本專利涉及自動(dòng)化機(jī)械領(lǐng)域，特別是涉及一種獼猴桃采摘抓持力的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)不斷的進(jìn)步發(fā)展，機(jī)械化將會(huì)成為取代人工操作的一種發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)前社會(huì)老齡化較為嚴(yán)重，勞動(dòng)力短缺的壓力愈發(fā)嚴(yán)重，因此未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向必將是利用自動(dòng)化、智能化的機(jī)械設(shè)備來(lái)代替工人進(jìn)行繁重的手工操作，這可以為社會(huì)發(fā)展緩解老齡化壓力問(wèn)題，此外機(jī)械設(shè)備可以進(jìn)行繁重的操作任務(wù)，而且速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工操作，勞動(dòng)生產(chǎn)率將得到大幅提升。在這些機(jī)械化設(shè)備中，類似機(jī)械手的設(shè)備被大量使用，這也是工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

獼猴桃果實(shí)的機(jī)械化及機(jī)器人采摘是未來(lái)的果實(shí)收獲發(fā)展方向，但采摘機(jī)器人的末端執(zhí)行器不能像人手一樣根據(jù)外界環(huán)境改變對(duì)獼猴桃的作用力大小，會(huì)對(duì)獼猴桃造成一定的損傷，影響獼猴桃的品質(zhì)，因此研究獼猴桃果實(shí)采摘抓持力的大小就變得很有意義。獼猴桃采摘抓持力大小的測(cè)量，可以為機(jī)械手或機(jī)器人采摘獼猴桃時(shí)抓持力閾值的設(shè)定提供理論參考。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)獼猴桃采摘抓持力大小的測(cè)量，本專利設(shè)計(jì)了一種獼猴桃采摘抓持力的測(cè)量裝置。

實(shí)現(xiàn)上述采摘抓持力的測(cè)量裝置，由傳感器（1）、信號(hào)放大電路（2）、8路a/d轉(zhuǎn)換電路（3）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（4）、數(shù)據(jù)輸出單元（5）和單片機(jī)（6）組成，其特征是：把5個(gè)傳感器（1）分別貼在5指手套上，人手帶上手套后，手指握住獼猴桃，模擬機(jī)械手工作方式采摘獼猴桃，傳感器（1）采集手指和果實(shí)之間的壓力并轉(zhuǎn)換為電壓模擬量，通過(guò)信號(hào)放大電路（2）將微弱的信號(hào)放大，接著模擬量經(jīng)過(guò)8路a/d轉(zhuǎn)換電路（3）后轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后將結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（4），最后通過(guò)數(shù)據(jù)輸出單元（5）將數(shù)據(jù)結(jié)果輸出，整個(gè)測(cè)量過(guò)程以單片機(jī)（6）為核心,8路a/d轉(zhuǎn)換電路（3）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（4）和數(shù)據(jù)輸出單元（5）均搭接在單片機(jī)（6）上以實(shí)現(xiàn)功能。

所述的傳感器是艾動(dòng)的ims系列單點(diǎn)傳感器，該傳感器屬于電阻式薄膜壓力傳感器，可以靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地測(cè)試兩個(gè)表面之間的力，該傳感器只有100微米厚，可以直接貼在手套上測(cè)量獼猴桃采摘抓持力；

所述的信號(hào)放大電路是lm324四運(yùn)放集成電路，具有電源電壓范圍寬、靜態(tài)功耗小、單電源使用等優(yōu)點(diǎn)，能將微弱的模擬量信號(hào)放大；

所述的a/d轉(zhuǎn)換電路是采用的adc0809芯片，帶有a/d轉(zhuǎn)換器、8路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的cmos組件，8路開關(guān)完全滿足5個(gè)傳感器的使用，a/d轉(zhuǎn)換器可以將傳感器獲取的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；所述的存儲(chǔ)單元是采用e2promat24c512芯片搭建數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，便于記錄；

所述的數(shù)據(jù)輸出單元是通過(guò)串口通訊將存儲(chǔ)單元內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)，并輸送到pc機(jī)；

所述的單片機(jī)是stc89c52芯片，是一種低功耗、高性能的cmos8位微控制器，能夠穩(wěn)定搭接8路a/d轉(zhuǎn)換電路（3）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（4）和數(shù)據(jù)輸出單元（5）。

本專利的優(yōu)點(diǎn)：裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，將傳感器貼在手套上，通過(guò)手指采摘果實(shí)就可以測(cè)量果實(shí)的采摘抓持力的大小，存儲(chǔ)單元可以很好的保存原始數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本專利進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1整體示意圖；

