一種斜坡果實(shí)采摘裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及果實(shí)采摘領(lǐng)域，特別是涉及一種斜坡果實(shí)采摘裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在平地上的農(nóng)作物都能實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)化作業(yè)，但斜坡上的工作基本還是依靠人工，危險(xiǎn)系數(shù)高，采摘效率低下，還有些地方人也無法到達(dá)。不少斜坡上的果實(shí)采摘給果農(nóng)帶來了困擾，市場上并未出現(xiàn)可供斜坡采摘的裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有果實(shí)采摘裝置存在的不足，提供一種斜坡果實(shí)采摘裝置，通過無線數(shù)據(jù)傳輸，控制設(shè)備的移動(dòng)與采摘。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)特征，本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種斜坡果實(shí)采摘裝置，包括主控臺(tái)和底座，主控臺(tái)上設(shè)有wifi模塊、控制系統(tǒng)、電源，主控臺(tái)的兩側(cè)設(shè)有多個(gè)機(jī)械足，主控臺(tái)的下方設(shè)有多個(gè)底部舵機(jī)驅(qū)動(dòng)多個(gè)機(jī)械足運(yùn)動(dòng)；主控臺(tái)上還設(shè)有底座，底座上連續(xù)設(shè)有主臂、大臂、小臂，主臂與大臂之間，大臂與小臂之間分別設(shè)有第一舵機(jī)和第二舵機(jī)，用于控制機(jī)械臂的移動(dòng)；小臂的前端設(shè)有機(jī)械爪和用于調(diào)節(jié)機(jī)械爪角度的第三舵機(jī)，在機(jī)械爪上設(shè)有控制機(jī)械爪開合的第四舵機(jī)。
[0005]所述底座的側(cè)面還設(shè)有側(cè)臂，側(cè)臂與底座之間設(shè)有第五舵機(jī)，用于調(diào)節(jié)側(cè)臂的角度，側(cè)臂上設(shè)有多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓，連桿的一端活動(dòng)連接調(diào)節(jié)螺栓，另一端活動(dòng)連接大臂上的螺栓，用于對大臂起到輔助調(diào)節(jié)與支撐的作用。
[0006]所述控制系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制板卡、信號(hào)接口板、伺服驅(qū)動(dòng)器，wifi模塊將信息傳遞至運(yùn)動(dòng)控制板卡，運(yùn)動(dòng)控制板卡再將信息傳遞至相對應(yīng)的信號(hào)接口板，信號(hào)接口板將信息傳輸至伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器連接舵機(jī)與編碼器。
[0007]所述wifi模塊用于無線收發(fā)，包括射頻部分和微控制器，微控制器與射頻部分連接，PC機(jī)連接無線路由器，無線路由器將信號(hào)傳遞給wifi模塊，wifi模塊再將信號(hào)傳遞至控制系統(tǒng)。
[0008]所述小臂的前端還設(shè)有攝像頭，用于對果實(shí)的進(jìn)行拍攝，完成對采摘果實(shí)的選擇。
[0009]所述主控臺(tái)上還設(shè)有儲(chǔ)存盒，用于存放采摘下來的果實(shí)。
[0010]所述主控臺(tái)的下方設(shè)有個(gè)底部舵機(jī)，主控臺(tái)的兩側(cè)分別設(shè)有個(gè)機(jī)械足，每兩個(gè)底部舵機(jī)控制一個(gè)機(jī)械足的運(yùn)動(dòng)。
[0011]所述多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓17的個(gè)數(shù)為4個(gè)，用于調(diào)節(jié)大臂的仰角范圍。
[0012]所述運(yùn)動(dòng)控制板卡的型號(hào)為DMC2163，信號(hào)接口板的型號(hào)為ICM2010?。
[0013]所述射頻部分為MC13191/ 13192 / 13193芯片，微控制器為MC9S08GT60芯片。
[0014]所述伺服驅(qū)動(dòng)器的型號(hào)為MR-J2S。
[0015]所述底部舵機(jī)、第一舵機(jī)、第二舵機(jī)、第三舵機(jī)、第四舵機(jī)、第五舵機(jī)的型號(hào)均為SG303，具有角度控制方便，力量大、速度快等優(yōu)點(diǎn)。
