本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種水果測產(chǎn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著我國人口老齡化和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的減少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本顯著提高，采摘任務(wù)日益繁重，傳統(tǒng)的人工采摘方式已經(jīng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，水果采摘趨向機(jī)械化、智能化發(fā)展。而如何在采摘過程中，直接獲得水果產(chǎn)量，減少人工稱重等繁瑣的環(huán)節(jié)，是水果采摘機(jī)械研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種水果測產(chǎn)裝置及方法,該方法能夠在水果采摘過程實(shí)時(shí)計(jì)重。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種水果測產(chǎn)裝置，包括：控制系統(tǒng)、動(dòng)力裝置、機(jī)械爪、水果，所述的控制系統(tǒng)控制動(dòng)力裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，所述的動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)械爪的開合，所述的機(jī)械爪抓取水果，所述的水果測產(chǎn)裝置還包括壓力傳感器，所述的壓力傳感器安裝在機(jī)械爪上，所述的控制系統(tǒng)檢測并記錄壓力傳感器上的壓力值。該裝置可以實(shí)現(xiàn)采摘過程中實(shí)時(shí)測量記錄水果重量。

進(jìn)一步地，所述的機(jī)械爪包括兩個(gè)爪體，兩個(gè)爪體分別夾持水果兩側(cè)，所述的壓力傳感器分別安裝在機(jī)械爪的兩個(gè)爪體上。方便采摘與測量。

進(jìn)一步地，所述的控制系統(tǒng)根據(jù)檢測的壓力值計(jì)算水果重量。

進(jìn)一步地，所述的控制系統(tǒng)為單片機(jī)控制系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述的水果測產(chǎn)裝置還包括暫存筐，所述的暫存筐存儲剛摘下的水果。方便采摘。

進(jìn)一步地，所述的水果包括菠蘿、蘋果、雪梨。

進(jìn)一步地，所述的動(dòng)力裝置為電機(jī)。

一種水果測產(chǎn)方法，其特征在于包括如下步驟：

s1：通過預(yù)實(shí)驗(yàn)獲得機(jī)械爪采摘時(shí)的預(yù)夾緊力fm以及水果與機(jī)械爪之間的摩擦系數(shù)μ,當(dāng)采摘水果時(shí)，2f＝2fmμ≥mg，其中m為單個(gè)水果的質(zhì)量，f為水果與機(jī)械爪間的摩擦力。

s2：當(dāng)機(jī)械爪夾持水果移動(dòng)到指定的暫存筐時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械爪緩慢松開水果，此時(shí)控制系統(tǒng)不斷檢測記錄壓力傳感器的壓力fn的變化曲線。

s3：當(dāng)2f＝2fnμ≤mg時(shí)，水果將從機(jī)械爪間掉落，此時(shí)壓力值fn迅速下降為0，通過對壓力傳感器壓力過程變化曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確定水果掉落臨界狀態(tài)fn的值。

s4：由2f＝2fnμ＝mg，即可得到單個(gè)水果重量

進(jìn)一步地，所述的s4后還包括步驟s5，步驟s5為：重復(fù)s2-s4過程，得到水果總產(chǎn)量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：實(shí)現(xiàn)了水果采摘過程實(shí)時(shí)計(jì)重，測算出水果產(chǎn)量，減少人工稱重等繁瑣的環(huán)節(jié)，具有結(jié)構(gòu)簡單、方便快捷等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明水果受力示意圖。

圖3是水果測產(chǎn)方法流程圖。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

如圖1-3所示，一種水果測產(chǎn)裝置，包括：控制系統(tǒng)1、動(dòng)力裝置5、機(jī)械爪3、水果2，所述的控制系統(tǒng)1控制動(dòng)力裝置5運(yùn)轉(zhuǎn)，所述的動(dòng)力裝置5驅(qū)動(dòng)機(jī)械爪3的開合，所述的機(jī)械爪3抓取水果，其特征在于，所述的水果測產(chǎn)裝置還包括壓力傳感器4，所述的壓力傳感器4安裝在機(jī)械爪3上，所述的控制系統(tǒng)1檢測并記錄壓力傳感器4上的壓力值。

