[发明专利]草莓采摘机器人及草莓采摘方法

说明书

技术领域

本发明涉及机电控制技术领域，尤其涉及一种草莓采摘机器人及草莓采摘方法。

背景技术

草莓属多年生草本，外观呈心形，鲜美红嫩，果肉多汁，含有特殊浓郁的水果芳香，因而广泛受到大家喜爱。草莓还具有润肺生津、健脾和胃、利尿消肿等功效，因而具有较好的药用价值。

目前，我国草莓种植方式主要有垄作式和高架式两种，其中，垄作式为主要的种植方式。垄作式的草莓种植一般为在土壤耕作层筑起垄台和垄沟，并将草莓种植在垄台上。草莓成熟时，为保证草莓的外观品质和营养价值，果农必须弯腰采摘。长时间弯腰采摘容易使得果农身体不适，且采摘效率低下。为提高采摘效率及减少人力劳动强度，提出采用草莓采摘机器人代替人力采摘。如日本研制出单循环用时11.5s、采摘成功率为41.3％的草莓采摘机器人；徐丽明、张铁中等人针对垄作式草莓种植的自动化采摘设备进行了研究；中国农业大学应用草莓图像彩色模型的特定通道进行定位，研制桥架式机器人。

现有采摘机器人采用不同的定位方法对草莓位置进行定位。目前，通常使用的方法为激光探距定位法。该方法通过激光光源发出的激光对草莓位置进行定位。然而，激光探距定位法难以实现探距垂直面上的精确定位，进而导致精确度不高。另外，在实际应用中，各种情况不同，且情况复杂，现有机器人的定位算法在设计时未能充分考虑各种情况，导致算法中存在遗漏，进一步降低机器人的定位精度，最终导致草莓的采摘率低。

发明内容

本发明提供一种草莓采摘机器人及草莓采摘方法，以解决现有草莓采摘机器人采摘精度低的问题。

本发明提供一种草莓采摘机器人，包括位移装置、传动装置和采摘装置；其中，

所述传动装置包括传动支架，位于所述传动支架顶部的底部舵机，位于所述底部舵机上方的中部舵机，以及位于所述中部舵机上方的顶部舵机；

所述底部舵机与所述中部舵机通过第一连接块相连，所述中部舵机与所述顶部舵机通过第二连接块相连；

所述传动支架位于所述位移装置上；

所述采摘装置包括采摘支架，位于所述采摘支架底部的采摘驱动电机，均位于所述采摘支架顶部相对设置的两个活动杆和两个夹取壳体，以及位于所述采摘支架内部的丝杠和活动推杆；

所述活动杆和所述夹取壳体相应固定连接，且所述活动杆和所述夹取壳体的连接处与所述采摘支架同轴铰接；

两个所述夹取壳体的开口处相对设置；

所述丝杠分别连接所述采摘驱动电机和所述活动推杆；所述活动推杆还活动连接两个所述活动杆；

所述采摘支架位于所述顶部舵机上；

所述夹取壳体上设置有光电传感器和图像采集器。

优选地，所述底部舵机在所述传动支架上360°旋转；

所述第一连接块在所述底部舵机上-80～80°旋转；

所述中部舵机在所述第一连接块上-80～80°旋转；

所述第二连接块在所述中部舵机上360°旋转；

所述顶部舵机在所述第二连接块上-80～80°旋转；

所述采摘支架在所述顶部舵机上-120～120°旋转。

优选地，所述传动装置还包括传动底板和传动转轴，所述传动支架与所述传动底板通过所述传动转轴相连；所述传动支架在所述传动底板上竖直移动。

优选地，所述采摘装置还包括固定轴和套环；

所述丝杠上设置有契块，所述契块上设置所述活动推杆；

所述固定轴贯穿所述契块，且所述固定轴与所述采摘驱动电机固定连接；

所述套环固定设置在所述活动杆上，且所述套环活动套设在所述活动推杆上。

优选地，所述位移装置包括履带式车盘或线性滑台。

本发明提供一种草莓采摘方法，所述方法包括：

草莓采摘机器人中的图像采集器采集草莓图像；

通过颜色空间转换法、图像分割法识别所述草莓图像；

获取所述草莓的质心，结合识别后的所述草莓图像定位草莓位置；

控制所述草莓采摘机器人根据所述草莓位置采摘草莓。

优选地，所述通过颜色空间转换法、图像分割法识别所述草莓图像包括：

将所述草莓图像的RGB颜色模型中的每一个点转化为HSV中的一个点，以建立HSV颜色模型；

设定绿色区域的H门限值；

根据所述H门限值将所述HSV颜色模型进行H分割，得到识别后的草莓图像。

优选地，所述获取所述草莓的质心，结合识别后的所述草莓图像定位草莓位置包括：