[0016]采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型通過無線wifi遙控運(yùn)動(dòng)控制板卡，控制機(jī)械足爬坡，同時(shí)控制機(jī)械臂和機(jī)械爪采摘果實(shí)，有效地解決了果農(nóng)斜坡采摘果實(shí)的困擾，操作方便，準(zhǔn)確性高。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖3為wifi模塊與PC機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制板卡的連接示意圖。
[0021 ]圖4為機(jī)械足行走步態(tài)示意圖。
[0022]圖5為果實(shí)圖像處理工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，一種斜坡果實(shí)采摘裝置，包括主控臺(tái)I和底座7，主控臺(tái)I上設(shè)有wifi模塊2、控制系統(tǒng)3、電源4，主控臺(tái)I的兩側(cè)設(shè)有多個(gè)機(jī)械足5，主控臺(tái)I的下方設(shè)有多個(gè)底部舵機(jī)6驅(qū)動(dòng)多個(gè)機(jī)械足5運(yùn)動(dòng)；主控臺(tái)I上還設(shè)有底座7，底座7上連續(xù)設(shè)有主臂8、大臂10、小臂12，主臂8與大臂10之間，大臂10與小臂12之間分別設(shè)有第一舵機(jī)9和第二舵機(jī)11，用于控制機(jī)械臂的移動(dòng)；小臂12的前端設(shè)有機(jī)械爪15和用于調(diào)節(jié)機(jī)械爪15角度的第三舵機(jī)13，在機(jī)械爪15上設(shè)有控制機(jī)械爪開合的第四舵機(jī)16。
[0024]所述底座7的側(cè)面還設(shè)有側(cè)臂18，側(cè)臂18與底座7之間設(shè)有第五舵機(jī)19，用于調(diào)節(jié)側(cè)臂18的角度，側(cè)臂18上設(shè)有多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓17，連桿20的一端活動(dòng)連接調(diào)節(jié)螺栓17，另一端活動(dòng)連接大臂10上的螺栓，連桿20可根據(jù)需要選擇要連接的調(diào)節(jié)螺栓17，用于對大臂起到輔助調(diào)節(jié)與支撐的作用。
[0025]如圖2所示，所述控制系統(tǒng)3包括運(yùn)動(dòng)控制板卡、信號(hào)接口板、伺服驅(qū)動(dòng)器，wif i模塊2將信息傳遞至運(yùn)動(dòng)控制板卡，運(yùn)動(dòng)控制板卡再將信息傳遞至相對應(yīng)的信號(hào)接口板，信號(hào)接口板將信息傳輸至伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器連接舵機(jī)與編碼器。
[0026]如圖3所示，所述wifi模塊2用于無線收發(fā)，包括射頻部分和微控制器，微控制器與射頻部分連接，PC機(jī)連接無線路由器，無線路由器將信號(hào)傳遞給wifi模塊，wifi模塊再將信號(hào)傳遞至控制系統(tǒng)，直接通過AT指令設(shè)置主路由器的SSID跟密碼，連接上之后再配置成TCP服務(wù)器模式，再使用串口透傳功能即可實(shí)現(xiàn)收發(fā)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)。
[0027]所述小臂12的前端還設(shè)有攝像頭14，用于對果實(shí)的進(jìn)行拍攝，完成對采摘果實(shí)的選擇。
[0028]所述主控臺(tái)上I還設(shè)有儲(chǔ)存盒21，用于存放采摘下來的果實(shí)。
[0029]所述主控臺(tái)的下方設(shè)有12個(gè)底部舵機(jī)6，主控臺(tái)的兩側(cè)分別設(shè)有3個(gè)機(jī)械足5，每兩個(gè)底部舵機(jī)6控制一個(gè)機(jī)械足5的運(yùn)動(dòng)。
[0030]所述多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓17的個(gè)數(shù)為4個(gè)，用于調(diào)節(jié)大臂的仰角范圍。
[0031]所述運(yùn)動(dòng)控制板卡的型號(hào)為DMC2163，信號(hào)接口板的型號(hào)為ICM2010?。
[0032]所述射頻部分為MC13191/ 13192 / 13193芯片，微控制器為MC9S08GT60芯片。
[0033]所述伺服驅(qū)動(dòng)器的型號(hào)為MR-J2S。
[0034]所述底部舵機(jī)6、第一舵機(jī)9、第二舵機(jī)11、第三舵機(jī)13、第四舵機(jī)16、第五舵機(jī)19的型號(hào)均為SG303，具有角度控制方便，力量大、速度快等優(yōu)點(diǎn)。
