[发明专利]一种并联臂智能蚕茧分拣机器人及蚕茧分拣方法

说明书

本发明涉及一种并联臂智能蚕茧分拣机器人及蚕茧分拣方法，其中并联臂智能蚕茧分拣机器人包括主控制系统、图像采集装置、蚕茧输送系统和并联臂分拣机械手，图像采集装置的采集端朝向蚕茧输送系统输送的蚕茧，并联臂分拣机械手的执行末端位于蚕茧输送系统的上方，图像采集装置和并联臂分拣机械手均与控制系统电性连接。本发明采用并联臂分拣机械手，采用负压式吸盘，实现精准抓取蚕茧，并且不对蚕茧造成二次损伤；通过上下两摄像头进行蚕茧图像采集，提高了识别的准确性；通过构建的基于深度学习的蚕茧分类CNN模型，实现对蚕茧的精准高效识别和分类；控制系统转换蚕茧的位置坐标并驱动并联臂机械手动作，抓取蚕茧，实现了蚕茧的高效、自动分拣。

技术领域

本发明涉及蚕桑设施智能装备、农业机器人技术领域，尤其涉及到一种并联臂智能蚕茧分拣机器人及蚕茧分拣方法。

背景技术

利用原料茧进行缫丝加工是蚕桑产业链的重要环节，缫丝质量是决定蚕丝品质、成品质量的关键。由于桑蚕品种、个体发育及养蚕环境等因素的诸多差异，原料茧品质参差不齐，下茧缫丝会影响蚕丝品质、增加落绪次数、增大缫折甚至不能缫丝。

目前我国的蚕茧分类剔除工作采用手工选茧，选茧准确性易受人员技术水平、精神状态等主观因素影响，存在劳动强度大、误选率高等缺点。而且随着我国城市化进程的加快，农村劳动力短缺、用工成本高等问题日益突出，高成本的纯手工劳动环节限制了现代蚕桑产业的健康发展。因此，需要开发出一种智能、高效的蚕茧分拣机器人来解决上述问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种并联臂智能蚕茧分拣机器人及蚕茧分拣方法，提高了蚕茧分拣的智能化水平和分拣效率，节省了用人数量。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种并联臂智能蚕茧分拣机器人，包括主控制系统、机架，以及安装在机架上的图像采集装置、蚕茧输送系统和并联臂分拣机械手，图像采集装置的采集端朝向蚕茧输送系统输送的蚕茧，并联臂分拣机械手的执行末端位于蚕茧输送系统的上方，图像采集装置和并联臂分拣机械手均与控制系统电性连接。

本方案通过蚕茧输送系统对蚕茧进行输送，利用图像采集装置对蚕茧的图像信息进行采集，通过控制系统对图像信息进行分析、识别后，控制并联臂分拣机械手将下茧移出，从而实现了快速高效的分拣作业。

作为优化，蚕茧输送系统包括支撑蚕茧的若干透明链板和驱动透明链板移动的驱动电机；图像采集装置包括分别位于透明链板上、下两侧的两摄像头，两摄像头沿竖直方向相对设置。本优化方案的蚕茧输送系统利用透明的链板对蚕茧进行支撑和输送，使得上、下两摄像头同时对蚕茧的上、下两侧进行图像采集，从而提高了识别的准确性，避免出现漏拣。

作为优化，所述并联臂分拣机械手包括执行末端和驱动执行末端移动的动力机构，所述执行末端包括移动座和安装于移动座底面的负压式吸盘；

所述动力机构包括通过横向铰轴与移动座铰接且沿水平周向均匀分布的三根并联臂，各并联臂远离移动座的一端分别通过横向铰轴铰接有主动杆，各主动杆远离并联臂的一端分别连接有步进电机，同一主动杆上的步进电机输出轴和横向铰轴相互平行。本优化方案通过步进电机给并联臂的移动提供动力，利用步进电机的转动带动主动杆转动，各步进电机的动作相互配合，通过并联臂的传力带动执行末端移动，从而实现负压式吸盘上、下、左、右移动；三根并联臂沿周向均匀分布，使相邻并联臂间隔120度，保证了执行末端移动的灵活性。

作为优化，各并联臂均倾斜设置，且各并联臂下端所在圆直径小于各并联臂的上端所在圆直径，各步进电机均位于各并联臂上端所在圆的内侧。本优化方案的设置，增大了并联臂的转动幅度，从而增大了拾取蚕茧的范围。

作为优化，并联臂包括两相互平行的支杆，同一并联臂的两支杆和两端的横向铰轴形成平行四边形。本优化方案采用平行四边形结构的并联臂，避免了由于执行末端动作范围过大而出现卡阻，进一步提高了并联臂动作的灵活性。