基于单片机控制的自动松果采摘机设计

王艳新，蒋萧泽，朱 莉，林智双，李淑芝（.东北林业大学，哈尔滨，50000；.围场县第二中学，承德，068450）



基于单片机控制的自动松果采摘机设计

王艳新1，蒋萧泽1，朱 莉1，林智双1，李淑芝2
（1.东北林业大学，哈尔滨，150000；2.围场县第二中学，承德，068450）

摘要：松果树的枝干比较高，因此果农在进行采摘的时候存在很大的困难并且会耗费很多的劳动力。因此，本文设计了一种针对单片机控制的松果采摘机的自动控制的系统。这种摘机不但可以高效并且快速的对松果进行采摘，同时还能够在对松果保持完好的前提下选择非常好的保护措施，使用人工去进行配合，可以进行自动的寻找和采摘，并且将松果送回等相关的控制动作。

关键词：松果；采摘机；自动化；单片机

0 引言

松果可以说是我国进行生产的要干果之一。我国的松果种植面积较大，并且其产量以经占到世界松果总产量的较前位置。当前，松果采摘的作业主要依赖与人工完成，有着很高的危险性，并且作业的环境也十分的恶劣，其不但耗费时间好耗费财力。现在松果进行采摘作业时，我国多使用人工进行，其操作的劳动的强度较大，并且人工进行采摘也会造成成本的增加，并且其采摘的危险较大，进行采摘作业的环境较为危险，进行采摘时不但耗费时间好耗费财力。其效果也不好。所以，进行自动化收获技术与开发研究蔬菜以及水果采摘机器有着非常深远的意义。

1 采摘机系统设计和分析

1.1系统组成

自动松果采摘机主要有机械手末端系统和手臂的伸缩系统以及出料的系统。末端的机械手部分主要是完成松果的采摘。因为对机械手自动寻找松果的位置加以实现不但需要使用先进的设备，并且仪器价格却非常的贵。因此，在将机械手定位到指定松果位置这个过程需要相关人员去帮助完成。手臂收缩系统主要完成机械手的定位以及自动送料的过程。出料系统主要完成松果打包以及配合收缩系统的工作，当出料系统朝着收缩系统进行信号输送的时候，收缩系统自动对初始位置进行恢复的持续过程。系统实际的流程为：

1.1.1我们将电源进宪启动以后，通过人工对其进行工作的协作，这时机械手臂会进行自动的工作，通过采摘手的张开进行松果的采摘。

1.1.2探寻松果位置。采摘手上传感器对信号进行检测，使用机械手臂的运动去对采摘手的位置进行调整，松果处在采摘手的中间。

1.1.3采摘手工作。在确定松果处在采摘手中后，采摘手开始工作，直到传感器传达信号之后暂停。

1.1.4手臂的收缩。采摘手暂停工作，手臂收缩到指定的放料位置暂停。

1.1.5出料。手臂收缩到指定的出料口。采摘手张开，把松果放在指定的位置机械牛包装。

1.1.6机械手回到初始的位置。出料系统传达信号，机械手恢复，在下次进行工作。

1.2夹持机构

末端夹持结构的设计直接对松果的采摘效率以及损伤程度产生影响，在执行器将果实抓牢固之后使用手腕的旋转以及周转关节将果柄拧断，这种形式对于松果这样容易损伤的果实并不是很适用。假如使用电极或是一切刀直接将果柄却段，那么对松果的果柄进行定位有很大的需要。按照以上两种方案，能够获得末端夹持机构的设计。使用采摘手和气缸活塞的链接以及配合，把导杆的直线运动转变成采摘手的夹以及合运动。采摘手经过一定的设计加上特定压力传感器的配合，能够较好地降低构果的损伤率。

直流电机作为该装置动力源，采摘手夹紧松果的动作达成是由丝杠以及双面齿条进行螺旋传动，推动双面齿条的运动；齿条以及齿轮的啮合转动，令啮合的两个齿轮对转，从而对两压板的夹紧与松开加以实现；通过钢丝以及软轴传动还有采摘手的夹持，切割刀片在软轴的带动下绕手指外廓做将近1周的旋转，王朝处在手指外周上任意位置松果柄的切割。这样不但节省了检测果柄这一过程，并且还对切割果柄的准确度以及采摘效率给予了提升。

2 单片机系统

2.1单片机系统构成

单片机控制器属于CPU的中枢神经，它有定时的控制逻辑电路，和指令的寄存器（register）以及译码器，还有地址指针DPTR以及程序的计数器PC和堆栈指针SP等。这里程序计数器PC是通过16位（8+8）寄存器组成的计数器。

2.251单片机是很普遍使用集成控制器芯片

控制电路的结合74HC00芯片功能的设计中，输入信号的因果判断的控制。 STC89C51由采摘系统构成了SCM单片机系统接收信号来自哪里，并进行分析，计算，整理，对应的机械零件的输出信号的控制操作。

该系统是专门设计的单片机系统主要由普通的单片机最小系统的演变。除了简单的输入和输出接口，该系统还加入了特殊的保护电路，扩展电路保护电路正常运行和有效执行的多功能控制。

3 输入电路及I/0接口

串口电路主要用在对电路功能进行拓展，本设计是主要对于采摘机电路而研制的。为了能够很好的对全能化加以实现，设计了扩种电路，能够很好的对其他的多功能控制加以实现。

XO：电源启动。人土对按钮进行控制，当机械手到达指定位置驱动机械手土作。

X1：传感器1。控制机械手左、右移动，直至被抓物体位十采摘手中央。

X2：传感器2。控制机械手前、后移动，直至被抓物体位十采摘手中央。

X3：接收由传感器1，2通过74HC00芯片传来的信号，控制采摘手土作。

X4：压力传感器。检测采摘手压力，直至达到给定压力以后，采摘手停止土作，并且机械手收缩送料。

XS：传感器3。检测机械手是否到达出料位置，控制机械手放料。

X6：传感器4。检测机械手是否送料成功，控制机械手返回初始位置。

4 结束语

本文整体的对松果采摘的效率和劳动力以及损伤率还有采摘困难等多种问题进行了考虑，通过51单片机去对机械手的施工进行控制，合理的对新型采摘机械手自身的优越性能加以实现，对农民无法进行采摘没和果树高的问题进行了客服。

参考文献

［1］翟衡，赵郑阳，王志强川_界苹果产业发展趋势分析田果树学报，2015，22（1）：44一50

［2］李嘉瑞，邹养军，任小林当议中国苹果产业现代化［J］果树学报，2011，25 （3） ：378一381

［3］阎振立，张顺妮我国建国以来苹果品种选育研究的回顾及今后育种的发展方向日［J］果树学报，2012，19

Pine nuts picking machine design based on single-chip microcomputer control

Wang Yanxin1，Jiang Xiaoze1，Zhu Li1，Lin Zhishuang1，Li Shuzhi2
（1.Northeast Forestry University，Harbin，150000；2.paddock county second middle school，Chengde，068450）

Abstract：The branches of pine trees is relatively high，therefore farmers in picking the very difficult and takes a lot of labor.Therefore，this paper designs the A for the single-chip microcomputer to control the pineal picking machine of automatic control system.The hook can not only efficiently and quickly on pineal harvested can also select the very good protection measures remain intact in the premise of the pineal，using artificial to mix，can automatically search and picking，and the pineal returned to the control action.

Keywords：pineal gland；picking machine； automation；single chip microcomputer