[实用新型]一种基于Arduino单片机的苗木嫁接机器人控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于Arduino单片机的苗木嫁接机器人控制系统，适用于树苗的自动化硬枝嫁接。

背景技术

树苗嫁接可加快优良树种繁育、改善果实品质、增强抗病能力和环境适应能力。嫁接是一门古老的技艺，有关嫁接的最早记载当属《尚书》中关于柑桔的嫁接，距今约有3000多年的历史。但迄今为止，树苗嫁接仍然延续传统的手工方式，劳动强度大、生产效率低、嫁接苗木的成活率也不高，不适应种植业季节性强的特点。采用苗木嫁接机器人进行自动化苗木嫁接作业，则可以有效避免手工嫁接的缺点。

自动嫁接技术是一门新兴技术，国内起步较晚，近年来，我国个别农业高校和科研院所已开始研究苗木自动嫁接设备，并取得了一定进展，但是由于自动化程度不高、结构复杂、维护调整困难等诸多因素，推广应用受到较多的限制。现有技术较少涉及苗木嫁接机器人及其控制系统。 

苗木嫁接机器人由控制系统和机械系统组成，主要用于葡萄硬枝嫁接，也可通过更换不同类型的切削刀，实现与葡萄枝硬度相似的苗木自动化嫁接。本实用新型专利主要涉及苗木嫁接机器人的控制系统。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是苗木嫁接机器人的控制系统，即：提供一种基于Arduino控制器与其他单元的相互配合，从而驱动相应的机构，实现苗木嫁接机器人完成取苗、搬运、切削、接合、捆绑和排苗作业。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于Arduino单片机的苗木嫁接机器人控制系统，包括单片机主控单元、舵机机械手驱动单元、步进电机驱动单元、12864液晶显示单元、电动推杆驱动单元、电磁铁驱动单元、初始位置复位单元以及微动（开关）检测单元。

进一步地，所述单片机主控单元，包括主Arduino控制器和副Arduino控制器，分别控制砧木和穗木处理机构。主Arduino控制器的模拟口A3与副Arduino控制器的10号I/O口相互连接，实现数据交换。

进一步地，所述舵机机械手驱动单元包括舵机和机械夹持器，单片机主控单元的相关I/O口与舵机的信号接口相连接，控制舵机的转速和转向，驱动机械夹持机构，实现砧木和穗木的夹持。

进一步地，所述步进电机驱动单元包括及57系列和42系列的步进电机及其相应的步进电机驱动器，单片机主控单元的相关I/O口与步进电机驱动器的方向信号和脉冲信号口相连接，控制步进电机的转向和转速，对砧木和穗木进行搬运，到达各自的供苗、切削和接合位置，并驱动切削刀实现砧木穗木的切削作业。

进一步地，所述12864液晶显示单元，与主Arduino控制器的13、2三个I/O口相连接，采用串行数据传输控制，主要用于实时显示嫁接作业状态，实现了良好的人机交互。

进一步地，所述电动推杆驱动单元，与主Arduino控制器的3、4 I/O口相连接，驱动捆绑机构，实现嫁接苗木的捆绑。

进一步地，所述电磁铁驱动单元，包括固态继电器及其相应电路，与主Arduino控制器的10号I/O口相连接，驱动绑带切刀，实现嫁接苗木捆绑完毕后，捆绑带的切断。

进一步地，所述微动开关检测单元，与主副Arduino控制器各自的模拟口A0相连接，通过检测高低电平的逻辑判断，检测砧木和穗木是否完成供苗。

进一步地，所述初始位置复位单元，与主Arduino控制器的0、1I/O相连接，通过检测步进电机的位置，实现步进电机初始位置的复位。

本实用新型各实施例的树苗嫁接控制系统，由于包括单片机主控单元、舵机机械手驱动单元、步进电机驱动单元、12864液晶显示单元、电动推杆驱动单元、电磁铁驱动单元、初始位置复位单元以及微动开关检测单元，从而实现苗木嫁接机器人的自动化嫁接作业。

本控制系统的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的逻辑结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型的系统结构示意图。

图2为本实用新型控制对象的逻辑顺序示意图。

图3为主Arduino控制器的I/O接口的占用情况示意图。

图4为副Arduino控制器的I/O接口的占用情况示意图。