一种电控小颗粒物料捡收装置及其控制方法与流程

本发明涉及电控物料捡收技术领域，更具体的是，本发明涉及一种电控小颗粒物料捡收装置及其控制方法。

背景技术：

物料在阴凉无光处放置较久时间时，一般需要在烈日下曝晒一段时间，才能使得物料保持干爽状态，不易滋生细菌和发生腐败，例如玉米、大豆、大米等小颗粒物料需要在太阳下曝晒几天，使其内部水分达到最低，便于其长期贮藏和保存，一般需要将物料平铺尽可能较薄的一层，可以更快蒸发其内部的水蒸气，这样虽然可以尽可能多的蒸发其内部的水分，但是，在后续捡收时则遇到了较大的困难，由于面积较大，在回收时，需要较大人力，且浪费时间，并且，在捡收过程中，有时一个人无法独立完成捡收，需要两个以上人力进行配合操作，费时费力。

技术实现要素：

本发明的一个目的是设计开发了一种电控小颗粒物料捡收装置，能够自动捡收平铺于地面的小颗粒物料，省时省力。

本发明的另一个目的是设计开发了一种电控小颗粒物料捡收装置控制方法，能够根据物料的颗粒大小和平铺厚度控制车轮的行走速度，使得物料捡收彻底。

本发明还能确定捡收箱内物料向收容箱倾倒时伸缩杆的理想伸缩长度，使得物料能够准确流入收容箱内。

本发明提供的技术方案为：

一种电控小颗粒物料捡收装置，包括：

底盘；以及

支撑柱，其竖直设置在所述底盘一侧两端；

支撑梁，其一端与所述支撑柱顶端固定连接，另一端与所述底盘另一侧固定连接；

旋转梁，其设置在所述支撑柱和支撑梁外侧，且中部与所述支撑柱上部铰接；

伸缩杆，其一端与所述支撑梁铰接，另一端与所述旋转梁铰接，用于驱动所述旋转梁在所述底盘竖直平面内旋转；

捡收箱，其为中空结构，且底部轴向两侧沿平行所述旋转梁轴向方向与所述旋转梁固定连接；

其中，所述捡收箱轴向一侧顶面设置有第一开口，另一侧端面设置有第二开口。

优选的是，还包括：

握杆，其沿平行所述底盘轴向方向设置在所述底盘上方，且一端与所述支撑柱顶端固定连接，另一端向下弯曲；

固定梁，其一端与所述握杆另一端固定连接，另一端向所述支撑柱倾斜，且分别与所述支撑梁和底盘固定连接。

优选的是，还包括：

横梁，其水平设置，且两端分别与所述支撑柱顶端固定连接，用于所述旋转梁旋转时支撑所述捡收箱；

挡板，其沿所述底盘轴向间隔设置在所述底盘上，用于固定收容箱；

脚踏，其沿所述底盘径向间隔设置在所述底盘另一侧，用于踩踏；

其中，所述收容箱用于收容捡收的物料。

优选的是，还包括：

轮轴，其沿所述底盘径向可旋转设置在所述底盘上；

轮毂，其固定套设在所述轮轴两端。

优选的是，所述捡收箱轴向一侧端面向所述第一开口方向延伸设置有捡收片；所述捡收箱轴向另一侧向所述第二开口处收缩。

优选的是，还包括：

旋转座，其固定设置在所述旋转梁中部；

旋转轴，其水平设置，且一端与所述支撑柱上部固定连接，另一端可旋转穿过所述旋转座中心。

优选的是，还包括：

第一电机，其设置在所述底盘底面上，且输出轴与所述轮轴固定连接；

第二电机，设置在所述伸缩杆内，用于驱动所述伸缩杆伸长或者缩短；

电源，其设置在所述底盘上，且与所述第一电机和第二电机电连接，用于为所述第一电机和第二电机供电。

优选的是，还包括：

红外传感器，其分别设置在所述捡收箱顶面和所述底盘上，用于检测物料铺设厚度和收容箱的大小；

位移传感器，其分别设置在所述伸缩杆轴向两端，用于检测所述伸缩杆的伸缩长度；

重量传感器，其设置所述捡收箱轴向一侧内端面上，用于检测捡收物料的重量；

速度传感器，其设置在所述底盘上，用于检测底盘运动的速度；

控制器，其与所述红外传感器、位移传感器、重量传感器、速度传感器、第一电机和第二电机连接，用于接收所述红外传感器、位移传感器、重量传感器和速度传感器的检测数据，并控制所述第一电机和第二电机工作。

