王海旭
(四川信息职业技术学院，四川广元628000)
摘要：为了提高农忙时的自动采摘智能化水平，我们将PLC控制系统用于农业收获季节的采摘作业，通过定位驱动、数据采集以及防止因为力度过大让果实破损而设计的智能传感检测系统。实验结果表明：通过项目设计的机械手智能检测与力度调节系统，可以有效地避免果实的破损和提高采集过程的效率，实现多样化的水果采摘工作并有良好的可移植性。 关键词：农业机械手；PLC自动化系统；传感器；
QDFILM
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0引言
现代农业工程的智能化程度不断提高，为了避免人力的辛劳和工作效率的低下，农业的化和智能化水平正在不断提升。在果实领域，随着现代果的集中化程大，其面大，传统的不能适应需求，我们提出PLC控制的智能机械系统。在机械的发展过程中，最初是将工业级机械到对果实的采摘，但这也出现了一些
问题。比如，工业用机械手一般抓取物件的硬度较大，机械手抓取过程中对物的破损是不高的，但是用在农业对果实的出现果实偏软，如不定措施经常较软的果实破损，所必要研究可农业果实的机械备。将通过PLC编程的简易性、对的适应性和可靠的工作性为控制基础，考虑到的机械果实的破损率，提出通过在机械手上加装压感数据采集系统，进效地提高
动机拉缸故障的措施等方面对本课题进行了研究(综上所述，有必要调查形成的具体原因，实行科学管理，正确使用发动机，并遵循适当的工作步，最大程地避免发动机的发生，必效的预防措施，以确保可以持续使用车辆。 参考文献：
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1基于PLC的系统设计
采摘机器人的PLC可编程逻辑控制器作为主元,PLC通过接收来自数据采集卡的数字量输号，通过内部
算法输出到伺服驱动器，进而驱动伺机，带动机械动到指定进行夹取果实的动作，在机械手夹取的过程中，我们在机械手上了不少的传感网络，通过感器组机械手进行位置判断并在夹取过程中进行压力判断，当夹莓此类的软性水果时，我们可过机设置对应阈值，让机械到足够压力时调整电机力度，使之既可以夹莓又不会夹坏导致破损。
所示为基于PLC的机制系。
图1基于PLC的机器人控制系统图
2通讯接口设计
制系在感的数据收数据
集卡，通过USB与机进行通讯。过LabVIEW进行数据，并且将计算机作为上位机，与下位机的PLC进行通讯，对比了几种PLC下位机的通讯方式，提出3讯模式。首先，对于PLC来说，最简单最的通讯方式就是I/O接
空气净化加湿器
原因及分析*+润滑油,2016,31(05):6164.
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(收稿日期：2021-01-17)
《湖北农机化》2021年第3期
口控制，这种方式必须要在计算机端安装I/O卡，而且不能将LabVIEW的数据传送给PLC。其次，可以进行AD控制，但是在机必须安装AD卡，同样不能把LabVIEW的数据传送给PLC。最终我们通过给PLC加装串口模块的RS232串行通讯方式进行，因为制方式最为全面。
3采摘机械手的传感网络设计
为了实现机械手的自动化作业，需要对机械手的执行末端进行软硬件设
计。在系统初始时刻，机械手
进入初并通过传感器
组件开集信号，判断果实
的大小和颜进行位置定位
后开集，如果出现偏
差，则重新输入新的传感器采
集信号，然后调整进行果
实，当抓取到果实之后，机
械手握力面的压感器进
行实时压，压力过大则
握力，过小不足下果
实就增大握力，最后在系统的
制之下果实放入果篮
图2系统控制流程图回收。
系统主要包含了4个部分，分别为传感器网络、PLC控制、伺服系统和伺机。传感器网络按，判断、成压3种，
过压部分看看该系统是降低破损率的。首先，我们的装置在进入初始状定一个夹取的压力定值，果实类定，莓软的水果该压较小。当机械手的握力面到果实时，过在握力面的FSR-402压感器对握力进行检测，并出的结果的给定值进行对比，并不断调节使最终的艾盒
在一个合适的范围内，在保成功率的降低了果实的破损率。这个过程数据集卡收集信号，该压感器数据采集结构I图3所示，5V的电压给双端的压感供电，该电压可源的方式，感器所需的该电压较小，也可数据采集卡的USB
的上位机供电方式。传感器的为信号线，通过压力的变化上位机输出变化的电压，并且号线输出端并联一个10K$的后接地。：集卡工作的围大，可适应性强，其16/8；拟量输满足的传感器输入要求。最后，数据通过采集卡的USB接口进入上位机，通过上位机的LabVIEW图形化言进行数据与给定值的比较判断后再输出到控制系统进行握力大小的调节。压感器数据采集结构3所示。