圖2采集示意圖；

其中整體示意圖中，1.傳感器、2.a/d轉(zhuǎn)換電路、3.信號(hào)放大電路、4.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、5.數(shù)據(jù)輸出單元、6.單片機(jī)；

采集示意圖中，11.傳感器、12.引腳、13.引線、14.手套。

具體實(shí)施方式

結(jié)合說(shuō)明附圖對(duì)本專利的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本專利是一種果實(shí)采摘抓持力的測(cè)量裝置。

測(cè)量裝置主要由傳感器（1）、信號(hào)放大電路（2）、8路a/d轉(zhuǎn)換電路（3）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（4）、數(shù)據(jù)輸出單元（5）和單片機(jī)（6），具體是人手帶上手套后，手指握住獼猴桃，模擬機(jī)械手工作方式采摘獼猴桃，傳感器（1）采集手指和果實(shí)之間的壓力并轉(zhuǎn)換為電壓模擬量；由于得出的模擬量信號(hào)微弱，所以需要通過(guò)放大電路（3）將模擬量信號(hào)進(jìn)行放大，這樣有利于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理；放大后的模擬量信號(hào)不能直接用于數(shù)據(jù)處理，經(jīng)過(guò)8路a/d轉(zhuǎn)換電路（3）分別將5個(gè)傳感器獲取的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（4）中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（4）可以很好的保存測(cè)得的原始數(shù)據(jù)，不必每測(cè)一個(gè)獼猴桃都要手動(dòng)記錄，大大提高了測(cè)量的效率；最后數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（4）存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)輸出單元（5）輸出到pc機(jī)；整個(gè)采集過(guò)程都是以單片機(jī)為核心進(jìn)行的，通過(guò)單片機(jī)（6）上的電源電路，復(fù)位電路和接口等完成整個(gè)裝置的電源控制，信號(hào)采集復(fù)位以及與8路a/d轉(zhuǎn)換電路（3）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（4）和數(shù)據(jù)輸出單元（5）的搭接并完成其相應(yīng)的功能。

所述的傳感器是艾動(dòng)的ims系列單點(diǎn)傳感器，該傳感器屬于電阻式薄膜壓力傳感器，可以靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地測(cè)試兩個(gè)表面之間的力，該傳感器只有100微米厚，可以直接貼在手指上測(cè)量獼猴桃采摘抓持力；

所述的信號(hào)放大電路是lm324四運(yùn)放集成電路，具有電源電壓范圍寬、靜態(tài)功耗小、單電源使用等優(yōu)點(diǎn)，能將微弱的模擬量信號(hào)放大；

所述的8路a/d轉(zhuǎn)換電路是采用的adc0809芯片，帶有a/d轉(zhuǎn)換器、8路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的cmos組件，8路開關(guān)完全滿足5個(gè)傳感器的使用，a/d轉(zhuǎn)換器可以將傳感器獲取的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；所述的存儲(chǔ)單元是采用e²promat24c512芯片搭建數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

所述的數(shù)據(jù)輸出單元是通過(guò)串口通訊將存儲(chǔ)單元內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)，并輸送到pc機(jī)；

所述的單片機(jī)是stc89c52芯片，是一種低功耗、高性能的cmos8位微控制器，能夠穩(wěn)定搭接8路a/d轉(zhuǎn)換電路（3）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（4）和數(shù)據(jù)輸出單元（5）。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
為精確研究獼猴桃采摘機(jī)器人抓持果實(shí)的方式和受力方式，提出一種獼猴桃采摘抓持力的測(cè)量裝置，由傳感器、信號(hào)放大電路、8路A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)輸出單元和單片機(jī)組成，其特征是：把5個(gè)傳感器分別貼在5指手套上，人手帶上手套后，手指握住獼猴桃，模擬機(jī)械手工作方式采摘獼猴桃，傳感器采集手指和果實(shí)之間的壓力并轉(zhuǎn)換為電壓模擬量，通過(guò)信號(hào)放大電路將微弱的信號(hào)放大，接著模擬量經(jīng)過(guò)8路A/D轉(zhuǎn)換電路后轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后將結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，最后通過(guò)數(shù)據(jù)輸出單元將數(shù)據(jù)結(jié)果輸出，整個(gè)測(cè)量過(guò)程以單片機(jī)為核心,8路A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)輸出單元均搭接在單片機(jī)上以實(shí)現(xiàn)功能。

技術(shù)研發(fā)人員：傅隆生;謝洪起;李瑞;馮亞利;劉智豪;趙海東;崔永杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北農(nóng)林科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.22
技術(shù)公布日：2017.09.15