒜的大小，記錄數(shù)據(jù)；并通過計(jì)算確定分級筒電機(jī)應(yīng)該如何運(yùn)動，發(fā)出信號使分級筒電機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置；
(20)工作臂收臂，運(yùn)動到分級筒上方時(shí)蒜被剪下；(21)工作臂繼續(xù)前進(jìn)、復(fù)位，返回(1)。
一套機(jī)械臂系統(tǒng)內(nèi)有多條工作臂，一條進(jìn)行著一項(xiàng)操作時(shí)，其他的在進(jìn)行另外的操作，多條同時(shí)進(jìn)行，使效率大大提高。
本發(fā)明提供可智能化工作以代替繁雜的手工勞作，實(shí)現(xiàn)將蒜刨出、去土、削根、剪桿、分級這一系列操作。
權(quán)利要求
1.一種大蒜收割機(jī)，其特征在于，包括割秧機(jī)和收蒜機(jī)，收蒜機(jī)包括機(jī)架、機(jī)械臂組、除土筒、削根器、分級器和分級筒，機(jī)架安裝在動力車前面，機(jī)架上安裝有導(dǎo)軌，機(jī)械臂組安裝在導(dǎo)軌上并可在導(dǎo)軌上運(yùn)動，機(jī)械臂組包括多條工作臂，每條工作臂上設(shè)有一個(gè)單片機(jī)對此機(jī)械臂進(jìn)行控制，工作臂包括豎桿、機(jī)械手與三個(gè)電機(jī)，其中一個(gè)電機(jī)是帶動工作臂前進(jìn)的前進(jìn)電機(jī)，置于導(dǎo)軌與機(jī)械手的連接處，一個(gè)電機(jī)是控制豎桿升降的升降電機(jī)，也置于導(dǎo)軌與機(jī)械手的連接處，還有一個(gè)電機(jī)是帶動機(jī)械手開合的機(jī)械手電機(jī)，置于機(jī)械手部位，機(jī)械手上裝有微動開關(guān)；除土筒、削根器、分級器與分級筒都順次直接固定在主框上，機(jī)架前下方安裝有定位裝置、鏟子和割秧機(jī)，割秧機(jī)安裝在定位裝置與鏟子前面。
2.如權(quán)利要求1所述的一種大蒜收割機(jī)，其特征在于，所述的導(dǎo)軌是由一個(gè)齒條向內(nèi)彎曲而成，前后兩端為半圓弧，中間為直線型；導(dǎo)軌的上下表面貼有兩條金屬片，導(dǎo)軌與兩金屬片互相絕緣，導(dǎo)軌接電源負(fù)極，兩金屬片分別接+5V與+12V電壓，分別用于對工作臂上的單片機(jī)與電機(jī)供電。
3.如權(quán)利要求1所述的一種大蒜收割機(jī)，其特征在于，所述的除土筒是一個(gè)一側(cè)帶缺口的圓筒，缺口用于工作臂的進(jìn)入，圓筒內(nèi)布滿了毛刷，用于工作臂在除土筒內(nèi)上升過程中刷掉蒜上的泥土。
4.如權(quán)利要求1所述的一種大蒜收割機(jī)，其特征在于，所述的削根器是一個(gè)固定在機(jī)架圓板上的連續(xù)轉(zhuǎn)動的電機(jī)，電機(jī)帶動一個(gè)用于削掉蒜根的轉(zhuǎn)刀，轉(zhuǎn)刀周圍有豎桿，與機(jī)械手上的微動開關(guān)配合，防止把蒜削壞。
5.如權(quán)利要求1所述的一種大蒜收割機(jī)，其特征在于，所述的分級器由一個(gè)單獨(dú)的單片機(jī)控制，單片機(jī)放在分級器下固定位置，在機(jī)架圓板中央設(shè)置一個(gè)微動開關(guān)，圓板上電機(jī)帶動一個(gè)類似卷尺形狀的測蒜條；分級筒由內(nèi)筒和外筒組成，分級筒外筒的筒壁有若干個(gè)分別導(dǎo)向不同的裝蒜箱的孔，內(nèi)筒與電機(jī)連接。
6.如權(quán)利要求1所述的一種大蒜收割機(jī)，其特征在于，所述的單片機(jī)為Atmel89C2051。
