一种单目式柔性智能苹果采摘机及其控制方法技术

本发明专利技术公开一种单目式柔性智能苹果采摘机，包括：车架，以及旋转平台，其中心设置有可旋转的旋转轴第一机械臂，其一端与旋转轴固连；所述第一机械臂上方设置有第一电机；第二机械臂，其一端与第一机械臂另一端铰接，另一端固连第一半圆采摘器；第二机械臂上设置有通孔，第二机械臂上方设置有第二电机；第一丝杠，其与所述第一电机输出轴固连，所述第一丝杠上匹配设置有第一螺母；第二丝杠，其与所述第二电机输出轴固连，所述第二丝杠上匹配设置有第二螺母；连接杆穿过所述通孔，一端与所述第二螺母铰接，另一端固连第二半圆采摘器；其中所述第一螺母与所述第二机械臂铰接。本发明专利技术其能实现准确定位采摘，降低损伤率。

【技术实现步骤摘要】
一种单目式柔性智能苹果采摘机及其控制方法
本专利技术涉及农业机械领域，尤其涉及一种单目式柔性智能苹果采摘机及其控制方法。
技术介绍
随着高新技术工业的高速发展，自动化设备机械手作为前沿呃产品高速更新自己的产品，顺应时代的需要。机器人具有使用性能强的优势，可以大大减少人力并高精度的满足工作的要求，目前已经被广泛的应用在工业自动化生产中，使传统的机械工业被大大地丰富，传统的人工劳动生产方法逐渐被新技术所代替。在自动化生产线总机械手不仅可以搬运货物以及分拣物品人手进行操作，因此机器人被广泛的应用在机械加工、金属冶炼、电子产品生产、轻工业产品以及农业领域。苹果采摘过程费时费力，特别是中国空采摘需要借助梯子或者爬树进行采摘需要借助梯子或者爬树进行采摘，效率低且危险系数高。在苹果采摘中我们就可以借助苹果采摘机。目前市面上采摘工具以手抓型和剪刀型为主，普遍存在采摘效率低，损伤率高的问题。
技术实现思路
本专利技术为解决目前的技术不足之处，提供了一种单目式柔性智能苹果采摘机，其能实现准确定位采摘，降低损伤率。本专利技术还提供了一种单目式柔性智能苹果采摘机的控制方法，其能实现智能准确采摘，降低损伤率；本专利技术通过BP神经网络控制采摘机的工作，实现实时监测准确定位待采摘的苹果，高效采摘；本专利技术还通过实际情况来计算驱动电机的转动速率，使其达到最佳工作状态。本专利技术提供的技术方案为：一种单目式柔性智能苹果采摘机，包括：车架，以及减速电机，其设在所述车架上，并且具有旋转轴；第一机械臂，其一端与所述旋转轴固连，并且在所述第一机械臂上方设置有第一电机；第二机械臂，其一端与所述第一机械臂另一端铰接，另一端固连有第一半圆采摘器；并且，所述第二机械臂上设置有通孔，所述第二机械臂上设置有第二电机；第一丝杠，其与所述第一电机输出轴固连，所述第一丝杠上匹配设置有第一螺母，并且所述第一螺母与所述第二机械臂铰接；第二丝杠，其与所述第二电机输出轴固连，所述第二丝杠上匹配设置有第二螺母；连接杆，其穿过所述通孔后一端与所述第二螺母铰接，另一端固连有第二半圆采摘器；其中，当所述连接杆绕其铰接点旋转时，能够使所述第二半圆采摘器与所述第一半圆采摘器扣合。优选的是，还包括：旋转平台，其为具有中心通孔的盘状结构，且设置在所述减速电机上，所述旋转轴穿过所述中心通孔后与所述第一机械臂的一端固定连接。优选的是，还包括：旋转盘，其可旋转地设置在所述车架上；摄像头，其固定在所述旋转盘上。优选的是，所述车架下方设置有四个车轮；所述车架前端的车轮之间设置有驱动电机；所述车架后端上方设置有车厢；其中，所述驱动电机与所述车架前端的车轮传动连接。优选的是，还包括：红外传感器，其设置在所述旋转盘上；重力传感器，其设置在所述车厢底部；控制板，其设置在所述车架下方，连接控制所述第一电机、所述第二电机、所述驱动电机、所述红外传感器、所述重力传感器。一种单目式柔性智能苹果采摘机的控制方法，包括以下步骤：步骤一、摄像头识别成熟苹果；步骤二、按照采样周期，采集待摘苹果与第二机械臂的距离Sa，待摘苹果与第二半圆采摘器的距离Sb，摄像头与待摘苹果水平距离Sx，待摘苹果距离地面高度H；步骤三、依次将采集的待摘苹果与第二机械臂的距离Sa，待摘苹果与第二半圆采摘器的距离Sb，摄像头与待摘苹果水平距离Sx，待摘苹果距离地面高度H进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x1,x2,x3,x4}；其中，x1为待摘苹果与第二机械臂的距离系数，x2为待摘苹果与第二半圆采摘器的距离系数，x3为摄像头与待摘苹果水平距离系数，x4为待摘苹果距离地面高度系数；步骤四、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}；m为中间层节点个数；步骤五、得到输出层向量z＝{z1,z2,z3,z4}；其中，z1为第一电机输出轴转动角度调节系数，z2为第二电机输出轴转动角度调节系数，z3为驱动电机的转速调节系数，z4为紧急停车信号，使αi+1＝z1iαmaxβi+1＝z2iβmaxNi+1＝z3iNmax其中，z1i、z2i、z3i分别为第i个采样周期输出层向量参数，αmax、βmax、Nmax分别为第一电机输出轴最大转动角度、第二电机输出轴最大转动角度、驱动电机的最大转速，αi+1、βi+1、Ni+1分别为第i+1个采样周期的第一电机输出轴转动角度、第二电机输出轴转动角度、驱动电机的转速。优选的是，其中，xj为输入层向量中的参数，Xj分别代表测量参数Sa、Sb、Sx、H，j＝1,2,3,4；Xjmax和Xjmin分别为相应测量参数中的最大值和最小值。优选的是，所述步骤四中，所述中间层节点个数m满足：其中n为输入层节点个数，q为输出层节点个数。优选的是，驱动电机的初始转速N1满足：其中，M为车厢的重量，m为车厢内苹果重量。优选的是，根据第i次周期中的待摘苹果与第二机械臂的距离Sa，待摘苹果与第二半圆采摘器的距离Sb，摄像头与待摘苹果水平距离Sx，待摘苹果距离地面高度H的采样信号，判定采摘机的运行状态，当时进行紧急停车。本专利技术所述的有益效果：本专利技术提供了单目式柔性智能苹果采摘机，其能根据苹果的位置准确调整其采摘机的机械臂的位置，实现准确采摘，降低苹果损伤率。本专利技术还提供了一种基于BP神经网络的智能采摘机控制方法，使得采摘果实更加智能，提高工作效率。附图说明图1为本专利技术的所述单目式柔性智能苹果采摘机的整体结构图。图2为本专利技术的所述单目式柔性智能苹果采摘机的侧视图。图3为本专利技术的机械臂的结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1-3所示，本专利技术的单目式柔性智能苹果采摘机，其包括车架100，其车架100上设置有多个连接件，在车架100后端上方设置有车厢120，车厢120的上端具有开口，用来接收采摘的苹果。在车架100的下端四周设置有四个车轮110，并且在前端两车轮之间设置有驱动电机111，驱动电机111通过蜗杆机构112与前端两车轮驱动连接。同时，在车架下方设置有控制板300，其连接驱动电机111，控制驱动电机的运行。在车架100的上端设置有旋转平台140，平台上设置有旋转轴142，其可以进行360度旋转。在旋转平台140底部设置有减速电机141，旋转平台140为中心带孔的盘状结构。减速电机141的输出端与旋转轴131固连，控制旋转轴142的旋转。第一机械臂210，其一端与旋转轴142固连，另一端与第二机械臂220铰接。在第一机械臂210和第二机械臂220的上方分别设置有第一电机211和第二电机221，且第一电机211和第二电机221的输出端上分别设置有减速机构214和227，在减速机构214和227上分别设置有联轴器215和228，在联轴器215和228的另一端分别匹配连接第一丝杠212和第二丝杠222。在第一丝杠212上匹配设置有第一螺母213，第一螺母213与第二机械臂220铰接。第二丝杠222上匹配设置有第二螺母223。在第二机械臂210的另一末端固连有第一半圆采摘器224，并且第二机械臂210上设置有通孔。连接杆223穿过通孔，一端与第二螺母223铰接，另一端固连有第二半圆采摘器225。连接杆223绕铰接点旋转能使第二半圆采摘器225与第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单目式柔性智能苹果采摘机，其特征在于，包括：车架，以及减速电机，其设在所述车架上，并且具有旋转轴；第一机械臂，其一端与所述旋转轴固连，并且在所述第一机械臂上方设置有第一电机；第二机械臂，其一端与所述第一机械臂另一端铰接，另一端固连有第一半圆采摘器；并且，所述第二机械臂上设置有通孔，所述第二机械臂上设置有第二电机；第一丝杠，其与所述第一电机输出轴固连，所述第一丝杠上匹配设置有第一螺母，并且所述第一螺母与所述第二机械臂铰接；第二丝杠，其与所述第二电机输出轴固连，所述第二丝杠上匹配设置有第二螺母；连接杆，其穿过所述通孔后一端与所述第二螺母铰接，另一端固连有第二半圆采摘器；其中，当所述连接杆绕其铰接点旋转时，能够使所述第二半圆采摘器与所述第一半圆采摘器扣合。