進(jìn)一步地，所述的機(jī)械爪3包括兩個(gè)爪體，兩個(gè)爪體分別夾持水果2兩側(cè)，所述的壓力傳感器4分別安裝在機(jī)械爪3的兩個(gè)爪體上。

進(jìn)一步地，所述的控制系統(tǒng)1根據(jù)檢測的壓力值計(jì)算水果2重量。

進(jìn)一步地，所述的控制系統(tǒng)1為單片機(jī)控制系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述的水果測產(chǎn)裝置還包括暫存筐，所述的暫存筐存儲剛摘下的水果。

進(jìn)一步地，所述的水果2包括菠蘿、蘋果、雪梨。

進(jìn)一步地，所述的動(dòng)力裝置5為電機(jī)。

一種水果測產(chǎn)方法，其特征在于包括如下步驟：

s1：通過預(yù)實(shí)驗(yàn)獲得機(jī)械爪采摘時(shí)的預(yù)夾緊力fm以及水果與機(jī)械爪之間的摩擦系數(shù)μ,當(dāng)采摘水果時(shí)，2f＝2fmμ≥mg。

s2：當(dāng)機(jī)械爪夾持水果移動(dòng)到指定的暫存筐時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械爪緩慢松開水果，此時(shí)控制系統(tǒng)不斷檢測記錄壓力傳感器的壓力fn的變化曲線。

s3：f為水果與機(jī)械爪間的摩擦力，當(dāng)2f＝2fnμ≤mg時(shí)，水果將從機(jī)械爪間掉落，此時(shí)壓力值fn迅速下降為0，通過對壓力傳感器4過程變化曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確定水果掉落臨界狀態(tài)fn的值。

s4：由2f＝2fnμ＝mg，即可得到單個(gè)水果重量

進(jìn)一步地，所述的s4后還包括步驟s5，步驟s5為：重復(fù)s2-s4過程，得到水果總產(chǎn)量m。

當(dāng)機(jī)械手進(jìn)行采摘作業(yè)時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械爪夾緊水果，由單片機(jī)控制系統(tǒng)控制機(jī)械爪的預(yù)緊力，當(dāng)機(jī)械手移動(dòng)到暫存筐時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械爪緩慢地松開水果，此時(shí)單片機(jī)控制系統(tǒng)不斷檢測記錄壓力傳感器的壓力的變化曲線，當(dāng)水果將從機(jī)械爪中間掉落瞬間，壓力值迅速下降為0，通過對壓力傳感器過程變化曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確定水果掉落臨界狀態(tài)壓力傳感器的值，由即可得到單個(gè)水果重量m。重復(fù)上述過程，最終得到水果總產(chǎn)量m。該方法尤其適用于菠蘿、蘋果、雪梨等顆粒體積大的水果。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種水果測產(chǎn)裝置及方法。一種水果測產(chǎn)裝置，包括：控制系統(tǒng)、動(dòng)力裝置、機(jī)械爪、水果，所述的控制系統(tǒng)控制動(dòng)力裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，所述的動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)械爪的開合，所述的機(jī)械爪抓取水果，所述的水果測產(chǎn)裝置還包括壓力傳感器，所述的壓力傳感器安裝在機(jī)械爪上，所述的控制系統(tǒng)檢測并記錄壓力傳感器上的壓力值。該裝置可以實(shí)現(xiàn)采摘過程中實(shí)時(shí)測量記錄水果重量。

技術(shù)研發(fā)人員：馬興灶;吳子杰;楊航;曾志豪;肖永倫;楊楚欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：嶺南師范學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.01
技術(shù)公布日：2017.09.12