[发明专利]基于机器视觉的类球形水果采摘机器人及其水果采摘方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的类球形水果采摘机器人及其水果采摘方法，包括采摘装置、收集装置、行驶装置、控制台和伸缩软管，采摘装置包括机械臂底座、底座旋转电机、机械臂装置、末端执行器、内部视觉传感器、大型水果剪切装置、中小型水果夹具和外部视觉传感器，末端执行器通过伸缩软管连接收集装置，采摘机器人通过控制台控制采摘装置、行驶装置和收集装置工作，以完成水果采摘作业。本发明可以实现苹果、梨、橙子、柠檬、柚子、榴莲、猕猴桃、葡萄等生长分布较稀疏的类球形水果的高效采摘，极大提高采摘机器人性价比，降低水果采摘成本，且极大地提高采摘水果质量。

技术领域

本发明主要涉及采摘机器人技术领域，具体地说，涉及一种基于机器视觉的类球形水果采摘机器人及其水果采摘方法。

背景技术

随着计算机技术、人工智能技术和自动控制技术的发展，采摘机器人逐渐普及。市面上已经应用了多种采摘机器人，如苹果采摘机器人、梨子采摘机器人、猕猴桃采摘机器人等。随着社会的快速发展，人们的生活水平不断提高。水果生产逐渐规模化，水果采摘智能化程度越来越高，人们对水果的质量要求日益提高，水果商对水果采摘时的要求也日益提高，如苹果、梨子等水果要求保留果柄等。并且常见水果的采摘方式也不尽不同。

现在市场上还未普及一种可以满足不同采摘方式和不同采摘要求的水果采摘机器人。多数采摘机器人存在采摘水果单一、采摘损耗大、采摘效率低、机器人性价比低等问题，如大多数苹果、梨子采摘机器人采摘时以不保留果柄来提高采摘速度，极大降低了苹果、梨子质量和储存时间，并且在农业生产中，常常不会种植单一水果，而不同水果对应不同水果采摘机器人极大的增加了农业生产的成本。因此研究开发一种可以满足不同采摘方式和不同采摘要求的类球形水果采摘机器人具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的类球形水果采摘机器人及其水果采摘方法，可解决现有技术中采摘机器人存在采摘水果单一、采摘损耗大、采摘效率低、机器人性价比低和水果在传输至收集箱时因为高度产生损坏的缺陷。

本发明的基于机器视觉的类球形水果采摘机器人，包括采摘装置、收集装置、行驶装置和控制台，所述收集装置和控制台均安装于行驶装置上，所述采摘装置安装于控制台/或行驶装置上，其中：

所述采摘装置包括机械臂底座、底座旋转电机、机械臂装置、末端执行器、内部视觉传感器、大型水果剪切装置、中小型水果夹具和外部视觉传感器；所述机械臂底座固定于控制台/或行驶装置上，所述机械臂底座通过底座旋转电机与机械臂装置的一端旋转连接；所述机械臂装置的另一端通过末端旋转电机与末端执行器旋转连接；所述末端执行器设有用于收集水果的空心结构，所述空心结构内部设有内部视觉传感器，所述末端执行器上设有外部视觉传感器，所述大型水果剪切装置和中小型水果夹具均安装于末端执行器上；

所述收集装置包括收集箱、升降板、升降装置和升降板压力传感器；所述收集箱固定于行驶装置上，所述升降板和升降装置均安装于收集箱内，所述升降装置驱动升降板在收集箱内升降，所述升降板压力传感器设置于升降板的底部，所述收集箱通过伸缩软管与所述末端执行器连通；

所述控制台分别与内部视觉传感器、外部视觉传感器、升降板压力传感器、底座旋转电机、末端旋转电机、升降装置和行驶装置连接，采摘机器人通过所述控制台控制所述采摘装置、行驶装置和收集装置工作，以完成水果采摘作业。

进一步地，所述机械臂装置包括所述第一机械臂、第一旋转电机、第二机械臂、第二旋转电机和第三机械臂，所述第一机械臂的下端通过底座旋转电机与机械臂底座旋转连接，其上端通过第一旋转电机与第二机械臂旋转连接；所述第二机械臂通过第二旋转电机与第三机械臂旋转连接；所述第三机械臂通过末端旋转电机与末端执行器旋转连接；所述第一旋转电机和第二旋转电机均与所述控制台连接。