[发明专利]全自动采棉机器人及控制方法

说明书

本发明提供一种全自动采棉机器人及控制方法，通过根据地理信息获取装置采集的当前位置信息以及棉花田地理信息控制驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动以及根据视觉图像采集装置采集的棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘，以实现自主移动和采摘功能，具有轻便、结构简单、成本低廉、采收效率高以及采摘质量好的优势。

技术领域

本发明涉及一种农业机械技术领域，特别是涉及一种全自动采棉机器人及控制方法。

背景技术

现有的采棉作业分为手工采摘和机械采摘两种。手工采棉对采摘条件要求低，只要天气适宜即可。如果只摘棉桃里的棉花，混进的杂质比较少，采摘质量比较高。为了提高田间采摘速度，也可将棉桃整体摘下，然后再用机械提取其中的棉花，但是无论是直接或者间接摘取棉花，使用人工采摘都存在工作效率低，劳动强度大，占用劳动力人数多，雇佣劳动力采摘成本高的问题。对于大型采棉区，雇佣到足够的采棉工人也越来越难。必须想办法减少人工采摘的比例。采用大型机械采摘适用于大面积棉田采摘，相对于人工而言，用时可以少很多。但是采用大型机械采摘也有局限，一方面要受地形的影响，在山地和小块棉地无法使用，另一方面由于是粗放式采摘，采棉时会带入杂质，使采棉质量受到很大影响，并且机械结构复杂、维修调整不方便，使用成本较高。为了提高人工采摘的效率，也出现了一些手持式的采棉工具。这些工具虽然也可以给人工采摘棉花提供便利并且提高了一些效率，但是还是存在结构复杂，成本高的缺点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种全自动采棉机器人及控制方法，用于解决以上现有技术出现的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种全自动采棉机器人，驱动装置，用于驱动所述全自动采棉机器人进行移动；地理信息获取装置，用于获取所述全自动采棉机器人的当前位置信息以及棉花田地理信息；视觉图像采集装置，用于采集待采摘棉花的棉花植株图像；多自由度机械臂以及设于所述多自由度机械臂末端的棉花采摘装置；控制装置，连接所述驱动装置、地理信息获取装置、视觉图像采集装置、多自由度机械臂以及棉花采摘装置，用于控制各装置进行相应的操作；其中，所述控制装置包括：驱动控制模块，用于根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息控制所述驱动装置驱动所述全自动采棉机器人进行相应的移动；机械臂运动控制模块，用于根据所述棉花植株图像控制所述多自由度机械臂移动至一目标位置，以供控制所述棉花采摘装置在该目标位置进行棉花采摘。

于本发明的一实施例中，所述驱动控制模块包括：运动路径规划单元，用于根据所述当前位置信息以及所述棉花田地理信息规划机器人运动路径；驱动控制单元，连接所述移动路径规划单元，用于根据所述机器人运动路径生成驱动控制信号，以控制所述驱动装置驱动所述机器人按所述机器人运动路径移动。

于本发明的一实施例中，所述机械臂运动控制模块包括：图像识别单元，用于基于棉花识别算法，用于根据所述棉花植株图像识别对应待采摘棉花的棉花植株环境信息；其中，所述棉花植株环境信息包括：棉花与障碍物位置信息；机械臂路径规划单元，连接所述图像识别单元，用于根据所述棉花植株环境信息规划机械臂移动路径；机械臂控制单元，连接所述机械臂路径规划单元，用于根据所述机械臂移动路径生成机械臂控制信号，以控制所述多自由度机械臂按所述机械臂移动路径进行移动。

于本发明的一实施例中，所述地理信息获取装置包括：GPS模块，用于获取所述全自动采棉机器人的当前位置信息；地理信息获取模块，用于获取棉花田地理信息；棉田感应模块，用于感应待采摘棉花植株与棉花田田垄的位置信息。

于本发明的一实施例中，所述视觉图像采集装置为深度相机。

于本发明的一实施例中，所述棉花采摘装置采用抓吸一体式机械手。

于本发明的一实施例中，所述机器人还包括：采摘效果验证数据采集装置，设于所述棉花采摘装置上且连接控制装置，用于采集对应棉花采摘装置采摘棉花的效果验证数据，以供所述控制装置基于所述效果验证数据对待采摘棉花的采摘效果进行验证。