[发明专利]一种球形果采摘机器人及采摘方法

说明书

本发明公开了一种球形果采摘机器人及采摘方法，包括移动小车、电动剪式升降平台、机械臂、末端执行器、视觉装置、收集装置和控制装置，其中移动小车包括双层车架、驱动车轮、驱动电机、电机连接件，机械臂包含基座、旋转电机、后臂电机、机械后臂、前臂电机、机械前臂、腕部电机、机械手腕，末端执行器由T型座、电动推杆、液压支撑杆、夹持机构、切割机构、滑块机构和压力传感器组成，视觉装置包括深度相机、相机支架，控制装置包括控制器、处理器和蓄电池，进一步结合视觉引导的采摘方法，本发明所述方案能够实现苹果、柑橘、猕猴桃等球形果的自动化采摘，具有自动化程度高、通用性强、高效率、低损伤等显著优势。

技术领域

本发明属于采摘机器人领域，具体涉及一种球形果采摘机器人及采摘方法。

背景技术

我国是水果生产和消费大国，水果种植面积和产量均居世界首位，其中以苹果、柑橘、猕猴桃为代表的球形果深受消费者喜爱。目前，相应水果的采摘主要依靠人工来完成。采摘作业季节性强、劳动强度大、生产成本高，采摘时耗费大量人力、物力和时间等。同时，农业人口老龄化与农村青年从业人员比例降低现象并存。因此，依赖人工的大规模采摘方式已经无法满足现代农业生产的需求。应用采摘机器人于果蔬采摘领域是未来农业的发展趋势，这对解放劳动生产力、提升采摘效率、降低采摘成本等至关重要。

发明人在实现本发明的过程中发现：

为了解决相应问题，众多技术人员开发了新技术方案。诸如专利申请号为202120346005.X公开了一种苹果高效采摘机器人，包括采摘执行组件、角度自调节装置、储存箱、传输管、电驱动转座以及履带行走盘，采用角度自调节装置和电驱动转座驱动连接采摘执行组件，可以减少苹果采摘的范围限制。同时，采摘执行组件中设置有通过电机驱动进行快速旋转的夹持组件，其能够快速将苹果从枝干上扭下，提高了苹果的采摘效率，但采用扭断分离的采摘方式只适用于像苹果这类果实和果梗连接处结合力小的采摘。对于果实和果梗结合力大的情形，该方案会出现采摘失败的情况，其通用性略差、采摘成功率降低。

诸如专利申请号为202010571362.1公开了一种柑橘类水果采摘机器人，包括车体、筛选机构、剪式升降机和旋转采摘组件。采摘时，剪断机构直接剪断果梗、水果掉落收集框中，其可实现对柑橘类水果高效率的保护性采摘。然而，机器人只能在车体被推到待采摘的柑橘类水果树下后，其才能实施后续的采摘动作。因此，该方案只能实现了半自动化控制，仍需要操作人员的持续监督和操作。

诸如专利申请号为201911245304.3公开了一种基于Delta机械臂的猕猴桃采摘装置，包括采摘手、Delta机械臂、移动小车、车架、识别相机、柔性收集管。基于该方案的采摘装置的作业效率高、自动化程度高、具有智能化作业功能，但其同时存在作业空间有限、灵活度不高、控制精度要求高等方面的不足。此外，机械手通过翻转来实现果实和果梗分离，采摘方式较为单一，通用性略差。

因此，为了避免现有的采摘机器人方案在兼顾作业效率、采摘成功率、自动化程度、通用性等方面的不足，本发明提供了外一种球形果采摘机器人及采摘方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球形果采摘机器人及采摘方法，以解决现有技术中采摘机器人存在采摘成功率不高、自动化程度低、通用性差等问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种球形果采摘机器人，包括移动小车，其特征在于：所述移动小车为电动移动小车，移动小车上安装有电动剪式升降平台、收集装置和控制装置，电动剪式升降平台上安装有机械臂，机械臂上安装有视觉装置和用于抓取水果的末端执行器，

所述移动小车包括双层车架，控制装置设于双层车架下层，电动剪式升降平台和收集装置设于双层车架上层，双层车架底面设有通过电机连接件连接的驱动电机，驱动电机的动力输出端与对称设于双层车架两侧的驱动车轮相连接；