王艷新，蔣蕭澤，朱 莉，林智雙，李淑芝（.東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，50000；.圍場縣第二中學(xué)，承德，068450）

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基于單片機控制的自動松果采摘機設(shè)計

王艷新1，蔣蕭澤1，朱 莉1，林智雙1，李淑芝2
（1.東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150000；2.圍場縣第二中學(xué)，承德，068450）

摘要：松果樹的枝干比較高，因此果農(nóng)在進行采摘的時候存在很大的困難并且會耗費很多的勞動力。因此，本文設(shè)計了一種針對單片機控制的松果采摘機的自動控制的系統(tǒng)。這種摘機不但可以高效并且快速的對松果進行采摘，同時還能夠在對松果保持完好的前提下選擇非常好的保護措施，使用人工去進行配合，可以進行自動的尋找和采摘，并且將松果送回等相關(guān)的控制動作。

關(guān)鍵詞：松果；采摘機；自動化；單片機

0 引言

松果可以說是我國進行生產(chǎn)的要干果之一。我國的松果種植面積較大，并且其產(chǎn)量以經(jīng)占到世界松果總產(chǎn)量的較前位置。當(dāng)前，松果采摘的作業(yè)主要依賴與人工完成，有著很高的危險性，并且作業(yè)的環(huán)境也十分的惡劣，其不但耗費時間好耗費財力。現(xiàn)在松果進行采摘作業(yè)時，我國多使用人工進行，其操作的勞動的強度較大，并且人工進行采摘也會造成成本的增加，并且其采摘的危險較大，進行采摘作業(yè)的環(huán)境較為危險，進行采摘時不但耗費時間好耗費財力。其效果也不好。所以，進行自動化收獲技術(shù)與開發(fā)研究蔬菜以及水果采摘機器有著非常深遠(yuǎn)的意義。

1 采摘機系統(tǒng)設(shè)計和分析

1.1系統(tǒng)組成

自動松果采摘機主要有機械手末端系統(tǒng)和手臂的伸縮系統(tǒng)以及出料的系統(tǒng)。末端的機械手部分主要是完成松果的采摘。因為對機械手自動尋找松果的位置加以實現(xiàn)不但需要使用先進的設(shè)備，并且儀器價格卻非常的貴。因此，在將機械手定位到指定松果位置這個過程需要相關(guān)人員去幫助完成。手臂收縮系統(tǒng)主要完成機械手的定位以及自動送料的過程。出料系統(tǒng)主要完成松果打包以及配合收縮系統(tǒng)的工作，當(dāng)出料系統(tǒng)朝著收縮系統(tǒng)進行信號輸送的時候，收縮系統(tǒng)自動對初始位置進行恢復(fù)的持續(xù)過程。系統(tǒng)實際的流程為：

1.1.1我們將電源進憲啟動以后，通過人工對其進行工作的協(xié)作，這時機械手臂會進行自動的工作，通過采摘手的張開進行松果的采摘。

1.1.2探尋松果位置。采摘手上傳感器對信號進行檢測，使用機械手臂的運動去對采摘手的位置進行調(diào)整，松果處在采摘手的中間。

1.1.3采摘手工作。在確定松果處在采摘手中后，采摘手開始工作，直到傳感器傳達(dá)信號之后暫停。

1.1.4手臂的收縮。采摘手暫停工作，手臂收縮到指定的放料位置暫停。

1.1.5出料。手臂收縮到指定的出料口。采摘手張開，把松果放在指定的位置機械牛包裝。

1.1.6機械手回到初始的位置。出料系統(tǒng)傳達(dá)信號，機械手恢復(fù)，在下次進行工作。

1.2夾持機構(gòu)

