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专利号: 2020108946657
申请人: 华南农业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 农业;林业;畜牧业;狩猎;诱捕;捕鱼
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.变频变幅激励式果品采收装置,其特征在于:包括壳体、驱动组件、齿轮组减速组件、曲柄滑块组件、变幅组件和夹具;其中,所述变幅组件包括位置传感器、步进电机、输出齿轮轴和螺杆齿轮轴,所述驱动组件和齿轮组减速组件内置于壳体,所述驱动组件和齿轮组减速组件连接,由该驱动组件驱动齿轮组减速组件,所述曲柄滑块组件内置于壳体中且其伸缩杆的一端伸出壳体,所述齿轮组减速组件与曲柄滑块组件连接,驱动组件的驱动力经齿轮组减速组件减速增矩后传递到曲柄滑块组件,所述夹具与曲柄滑块组件的伸缩杆伸出壳体的一端连接,用于夹持被振果树枝干,所述变幅组件安装于曲柄滑块组件的第一曲柄调整盘上,并位于曲柄滑块组件的第一曲柄调整盘和第二曲柄调整盘之间,所述位置传感器安装在第一曲柄调整盘上,且该位置传感器位于靠近曲柄滑块组件的限位槽,用于对曲柄滑块组件的曲柄调节杆初始化位置的检测,所述步进电机安装在第一曲柄调整盘上,所述输出齿轮轴的一端与步进电机的输出轴通过轴联器连接,且其齿轮与螺杆齿轮轴的齿轮啮合,步进电机的驱动力从步进电机传递到螺杆齿轮轴,所述螺杆齿轮轴的另一端穿过曲柄调整杆,通过该螺杆齿轮轴传动调整曲柄调节杆的偏心距离,以实现振幅的调节。

2.根据权利要求1所述的变频变幅激励式果品采收装置,其特征在于:所述齿轮组减速组件包括第一高速轴圆柱滚子轴承、第二高速轴圆柱滚子轴承、高速齿轮轴、第一调心轴轴承、第二调心轴轴承和低速大齿轮轴,所述高速齿轮轴的一端与驱动组件的无刷电机输出轴连接,且其另一端支承在第一高速轴圆柱滚子轴承和第二高速轴圆柱滚子轴承上,所述低速大齿轮轴的一端支承在第一调心轴轴承和第二调心轴轴承上,所述低速大齿轮轴的齿轮与高速齿轮轴的齿轮啮合,所述低速大齿轮轴的另一端穿过第一曲柄调整盘后与第二曲柄调整盘连接,动力从高速齿轮轴传递到低速大齿轮轴后,低速大齿轮轴的转速减小且其转矩增大,从而带动第一曲柄调整盘和第二曲柄调整盘转动。

3.根据权利要求1所述的变频变幅激励式果品采收装置,其特征在于:所述曲柄滑块组件包括第一曲柄调整盘、第二曲柄调整盘、曲柄调节杆、稳固杆、连杆和伸缩杆,所述第一曲柄调整盘和第二曲柄调整盘相互平行且通过低速大齿轮轴连接,所述第一曲柄调整盘和第二曲柄调整盘上开有从圆周朝向圆心的长条形的限位槽,且两个曲柄调整盘的限位槽互相对应,所述曲柄调节杆的一端穿入第一曲柄调整盘的限位槽,其另一端穿过第二曲柄调整盘的限位槽后外伸出第二曲柄调整盘,该曲柄调节杆能够在限位槽内平移,所述稳固杆的一端与低速大齿轮轴连接,其另一端穿插在曲柄调节杆上,用于固定曲柄调节杆,所述连杆的一端与曲柄调节杆外伸出第二曲柄调整盘的一端连接,其另一端与伸缩杆的一端铰接,所述伸缩杆的另一端外伸出壳体,第一曲柄调整盘和第二曲柄调整盘的转动能够带动伸缩杆做直线往复运动。

4.根据权利要求1所述的变频变幅激励式果品采收装置,其特征在于:所述驱动组件包括电池模块和无刷电机,所述电池模块与无刷电机电连接,为无刷电机提供电力。

5.根据权利要求3所述的变频变幅激励式果品采收装置,其特征在于:所述第一曲柄调整盘上设有第一支座、第二支座、第三支座和第四支座,用于安装调幅组件,所述位置传感器安装在第一支座上,所述步进电机安装在第二支座上,所述输出齿轮轴安装在第三支座上,所述螺杆齿轮轴的穿过曲柄调整杆的一端安装在第四支座上。

6.权利要求1至5任意一项所述变频变幅激励式果品采收装置的控制系统,其特征在于:包括硬件部分与软件部分,所述硬件部分包括智能终端、电源、振幅控制单元和频率控制单元,所述振幅控制单元包括单片机、WiFi模块和步进电机驱动板,所述频率控制单元包括单片机、蓝牙模块和无刷电机驱动板;所述智能终端分别通过蓝牙或WiFi模块向频率控制单元或振幅控制单元的单片机发送控制命令,通过无刷电机驱动板控制无刷电机的转速调整装置的激振频率,或通过步进电机驱动板控制步进电机的步长调整装置的振幅;所述软件部分包括频率选择模块、振幅选择模块和持续时间选择模块,软件部分通过蓝牙或WiFi无线通讯向频率控制单元或振幅控制单元的单片机发送相应的控制指令,单片机根据接收内容分析处理执行函数,输出PWM信号给无刷电机驱动板或步进电机驱动板,达到调频或调幅的目的。

7.权利要求6所述控制系统的控制方法,其特征在于,包括以下内容:建立通讯关系:首先开启智能终端、振幅控制单元和频率控制单元,使智能终端与振幅控制单元和频率控制单元之间的无线通讯连接;

初始化曲柄调节杆的位置:智能终端向振幅控制单元发送字符串控制指令,振幅控制单元的单片机根据指令通过步进电机驱动板控制步进电机正转,通过螺杆齿轮轴传动带动曲柄调节杆移动,直到位置传感器感应到曲柄调节杆并发出停止指令,完成曲柄调节杆的初始化;

发送振幅控制指令:智能终端通过WiFi通讯向振幅控制单元的单片机发送字符串式的振幅控制指令,单片机经过分割处理后得到目标振幅,根据设定的步进电机转速确定输出的PWM信号,利用步进电机转速、曲柄调节杆偏心距和电机转动时间之间的关系,确定输出总步长,输出PWM信号步进电机驱动板,驱动步进电机反转,通过螺杆齿轮轴带动曲柄调节杆在限位槽内内移,实现偏心距的变化,完成振幅的调节;

发送振频控制指令:智能终端通过蓝牙通讯向频率控制单元的单片机发送字符串式的振动频率和持续时间控制指令,单片机经过分割处理后得到目标振动频率以及振动时间,根据振动频率、电机转速以及PWM占空比之间的关系确定相应的PWM信号,在振动时间内持续输出PWM信号到无刷电机驱动板,控制无刷电机调整到目标转速,驱动采收装置工作。