[0035]使用時(shí)PC機(jī)通過路由器發(fā)出無線信號(hào)，wifi模塊2接受信號(hào)并傳遞至控制系統(tǒng)
3,wifi模塊2采用完全符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)與ZigBee規(guī)范的2.4GHz的IP_Linkl270為無線收發(fā)模塊，控制系統(tǒng)3對信號(hào)進(jìn)行解碼，并以存儲(chǔ)的代碼進(jìn)行比較，確定指令的含義，然后可以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)及機(jī)械臂的活動(dòng)等功能。運(yùn)動(dòng)控制板卡選用DMC2163，上面有以太網(wǎng)口和RS-232接口，可以連接wifi模塊2，考慮到行走裝置有12個(gè)舵機(jī)，4個(gè)機(jī)械足，這里選擇的是三塊相同運(yùn)動(dòng)控制板卡，然后與相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制板卡配套的信號(hào)接口板連接，舵機(jī)采用的型號(hào)為SG303，控制周期脈沖寬度為20ms。送出不同的正脈沖寬度是，就可以得到不同的控制效果。
[0036]如圖4所示，為機(jī)械足行走步態(tài)示意圖，按照三角步態(tài)行走，每三足為一組，當(dāng)一組三角支架中的所有的足同時(shí)提起時(shí)，另一組三角形支架的三只原地不動(dòng)，支持身體，并以中足為支點(diǎn)，前足脛節(jié)的肌肉收縮，拉動(dòng)身體向前，后足脛節(jié)的肌肉收縮，將身體往前推，同時(shí)將身體的重心落在另一組“三角形支架”的三足上，然后再重復(fù)前一組的動(dòng)作，相互輪換周而復(fù)始。這種行走方式使行走裝置能隨時(shí)隨地停息下來，因?yàn)橹匦目偸锹湓谌侵Ъ苤畠?nèi)，每次通過調(diào)動(dòng)6個(gè)底部舵機(jī)6對3個(gè)機(jī)械足5的步態(tài)進(jìn)行控制，可以改變對爬行坡度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)上坡的操作，這里的多舵機(jī)控制使得爬坡更加快速、更加平穩(wěn)。
[0037]如圖5所示，為果實(shí)圖像處理工作原理圖首先由攝像機(jī)拍攝到一幅果實(shí)圖片，將原始圖片轉(zhuǎn)化成灰度圖像，然后進(jìn)行自適應(yīng)二值化，再進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕，用中值濾波進(jìn)行去噪，通過設(shè)置ROI去掉目標(biāo)兩側(cè)及上下側(cè)相似干擾物，使得最終目標(biāo)輪廓閉合，接著對圖片進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，最后在經(jīng)過形態(tài)學(xué)處理后的二值圖像上找輪廓。從所得輪廓中進(jìn)行篩選，計(jì)算輪廓的半徑，并設(shè)置一個(gè)閾值，小于此閾值的都不顯示。
[0038]采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型通過無線wifi遙控運(yùn)動(dòng)控制板卡，控制機(jī)械足爬坡，同時(shí)控制機(jī)械臂和機(jī)械爪采摘果實(shí)，有效地解決了果農(nóng)斜坡采摘果實(shí)的困擾，操作方便，準(zhǔn)確性高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種斜坡果實(shí)采摘裝置，包括主控臺(tái)(I)和底座(7)，其特征在于:主控臺(tái)(I)上設(shè)有wifi模塊(2)、控制系統(tǒng)(3)、電源(4)，主控臺(tái)(I)的兩側(cè)設(shè)有多個(gè)機(jī)械足(5)，主控臺(tái)(I)的下方設(shè)有多個(gè)底部舵機(jī)(6)驅(qū)動(dòng)多個(gè)機(jī)械足(5)運(yùn)動(dòng)；主控臺(tái)(I)上還設(shè)有底座(7)，底座(7)上連續(xù)設(shè)有主臂(8)、大臂(10)、小臂(12)，主臂(8)與大臂(10)之間，大臂(10)與小臂(12)之間分別設(shè)有第一舵機(jī)(9)和第二舵機(jī)(11)，用于控制機(jī)械臂的移動(dòng)；小臂(12)的前端設(shè)有機(jī)械爪(15)和用于調(diào)節(jié)機(jī)械爪(15)角度的第三舵機(jī)(13)，在機(jī)械爪(15)上設(shè)有控制機(jī)械爪開合的第四舵機(jī)(16)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種果實(shí)采摘裝置，其特征在于:所述底座(7)的側(cè)面還設(shè)有側(cè)臂(18)，側(cè)臂(18)與底座(7)之間設(shè)有第五舵機