7.如權(quán)利要求1所述的一種大蒜收割機(jī)的工作方法，其特征在于，割秧機(jī)先在前剪掉蒜桿桿，然后對大蒜植株位置定位，使鏟子移動到大蒜植株正下方方向，這時(shí)操作臂抓住蒜桿，待鏟子將大蒜鏟下后，操作臂將大蒜提起。進(jìn)入除土筒刷掉所帶土壤，放到固定的旋轉(zhuǎn)削根刀上削根，然后把蒜放到分級器上，分級筒電機(jī)帶動分級筒內(nèi)筒運(yùn)動到指定位置，將蒜引入指定的裝蒜箱；工作臂完成這一系列操作后，即等待進(jìn)行下一次循環(huán)。具體工作步驟如下1)系統(tǒng)通電，進(jìn)行初始化(1)工作臂初始化，所有臂縮回，然后全速前進(jìn)，直至所有臂中有一個(gè)到達(dá)零位點(diǎn)。這時(shí)零位工作臂運(yùn)動到等待夾蒜位置，其他機(jī)械臂全部停止；任何一個(gè)臂如果發(fā)現(xiàn)前一個(gè)臂前進(jìn)，則自己前進(jìn)，運(yùn)行到任一工作點(diǎn)或零點(diǎn)；每個(gè)工作臂到零點(diǎn)后復(fù)位，以后每到一次零點(diǎn)，都進(jìn)行相同的復(fù)位；(2)分級子系統(tǒng)初始化，分級筒電機(jī)控制內(nèi)筒向上運(yùn)動至頂端，記為零位，初始化完成；2)正常運(yùn)行(1)機(jī)械手張開，向并且下伸臂，如果下一位沒有被占用，則向前運(yùn)動，一直運(yùn)動到拔蒜位，等待觸蒜信號；(2)接收到觸蒜信號，機(jī)械手閉合夾蒜，夾緊后提升，如果下一位沒有被占用就前進(jìn)至除土筒，提升至頂端同時(shí)除土；(3)如果下一位沒有被占用，則前進(jìn)至削根位置，伸臂到一定位置，停止一段時(shí)間進(jìn)行削根；(4)收臂，如果下一位沒有被占用，則前進(jìn)至測量位；(5)到測量位停止，伸臂至一定位置，等待一段時(shí)間；伸臂時(shí)蒜觸發(fā)測量單片機(jī)工作，測蒜單片機(jī)測量蒜的大小，記錄數(shù)據(jù)；并通過計(jì)算確定分級筒電機(jī)應(yīng)該如何運(yùn)動，發(fā)出信號使分級筒電機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置；(6)工作臂收臂，運(yùn)動到分級筒上方時(shí)蒜被剪下；(7)工作臂繼續(xù)前進(jìn)、復(fù)位，返回(1)。
全文摘要
一種大蒜收割機(jī)及其工作方法，收割機(jī)包括割秧機(jī)和收蒜機(jī)，收蒜機(jī)包括機(jī)架、機(jī)械臂組、除土筒、削根器、分級器和分級筒，機(jī)架安裝在動力車前面，機(jī)架上安裝有導(dǎo)軌，機(jī)械臂組包括多條工作臂，每條工作臂上設(shè)有一個(gè)單片機(jī)對此機(jī)械臂進(jìn)行控制，工作臂包括豎桿、機(jī)械手與三個(gè)電機(jī)，分別帶動工作臂前進(jìn)、升降和機(jī)械收張合，機(jī)械手上裝有微動開關(guān)；除土筒、削根器、分級器與分級筒都順次直接固定在主框上，機(jī)架前下方安裝有定位裝置、鏟子和割秧機(jī)，割秧機(jī)安裝在定位裝置與鏟子前面。收割機(jī)在程序控制下工作。本發(fā)明提供可智能化工作以代替繁雜的手工勞作，實(shí)現(xiàn)將蒜刨出、去土、削根、剪桿、分級這一系列操作。
文檔編號A01D29/00GK101036431SQ20071001318
公開日2007年9月19日 申請日期2007年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月25日
發(fā)明者馬建國, 許福運(yùn) 申請人:馬建國