一种电控小颗粒物料捡收装置的控制方法，包括：

采集地面物料铺设厚度，控制器控制车轮的行走速度为：

其中，v为车轮的行走速度，ξ为校正系数，M0为捡收装置整体的重量，MS为捡收箱的重量，h为物料铺设厚度，d为物料的平均粒径，e为自然对数的底数，L为捡收箱第一开口的径向宽度，ρ0为物料密度，ρs为物料的铺设密度，r为轮毂半径；

捡收箱对地面物料进行捡收，当捡收箱内物料的重量达到设定阈值时，伸缩杆收缩，使得捡收箱旋转，捡收箱内物料经过第二开口倾倒至收容箱内。

优选的是，所述捡收箱内物料向所述收容箱倾倒时，所述伸缩杆的收缩长度满足：

其中，A为伸缩杆的收缩长度，A0为初始状态时伸缩杆的长度，a为旋转梁远离捡收箱一端和旋转座之间的长度，b为旋转梁与伸缩杆的铰接点和旋转梁与支撑柱的连接点之间的长度，h0为旋转座和底盘之间的竖直距离，h1为收容箱的高度，L0为收容箱轴向远离支撑柱的侧面与支撑柱之间的距离，L1为收容箱轴向靠近支撑柱的侧面与支撑柱之间的距离，θ为捡收箱内物料向收容箱倾倒时旋转梁与支撑梁的理想夹角。

本发明所述的有益效果：

(1)本发明所述的电控小颗粒物料捡收装置，能够自动捡收平铺于地面的小颗粒物料，省时省力。

(2)本发明所述的电控小颗粒物料捡收装置控制方法，能够根据物料的颗粒大小和平铺厚度控制车轮的行走速度，使得物料捡收彻底；还能确定捡收箱内物料向收容箱倾倒时伸缩杆的理想伸缩长度，使得物料能够准确流入收容箱内。

附图说明

图1为本发明所述电控小颗粒物料捡收装置的结构示意图。

图2为本发明所述电控小颗粒物料捡收装置的结构示意图。

图3为本发明所述电控小颗粒物料捡收装置的结构示意图。

图4为本发明所述捡收箱的结构示意图。

图5为本发明所述电控小颗粒物料捡收装置的俯视结图。

图6为本发明所述电控小颗粒物料捡收装置的左视图图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明可以有许多不同的形式实施，而不应该理解为限于再此阐述的实施例，相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的。在附图中，为了清晰起见，会夸大结构和区域的尺寸和相对尺寸。

如图1-6所示，本发明提供一种电控小颗粒物料捡收装置，包括：底盘100；以及支撑柱110，其竖直设置在所述底盘100一侧两端；支撑梁120，其一端与所述支撑柱110顶端固定连接，另一端与所述底盘100另一侧固定连接；旋转梁130，其设置在所述支撑柱110和支撑梁120外侧，且中部与所述支撑柱110上部铰接；伸缩杆140，其一端与所述支撑梁120铰接，另一端与所述旋转梁130铰接(通过铰接接头)，用于驱动所述旋转梁130在所述底盘110竖直平面内旋转；捡收箱150，其为中空结构，且底部轴向两侧沿平行所述旋转梁130轴向方向与所述旋转梁130固定连接；其中，所述捡收箱150轴向一侧顶面设置有第一开口151，另一侧端面设置有第二开口152。

作为本发明的另一实施例，还包括：握杆160，其沿平行所述底盘轴向方向设置在所述底盘100上方，且一端与所述支撑柱110顶端固定连接，另一端向下弯曲，便于手握；固定梁170，其一端与所述握杆160另一端固定连接，另一端向所述支撑柱110倾斜，且分别与所述支撑梁120和底盘100固定连接，使得捡收装置整体更加稳定。

作为本发明的另一实施例，还包括：横梁180，其水平设置，且两端分别与所述支撑柱110顶端固定连接，用于所述旋转梁130旋转时支撑所述捡收箱150；挡板190，其沿所述底盘100轴向间隔设置在所述底盘110上，用于固定收容箱(图中未示出)，所述收容箱用于收容捡收的物料，可以为圆柱体，长方体，多棱柱体等，可以为纸箱、铁箱等方便盛装物料的容器；脚踏191，其沿所述底盘100径向间隔设置在所述底盘另一侧，用于踩踏，即当收容箱装满后，用于踩踏股脚踏191，使得捡收装置静止，不发生移动，方便收容箱的更换。