图3压力传感器数据采集结构图
4基于PLC的采摘机械手伺服控制
伺服电机的结构实际上和其它形式的电机是的，但是它不同点，流伺机在换向上定的不同。所的直流伺服机的的流机是类的'
伺服驱动器输出的电压信号去控制伺机的转动，制机械手的上下动的
我们选用伺服电机也有其良好的机械特性、响应速度快、控制更精确等等优点。而伺 机的控制程.可PLC梯形实现，PLC的梯形最：继制系，用梯形图这种简化了的
表示控制逻辑是相对简单的，比较掌握，这大大了从事农业机械化的工程师的编程。
过PLC控制的伺服系统主要通过脉冲的形式，因为伺机的工作模式分为2种，即［控制模式制模式，如果仅仅是进行制，么不需要伺服的脉冲驱动，采摘机械手的移动归根到底还是的控制，分解成2个物理量：是对大小的控制，也就是说，控制的是采机械手在的时间内到达果实的哪个部位，并且实现准确的操作。要实现制门通过PLC输出给伺服系个后的脉冲，该脉.含其特定的大率。到机显面调节初、动式'还要
虑与驱动器的通讯问题，在选用驱动，我们需要选择能支持modbus协议的驱动器。通过PLC控制伺机的梯形4所示。
5上位机软件设计
LabVIEW又叫虚拟仪器，被称为“工业界的Win-dows”，足以体现其地位，它是一款非常适合大量数据
《湖北农机化$021年第3
期
机电信息工程
4基于PLC控制伺服电机的梯形图
进行建模和处理的软件或者方法，由美国国家仪器开发，非常适合追踪大量数据并运算的时候。其编程的形化、可视化、数据的流程化大大了工程师的，这一点形工之妙。在具备感器的下，有需要将它们集成起来实现特定的功能，那么此时是最能体现Lab V IEW威力的时候。
我们的控制系统通过采集卡收集了传感器信号后经USB数据线与上位机相连，经过LabVIEW程序的运算后，在经PLC加装的串口模块的RS232串行通讯方式把LabVIEW运算的结果传送给PLC。
过程的难点在函数实现通讯，LabVIEW在实现硬件连接时，其本身带有函数库进行硬件的通讯。到的传感号是实：集，现场数据的情况，所静函数，通过编程只需要调提供的动态函数即可。通过该动函数就可集卡实现USB通讯的. dll的库函数和LabVIEW连接起来，这样就实现了LabVIEW与硬件的通讯。
号程，主要分为信号的滤波、卷积、比较，该部体现了LabVIEW图形化调的性，省去了像C语言大量编写程序的复。到小波算法的滤波效果，信号的细节也能够很好地保持的优点，再加上函数中调用高波、低波、卷积的方便性，乜是实现小波算法的，所对信号！也引入了波法(过了高低波的
工业数据采集控制
后，再将2个滤波后的结果进行卷积后进行抽样实现。信号与工作 5所
压阻传感器—AD饕换—：聖一仏号处理
图5信号检测与处理工作原理图5结语
我们通过对采摘机械手的设计，正是适应现代农业机械化和智能化的不断更新和换代。现在市面上还能完善定的机的，该项研究为了避免的辛劳和工作效率的低下，适合农业现代化的有效需求。在果实领域，随着现代果园的集中化程大，其面大，传统的
煮面机不能适应需求，我们提出的PLC控制的智能机械系统，该系PLC逻辑控制器为基础，我们将通过PLC编程的简易性、对的强适应性和可靠的工作性为控制基础，考虑到的机械果实的破损率，提出通过在机械手上加装压感数据集系，进效地提高了果实采集的成功率并降低破损率。比如，数据采集卡自FSR-402传感器的信号,PLC过接收来自数据采集卡的数字量输号，通过内部算法输出到伺服驱动器，进而驱动伺机，带动机械手移动到指定进行夹取果实的动作，在机械手夹取的过程中，我们在机械手上了不少的传感网络，通过感器组机械手进行位置判断并在夹取过程中进行压力判断，当夹莓此类的软性水果，我们可过机对应阈值，让机械：到足够压力时调整电机力度，使之既可以夹莓又不会夹坏导致破损。通过的研究，提高果 中的农业机械化水平，自动化机械手的可在果实损的础上大大提高的成功率和生产效率。
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参考文献：
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(收稿日期：2021-01-04)
《湖北农机化》2021年第3期
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