末端夾持結(jié)構(gòu)的設(shè)計直接對松果的采摘效率以及損傷程度產(chǎn)生影響，在執(zhí)行器將果實抓牢固之后使用手腕的旋轉(zhuǎn)以及周轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)將果柄擰斷，這種形式對于松果這樣容易損傷的果實并不是很適用。假如使用電極或是一切刀直接將果柄卻段，那么對松果的果柄進行定位有很大的需要。按照以上兩種方案，能夠獲得末端夾持機構(gòu)的設(shè)計。使用采摘手和氣缸活塞的鏈接以及配合，把導(dǎo)桿的直線運動轉(zhuǎn)變成采摘手的夾以及合運動。采摘手經(jīng)過一定的設(shè)計加上特定壓力傳感器的配合，能夠較好地降低構(gòu)果的損傷率。

直流電機作為該裝置動力源，采摘手夾緊松果的動作達(dá)成是由絲杠以及雙面齒條進行螺旋傳動，推動雙面齒條的運動；齒條以及齒輪的嚙合轉(zhuǎn)動，令嚙合的兩個齒輪對轉(zhuǎn)，從而對兩壓板的夾緊與松開加以實現(xiàn)；通過鋼絲以及軟軸傳動還有采摘手的夾持，切割刀片在軟軸的帶動下繞手指外廓做將近1周的旋轉(zhuǎn)，王朝處在手指外周上任意位置松果柄的切割。這樣不但節(jié)省了檢測果柄這一過程，并且還對切割果柄的準(zhǔn)確度以及采摘效率給予了提升。

2 單片機系統(tǒng)

2.1單片機系統(tǒng)構(gòu)成

單片機控制器屬于CPU的中樞神經(jīng)，它有定時的控制邏輯電路，和指令的寄存器（register）以及譯碼器，還有地址指針DPTR以及程序的計數(shù)器PC和堆棧指針SP等。這里程序計數(shù)器PC是通過16位（8+8）寄存器組成的計數(shù)器。

2.251單片機是很普遍使用集成控制器芯片

控制電路的結(jié)合74HC00芯片功能的設(shè)計中，輸入信號的因果判斷的控制。 STC89C51由采摘系統(tǒng)構(gòu)成了SCM單片機系統(tǒng)接收信號來自哪里，并進行分析，計算，整理，對應(yīng)的機械零件的輸出信號的控制操作。

該系統(tǒng)是專門設(shè)計的單片機系統(tǒng)主要由普通的單片機最小系統(tǒng)的演變。除了簡單的輸入和輸出接口，該系統(tǒng)還加入了特殊的保護電路，擴展電路保護電路正常運行和有效執(zhí)行的多功能控制。

3 輸入電路及I/0接口

串口電路主要用在對電路功能進行拓展，本設(shè)計是主要對于采摘機電路而研制的。為了能夠很好的對全能化加以實現(xiàn)，設(shè)計了擴種電路，能夠很好的對其他的多功能控制加以實現(xiàn)。

XO：電源啟動。人土對按鈕進行控制，當(dāng)機械手到達(dá)指定位置驅(qū)動機械手土作。

X1：傳感器1?？刂茩C械手左、右移動，直至被抓物體位十采摘手中央。

X2：傳感器2?？刂茩C械手前、后移動，直至被抓物體位十采摘手中央。

X3：接收由傳感器1，2通過74HC00芯片傳來的信號，控制采摘手土作。

X4：壓力傳感器。檢測采摘手壓力，直至達(dá)到給定壓力以后，采摘手停止土作，并且機械手收縮送料。

XS：傳感器3。檢測機械手是否到達(dá)出料位置，控制機械手放料。

X6：傳感器4。檢測機械手是否送料成功，控制機械手返回初始位置。

4 結(jié)束語

本文整體的對松果采摘的效率和勞動力以及損傷率還有采摘困難等多種問題進行了考慮，通過51單片機去對機械手的施工進行控制，合理的對新型采摘機械手自身的優(yōu)越性能加以實現(xiàn)，對農(nóng)民無法進行采摘沒和果樹高的問題進行了客服。

參考文獻

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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