(jī)(19)，用于調(diào)節(jié)側(cè)臂(18)的角度，側(cè)臂(18)上設(shè)有多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓(17)，連桿(20)的一端活動(dòng)連接調(diào)節(jié)螺栓(17)，另一端活動(dòng)連接大臂(10)上的螺栓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種斜坡果實(shí)采摘裝置，其特征在于:所述控制系統(tǒng)(3)包括運(yùn)動(dòng)控制板卡、信號(hào)接口板、伺服驅(qū)動(dòng)器，wifi模塊(2)將信息傳遞至運(yùn)動(dòng)控制板卡，運(yùn)動(dòng)控制板卡再將信息傳遞至相對應(yīng)的信號(hào)接口板，信號(hào)接口板將信息傳輸至伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器連接舵機(jī)與編碼器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種斜坡果實(shí)采摘裝置，其特征在于:所述wifi模塊用于無線收發(fā)，包括射頻部分和微控制器，微控制器與射頻部分連接，PC機(jī)連接無線路由器，無線路由器將信號(hào)傳遞給wifi模塊，wifi模塊再將信號(hào)傳遞至控制系統(tǒng)(3)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述根據(jù)權(quán)利要求1所述一種斜坡果實(shí)采摘裝置，其特征在于:所述小臂(12)的前端還設(shè)有攝像頭(14)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種果實(shí)采摘裝置，其特征在于:所述主控臺(tái)(I)上還設(shè)有儲(chǔ)存盒(21)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種果實(shí)采摘裝置，其特征在于:所述主控臺(tái)(I)的下方設(shè)有.12個(gè)底部舵機(jī)(6 )，主控臺(tái)(I)的兩側(cè)分別設(shè)有3個(gè)機(jī)械足(5 )。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種果實(shí)采摘裝置，其特征在于:所述多個(gè)調(diào)節(jié)螺栓(17)的個(gè)數(shù)為4個(gè)，用于調(diào)節(jié)大臂(10)的仰角范圍。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種果實(shí)采摘裝置，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)控制板卡的型號(hào)為DMC2163，信號(hào)接口板的型號(hào)為ICM2010?。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種果實(shí)采摘裝置，其特征在于:所述射頻部分為MC13191/.13192 / 13193芯片，微控制器為MC9S08GT60芯片。
【專利摘要】一種斜坡果實(shí)采摘裝置，包括主控臺(tái)和底座，主控臺(tái)上設(shè)有wifi模塊、控制系統(tǒng)、電源，主控臺(tái)的兩側(cè)設(shè)有多個(gè)機(jī)械足，主控臺(tái)的下方設(shè)有多個(gè)底部舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械足運(yùn)動(dòng)；主控臺(tái)上還設(shè)有底座，底座上連續(xù)設(shè)有主臂、大臂、小臂，主臂與大臂之間，大臂與小臂之間分別設(shè)有第一舵機(jī)和第二舵機(jī)，用于控制機(jī)械臂的移動(dòng)；小臂的前端設(shè)有機(jī)械爪和用于調(diào)節(jié)機(jī)械爪角度的第三舵機(jī)，在機(jī)械爪上設(shè)有控制機(jī)械爪開合的第四舵機(jī)。采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型通過無線wifi遙控運(yùn)動(dòng)控制板卡，控制機(jī)械足爬坡，同時(shí)控制機(jī)械臂和機(jī)械爪采摘果實(shí)，有效地解決了果農(nóng)斜坡采摘果實(shí)的困擾，操作方便，準(zhǔn)確性高。
【IPC分類】G08C17/02, H04N7/18, A01D46/30
【公開號(hào)】CN204616449
【申請?zhí)枴緾N201520321170
【發(fā)明人】蔣冰華, 韋瑜, 熊建武, 袁明艷
【申請人】三峽大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月19日