本專利涉及自動化機械領域，特別是涉及一種獼猴桃采摘抓持力的測量裝置。

背景技術：

隨著社會不斷的進步發(fā)展，機械化將會成為取代人工操作的一種發(fā)展趨勢，當前社會老齡化較為嚴重，勞動力短缺的壓力愈發(fā)嚴重，因此未來工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向必將是利用自動化、智能化的機械設備來代替工人進行繁重的手工操作，這可以為社會發(fā)展緩解老齡化壓力問題，此外機械設備可以進行繁重的操作任務，而且速度也遠遠高于人工操作，勞動生產(chǎn)率將得到大幅提升。在這些機械化設備中，類似機械手的設備被大量使用，這也是工業(yè)生產(chǎn)自動化中重要的一個環(huán)節(jié)。

獼猴桃果實的機械化及機器人采摘是未來的果實收獲發(fā)展方向，但采摘機器人的末端執(zhí)行器不能像人手一樣根據(jù)外界環(huán)境改變對獼猴桃的作用力大小，會對獼猴桃造成一定的損傷，影響獼猴桃的品質，因此研究獼猴桃果實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量，可以為機械手或機器人采摘獼猴桃時抓持力閾值的設定提供理論參考。

技術實現(xiàn)要素：

針對獼猴桃采摘抓持力大小的測量，本專利設計了一種獼猴桃采摘抓持力的測量裝置。

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

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

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

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

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

所述的單片機是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轉換電路（3）、數(shù)據(jù)存儲單元（4）和數(shù)據(jù)輸出單元（5）。

本專利的優(yōu)點：裝置結構簡單，操作方便，將傳感器貼在手套上，通過手指采摘果實就可以測量果實的采摘抓持力的大小，存儲單元可以很好的保存原始數(shù)據(jù)。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本專利進一步說明。

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轉換電路、3.信號放大電路、4.數(shù)據(jù)存儲單元、5.數(shù)據(jù)輸出單元、6.單片機；

采集示意圖中，11.傳感器、12.引腳、13.引線、14.手套。

具體實施方式

結合說明附圖對本專利的實施方式作進一步詳細說明。本專利是一種果實采摘抓持力的測量裝置。

測量裝置主要由傳感器（1）、信號放大電路（2）、8路a/d轉換電路（3）、數(shù)據(jù)存儲單元（4）、數(shù)據(jù)輸出單元（5）和單片機（6），具體是人手帶上手套后，手指握住獼猴桃，模擬機械手工作方式采摘獼猴桃，傳感器（1）采集手指和果實之間的壓力并轉換為電壓模擬量；由于得出的模擬量信號微弱，所以需要通過放大電路（3）將模擬量信號進行放大，這樣有利于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理；放大后的模擬量信號不能直接用于數(shù)據(jù)處理，經(jīng)過8路a/d轉換電路（3）分別將5個傳感器獲取的模擬量轉換為數(shù)字量；將轉換后的數(shù)字量存儲到數(shù)據(jù)存儲單元（4）中，數(shù)據(jù)存儲單元（4）可以很好的保存測得的原始數(shù)據(jù)，不必每測一個獼猴桃都要手動記錄，大大提高了測量的效率；最后數(shù)據(jù)存儲單元（4）存儲的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸出單元（5）輸出到pc機；整個采集過程都是以單片機為核心進行的，通過單片機（6）上的電源電路，復位電路和接口等完成整個裝置的電源控制，信號采集復位以及與8路a/d轉換電路（3）、數(shù)據(jù)存儲單元（4）和數(shù)據(jù)輸出單元（5）的搭接并完成其相應的功能。

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

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

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

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

所述的單片機是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轉換電路（3）、數(shù)據(jù)存儲單元（4）和數(shù)據(jù)輸出單元（5）。

技術特征：

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

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