[发明专利]一种橡胶树的起割点检测系统及检测方法

说明书

本发明涉及农业机器人领域，具体涉及一种橡胶树的起割点检测系统及检测方法，包括末端执行器(4)、机械臂本体(5)、底座(6)、激光定位灯(7)和下摄像头(8)；所述机械臂本体(5)通过底座(6)安装在移动车体上；底座(6)为移动式，能够在多棵橡胶树(1)之间移动，承载机械臂本体(5)并为其提供动力；末端执行器(4)通过法兰(402)与机械臂本体(5)的末端连接；激光定位灯(7)安装在机械臂本体(5)的第二关节中心线上，指向机械臂本体(5)前方，下摄像头(8)布置在机械臂本体(5)上，向下俯视30°。本发明有机结合协作机器人的高精度和图像处理系统的灵活性，实现了橡胶树起割点的自动化检测，智能化程度高。

技术领域

本发明涉及农业机器人领域，具体涉及一种橡胶树的起割点检测系统及检测方法。

背景技术

天然橡胶以其很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、抗拉耐磨等优点，广泛应用于工业、农业、国防和机械制造、日常生活等各个领域。世界上能产胶的植物超过2000种，而巴西三叶橡胶树的产量占据世界天然橡胶总产量的99％以上。割胶是少数几个未能实现机械化的农业领域之一，长期依赖人工。

割胶作业对于胶工操作，尤其是在起割点(即入刀处)检测的精度要求较高。起割点检测的效果直接影响割线的质量，进而影响橡胶的产量，甚至会对橡胶树的健康造成伤害。近年来，产胶区劳动力大量外移，胶工老龄化现象日益加剧，严重影响了橡胶产业的健康发展。目前尚未存在适用于天然橡胶割胶作业的自动化机械设备，研发此类设备以及方法很有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提出一种橡胶树起割点的检测系统及检测方法，其智能化程度高，能够自主完成起割点的检测；精度高，能够实现割胶刀的准确入刀；抗干扰性强，不受树干表面情况影响；集成度高，系统稳定可控；结构模块性强，利于后期扩展。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种橡胶树的起割点检测系统，用于对橡胶树1的起割点进行检测；在橡胶树1的起割点P_s和中割点P_m处沿着割线竖直布置起割点标记2和中割点标记3；所述起割点检测系统包括末端执行器4、机械臂本体5、底座6、激光定位灯7和下摄像头8；

所述机械臂本体5通过底座6安装在移动车体上；移动车体上安装有工控机；底座6为移动式，能够在多棵橡胶树1之间移动，承载机械臂本体5并为其提供动力；

末端执行器4通过法兰402与机械臂本体5的末端连接；

末端执行器4包括上激光测距传感器401、法兰402、下激光测距传感器403、刀片404和眼摄像头405；上激光测距传感器401和下激光测距传感器403分别安装在刀片404的上方和下方，上激光测距传感器401和下激光测距传感器403的激光的发射方向垂直于法兰402的法兰面向外；上激光测距传感器401和下激光测距传感器403的激光点和刀片404的刀尖点在竖直方向上三点共线；上激光测距传感器401和下激光测距传感器403检测深度信息，即末端执行器4的进刀量f；眼摄像头405安装在刀片404的运动方向的前方，眼摄像头405的光轴与刀片404的刀尖点位于同一水平线上；

激光定位灯7安装在机械臂本体5的第二关节中心线上，指向机械臂本体5前方，即橡胶树1的方向；下摄像头8布置在机械臂本体5的位于第二关节上方的第三关节上，向下俯视30°，其高度能够捕捉到橡胶树割线，即橡胶树割线位置在下摄像头8的有效视野范围内。

所述方法包括以下步骤：

1)底座6在工控机的控制下移动至橡胶树1的正前方，机械臂本体5对准橡胶树1，激光定位灯7对准橡胶树1的中心轴线；在开始割胶作业前，人工测量橡胶树1的树干周长C；根据公式1计算树干半径R和割线导程P；