[发明专利]一种蘑菇往复推动无损采摘方式及其路径规划方法

说明书

本发明公开了一种蘑菇往复推动无损采摘方式及其路径规划方法，包括如下步骤：A.设计蘑菇与培养基分离的往复推动采摘方式；B.成熟蘑菇无损采摘最优推动方向的确定方法；C.考虑无损采摘推动方向及最优路径的双目标优化成熟蘑菇采摘路径规划算法。本发明方法对蘑菇采摘路径问题进行了优化。本发明实现了对蘑菇往复推动采摘与最优路径结合后的多目标问题的优化，通过无损采摘方向的确定和采摘路径规划，很好的避免采摘蘑菇时对当前待采摘蘑菇及其周围蘑菇的损伤，从而有效提高了蘑菇无损采摘的成功率，并提高了采摘效率。本发明不仅限于蘑菇、草菇等食用菌的采摘，还适用于其它类圆球丛生类果实的有向采摘及其轨迹规划。

技术领域

本发明涉及采摘机械技术领域，尤其是蘑菇采摘领域，具体涉及一种蘑菇往复推动无损采摘方式及其路径规划方法。

背景技术

随着蘑菇栽培技术的不断发展，蘑菇栽培已经形成工厂化生产。由于蘑菇采摘作业周期长，需长时间投入大量劳动力来保证适时收获，因而蘑菇采摘作业是整个生产链中耗时最长、最辛苦的环节。人工作业是目前最主要的采摘方式。蘑菇采摘劳动强度大且环境潮湿，长时间的采摘会对采摘人员的体力造成大量的消耗，健康造成一定的影响。同时，由于农村青壮劳力较为短缺，传统蘑菇人工采摘的生产方式已经成为制约蘑菇种植产业发展的重要瓶颈。因此蘑菇采摘迫切需要尽快实现自动化。

在现有的蘑菇自动化采摘方式中，蘑菇采摘主要是通过末端执行器吸住或夹持菌盖后旋转来完成子实体与培养基的分离。但是经现场实验表明，一方面这种旋转分离采摘的方式在子实体与培养基结合力较大的情况下容易产生菌柄与菌帽之间的分离(即断根损伤)，另一方面由于蘑菇生长具有各向异性、密疏不均等差异，一个蘑菇周围可能会有多个蘑菇附着黏连。在这种情况下，通过抓取或旋转的方式进行采摘很难适应聚集生长的蘑菇，而且容易对周围的蘑菇造成损伤，严重影响采摘质量。

因此，蘑菇的智能化无损采摘已经成为果蔬采摘机器人亟待解决的关键技术问题。有必要提出一种蘑菇往复推动无损采摘方式及其路径规划方法。

发明内容

本发明的目的在于为解决上述现有蘑菇自动化智能采摘技术中存在的子实体采摘损伤率较高问题，提供一种蘑菇往复推动无损采摘方式及其路径规划方法，既有效提高了成熟蘑菇特别是聚集蘑菇实现无损采摘的成功率又优化了采摘路径长度而提高了采摘效率，从而在实现蘑菇无损采摘的同时获得采摘最优路径。

为了达到上述目的，本发明技术方案如下：

一种蘑菇往复推动无损采摘方式及其路径规划方法，主要包括：

A：设计蘑菇与培养基分离的往复推动采摘方式；

B：成熟蘑菇无损采摘最优推动方向的确定方法；

C：考虑无损采摘推动方向及最优路径的双目标优化成熟蘑菇采摘路径规划算法。

优选地，一种蘑菇往复推动无损采摘方式及其路径规划方法，具体包括：

A：设计蘑菇与培养基分离的往复推动采摘方式；

步骤A1：利用末端执行器对蘑菇进行夹持或吸附；

步骤A2：沿蘑菇最优推动方向往复推动蘑菇实现蘑菇与培养基的分离；

B：成熟蘑菇无损采摘最优推动方向的确定方法；

步骤B1：获取蘑菇分布图像中蘑菇中心坐标、蘑菇菇帽半径以及蘑菇高度数据，以上数据作为蘑菇数据特征保存；

步骤B2：利用蘑菇数据特征搜索出目标蘑菇周围的邻域蘑菇以及次邻域蘑菇；

步骤B3：计算邻域蘑菇解集、次邻域蘑菇解集并确定蘑菇最优推动方向；

C：考虑无损采摘推动方向及最优路径的双目标优化成熟蘑菇采摘路径规划算法；