[发明专利]一种天地一体化柑橘采摘方法

权利要求书

1.一种天地一体化柑橘采摘方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1、使用配备差分卫星定位装置和双目视觉定位装置的无人机，选择风力不影响无人机稳定飞行和光线适合双目视觉定位装置拍摄的天气，在种植区域内沿柑橘树行列间间隙以某一高度巡航，在每棵柑橘树前自主定高悬停，并利用双目视觉定位装置连续拍照，快速遍历整个种植区域，获取种植区域内柑橘树的图像信息，通过计算机图像处理技术，分割出成熟柑橘，并结合无人机拍摄时的空间三维坐标，初步确定成熟柑橘的空间坐标；

所述步骤S1具体包括以下步骤：

步骤S1.1、操作携带差分卫星定位装置和双目视觉定位装置的无人机，在合适天气条件下，遥控无人机沿柑橘树行列间间隙，在柑橘树树冠高度以上和树冠高度以下分次飞行，并利用双目视觉定位装置连续拍照，快速获取果园种植区域内柑橘树的图像信息，拍照同时保存差分卫星定位装置确定的无人机当前空间三维坐标；

步骤S1.2、通过计算机，运用图像和信息处理技术，结合差分卫星定位装置确定的无人机自身空间三维坐标和用双目视觉定位装置拍摄的图片信息，确定果园内柑橘树的分布信息，每棵柑橘树树冠形心的空间三维坐标，树冠最大直径和树冠顶点高度信息；

步骤S1.3、根据树冠形心的空间三维坐标、树冠最大直径和树冠顶点高度信息,确定无人机可穿越柑橘树树林的飞行通道，规划出无人机穿越柑橘园拍摄每棵柑橘树清晰图像的自主巡航路线；

步骤S1.4、待柑橘树柑橘成熟需要采摘前，选择天晴，风速小于1km/h和光强20000-70000Lux的天气，使用无人机在步骤S1.3中所确定的高度和规划的路径上自主巡航飞行，根据步骤S1.3中确定的每棵柑橘树树冠形心的空间三维坐标，利用差分卫星定位装置和高度传感器，使无人机在每棵柑橘树树干中心线左侧，树干中心线位置，树干中心线右侧，按步骤S1.3中所确定的高度分别自主悬停并保持稳定，利用双目视觉定位装置自动拍摄多张每棵柑橘树柑橘分布情况的照片，利用无人机飞行速度快的优势，遍历整个果园种植区域，获取每棵柑橘树柑橘分布情况的多幅完整图片信息；

步骤S1.5、在上述基础上，通过计算机图像处理软件处理双目视觉定位装置拍摄的图片信息，分割出成熟柑橘，结合差分卫星定位装置，确定的无人机自身空间三维坐标，获得成熟柑橘形心位置的空间三维坐标作为成熟柑橘坐标空间，利用所有图片，获得果园内全部柑橘树上成熟柑橘位置的分布信息；

步骤S1.6、利用每棵树的图片，即可获得果园内全部柑橘树上成熟柑橘的空间三维坐标；

步骤S1.7、由于风力干扰，果实会摆动，加上测量存在误差，因此多次重复步骤S1.4-1.6，使得获得的信息存在重复和冗余；

将多次定位的坐标予以平均，以平均值作为成熟柑橘位置的空间三维坐标，以提高定位精度；

步骤S2、将成熟柑橘的空间坐标导入并存储到携带差分卫星定位装置的地面采摘系统中，地面采摘系统在种植区域内沿柑橘树行列间间隙运动，并在果树前停留，驱动采摘机械手上携带的视觉定位装置，运动到某个成熟柑橘附近，只需要在存储的成熟柑橘空间坐标周围很小范围内搜索，即可寻获成熟柑橘并确认，再进一步精确定位并驱动机械手自动采摘；

所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S2.1、在上述基础上，使用爬坡能力强的履带底盘，携带与无人机相同的差分卫星定位装置以及双目视觉定位装置，配备采摘机械手的地面采摘系统，在天晴，风速小于1km/h条件下进行采摘；

在采摘前，将步骤S1.7所获得的成熟柑橘空间三维坐标信息导入地面采摘系统中；

步骤S2.2、地面采摘系统沿果树行间间隙中间，顺地面行驶，并停留在某棵柑橘树树干前；

步骤S2.3、由于采摘气象条件下，柑橘随风摆动幅度加上系统误差在0.15m范围内，地面采摘系统驱动采摘机械手运动到某个成熟柑橘空间三维坐标外0.2m范围左右停止；

步骤S2.4、采摘机械手上携带的与无人机相同的双目视觉定位装置，启动双目视觉定位装置，在以给定成熟柑橘位置为中心的±0.25m内搜索，对成熟柑橘进行寻获和确认，并进一步精确定位后，驱动机械手执行自动采摘；

步骤S2.5、重复步骤S2.3-步骤S2.4，直至采完整棵果树上的柑橘；

步骤S2.6、重复步骤S2.2-步骤S2.5，直至完成给定种植区域内全部柑橘树上的成熟柑橘采摘。