本实施例中，还包括：轮轴200，其沿所述底盘100径向可旋转设置在所述底盘100上；轮毂210，其固定套设在所述轮轴200两端，当轮轴200旋转时带动轮毂210旋转，能够使捡收装置运动。

作为本发明的另一实施例，所述捡收箱150轴向一侧端面向所述第一开口151方向延伸设置有捡收片153，能够更加方便物料的捡收；所述捡收箱150轴向另一侧向所述第二开口152处收缩，使得物料能够准确倾倒至收容箱内，避免物料倾倒出时洒落。

作为本发明的另一实施例，还包括：旋转座131，其固定设置在所述旋转梁130中部；旋转轴132，其水平设置，且一端与所述支撑柱110上部固定连接，另一端通过轴承可旋转穿过所述旋转座131中心。

作为本发明的另一实施例，还包括：第一电机220，其设置在所述底盘100底面上，且输出轴与所述轮轴200固定连接，用于驱动所述轮轴200旋转；第二电机(图中未示出)，设置在所述伸缩杆140内，用于驱动所述伸缩杆140伸长或者缩短；电源300，其设置在所述底盘100上，且与所述第一电机220和第二电机电连接，用于为所述第一电机220和第二电机供电。

作为本发明的另一实施例，还包括：红外传感器，其分别设置在所述捡收箱顶面和所述底盘上，用于检测物料铺设厚度和收容箱的大小；位移传感器，其分别设置在所述伸缩杆轴向两端，用于检测所述伸缩杆的伸缩长度；重量传感器，其设置所述捡收箱轴向一侧内端面上，用于检测捡收物料的重量；速度传感器，其设置在所述底盘上，用于检测底盘运动的速度；控制器，其与所述红外传感器、位移传感器、重量传感器、速度传感器、第一电机和第二电机连接，用于接收所述红外传感器、位移传感器、重量传感器和速度传感器的检测数据，并控制所述第一电机和第二电机工作。

工作原理

初始状态时，旋转梁与地面垂直，捡收箱轴向一侧端面与地面接触，捡收装置运动，捡收箱通过捡收片捡收物料进入捡收箱内，当捡收箱内物料的重量达到设定阈值时，控制器控制伸缩杆收缩，使得旋转梁绕旋转座旋转，进而带动捡收箱旋转，当伸缩杆收缩一定长度后，捡收箱内物料经过第二开口流倾倒至收容箱内，完成一次物料捡收。物料完全倾倒至收容箱后，控制器控制伸缩杆伸长至初始状态，以进行下一次捡收，如此循环操作。

本发明所述的电控小颗粒物料捡收装置，能够自动捡收平铺于地面的小颗粒物料，省时省力。

本发明还提供一种电控小颗粒物料捡收装置的控制方法，包括：

采集地面物料铺设厚度，控制器控制车轮的行走速度为：

其中，v为车轮的行走速度(m/s)，ξ为校正系数(min^-1)，M0为捡收装置整体的重量(kg)，MS为捡收箱的重量(kg)，h为物料铺设厚度(m)，d为物料的平均粒径(m)，e为自然对数的底数，L为捡收箱第一开口的径向宽度(m)，ρ0为物料密度(kg/m³)，ρs为物料的铺设密度(kg/m³，即物料在铺设时会有空隙，会导致物料的铺设密度与物料的实际密度不同)，r为轮毂半径(m)；

捡收箱对地面物料进行捡收，当捡收箱内物料的重量达到设定阈值时，伸缩杆收缩，使得捡收箱旋转，捡收箱内物料经过第二开口流倾倒至收容箱内。

所述捡收箱内物料向所述收容箱倾倒时，所述伸缩杆的收缩长度满足：

其中，A为伸缩杆的收缩长度(m)，A0为初始状态时伸缩杆的长度(m)，a为旋转梁远离捡收箱一端和旋转座之间的长度(m)，b为旋转梁与伸缩杆的铰接点和旋转梁与支撑柱的连接点之间的长度(m)，h0为旋转座和底盘之间的竖直距离(m)，h1为收容箱的高度(m)，L0为收容箱轴向远离支撑柱的侧面与支撑柱之间的距离(m)，L1为收容箱轴向靠近支撑柱的侧面与支撑柱之间的距离(m)，θ为捡收箱内物料向收容箱倾倒时旋转梁与支撑梁的理想夹角(o)。

本发明所述的电控小颗粒物料捡收装置控制方法，能够根据物料的颗粒大小和平铺厚度控制车轮的行走速度，使得物料捡收彻底；还能确定捡收箱内物料向收容箱倾倒时伸缩杆的理想伸缩长度，使得物料能够准确流入收容箱内。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。