本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械技術領域，更具體地，涉及一種水果測產(chǎn)裝置及方法。

背景技術：

隨著我國人口老齡化和農(nóng)業(yè)勞動力的減少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本顯著提高，采摘任務日益繁重，傳統(tǒng)的人工采摘方式已經(jīng)無法滿足實際生產(chǎn)需求，水果采摘趨向機械化、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)，是水果采摘機械研究的關鍵技術之一。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術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時計重。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：一種水果測產(chǎn)裝置，包括：控制系統(tǒng)、動力裝置、機械爪、水果，所述的控制系統(tǒng)控制動力裝置運轉(zhuǎn)，所述的動力裝置驅(qū)動機械爪的開合，所述的機械爪抓取水果，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。該裝置可以實現(xiàn)采摘過程中實時測量記錄水果重量。

進一步地，所述的機械爪包括兩個爪體，兩個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械爪的兩個爪體上。方便采摘與測量。

進一步地，所述的控制系統(tǒng)根據(jù)檢測的壓力值計算水果重量。

進一步地，所述的控制系統(tǒng)為單片機控制系統(tǒng)。

進一步地，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。

進一步地，所述的水果包括菠蘿、蘋果、雪梨。

進一步地，所述的動力裝置為電機。

一種水果測產(chǎn)方法，其特征在于包括如下步驟：

s1：通過預實驗獲得機械爪采摘時的預夾緊力fm以及水果與機械爪之間的摩擦系數(shù)μ,當采摘水果時，2f＝2fmμ≥mg，其中m為單個水果的質(zhì)量，f為水果與機械爪間的摩擦力。

s2：當機械爪夾持水果移動到指定的暫存筐時，電機驅(qū)動機械爪緩慢松開水果，此時控制系統(tǒng)不斷檢測記錄壓力傳感器的壓力fn的變化曲線。

s3：當2f＝2fnμ≤mg時，水果將從機械爪間掉落，此時壓力值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，即可得到單個水果重量

進一步地，所述的s4后還包括步驟s5，步驟s5為：重復s2-s4過程，得到水果總產(chǎn)量。

與現(xiàn)有技術相比，有益效果是：實現(xiàn)了水果采摘過程實時計重，測算出水果產(chǎn)量，減少人工稱重等繁瑣的環(huán)節(jié)，具有結構簡單、方便快捷等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結構示意圖。

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；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關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、動力裝置5、機械爪3、水果2，所述的控制系統(tǒng)1控制動力裝置5運轉(zhuǎn)，所述的動力裝置5驅(qū)動機械爪3的開合，所述的機械爪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。

進一步地，所述的機械爪3包括兩個爪體，兩個爪體分別夾持水果2兩側(cè)，所述的壓力傳感器4分別安裝在機械爪3的兩個爪體上。

進一步地，所述的控制系統(tǒng)1根據(jù)檢測的壓力值計算水果2重量。

進一步地，所述的控制系統(tǒng)1為單片機控制系統(tǒng)。

進一步地，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。

進一步地，所述的水果2包括菠蘿、蘋果、雪梨。

進一步地，所述的動力裝置5為電機。

一種水果測產(chǎn)方法，其特征在于包括如下步驟：

s1：通過預實驗獲得機械爪采摘時的預夾緊力fm以及水果與機械爪之間的摩擦系數(shù)μ,當采摘水果時，2f＝2fmμ≥mg。

s2：當機械爪夾持水果移動到指定的暫存筐時，電機驅(qū)動機械爪緩慢松開水果，此時控制系統(tǒng)不斷檢測記錄壓力傳感器的壓力fn的變化曲線。

s3：f為水果與機械爪間的摩擦力，當2f＝2fnμ≤mg時，水果將從機械爪間掉落，此時壓力值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，即可得到單個水果重量

進一步地，所述的s4后還包括步驟s5，步驟s5為：重復s2-s4過程，得到水果總產(chǎn)量m。

當機械手進行采摘作業(yè)時，電機驅(qū)動機械爪夾緊水果，由單片機控制系統(tǒng)控制機械爪的預緊力，當機械手移動到暫存筐時，電機驅(qū)動機械爪緩慢地松開水果，此時單片機控制系統(tǒng)不斷檢測記錄壓力傳感器的壓力的變化曲線，當水果將從機械爪中間掉落瞬間，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，由即可得到單個水果重量m。重復上述過程，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)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明權利要求的保護范圍之內(nèi)。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械技術領域，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)、動力裝置、機械爪、水果，所述的控制系統(tǒng)控制動力裝置運轉(zhuǎn)，所述的動力裝置驅(qū)動機械爪的開合，所述的機械爪抓取水果，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。該裝置可以實現(xiàn)采摘過程中實時測量記錄水果重量。

技術研發(fā)人員：馬興灶;吳子杰;楊航;曾志豪;肖永倫;楊楚欣
受保護的技術使用者：嶺南師范學院
技術研發(fā)日：2017.07.01
技術公布日：2017.09.12