【技术特征摘要】
1.一种单目式柔性智能苹果采摘机，其特征在于，包括：车架，以及减速电机，其设在所述车架上，并且具有旋转轴；第一机械臂，其一端与所述旋转轴固连，并且在所述第一机械臂上方设置有第一电机；第二机械臂，其一端与所述第一机械臂另一端铰接，另一端固连有第一半圆采摘器；并且，所述第二机械臂上设置有通孔，所述第二机械臂上设置有第二电机；第一丝杠，其与所述第一电机输出轴固连，所述第一丝杠上匹配设置有第一螺母，并且所述第一螺母与所述第二机械臂铰接；第二丝杠，其与所述第二电机输出轴固连，所述第二丝杠上匹配设置有第二螺母；连接杆，其穿过所述通孔后一端与所述第二螺母铰接，另一端固连有第二半圆采摘器；其中，当所述连接杆绕其铰接点旋转时，能够使所述第二半圆采摘器与所述第一半圆采摘器扣合。2.根据权利要求1所述的单目式柔性智能苹果采摘机，其特征在于，还包括：旋转平台，其为具有中心通孔的盘状结构，且设置在所述减速电机上，所述旋转轴穿过所述中心通孔后与所述第一机械臂的一端固定连接。3.根据权利要求2所述的单目式柔性智能苹果采摘机，其特征在于，还包括：旋转盘，其可旋转地设置在所述车架上；摄像头，其固定在所述旋转盘上。4.根据权利要求3所述的单目式柔性智能苹果采摘机，其特征在于，所述车架下方设置有四个车轮；所述车架前端的车轮之间设置有驱动电机；所述车架后端上方设置有车厢；其中，所述驱动电机与所述车架前端的车轮传动连接。5.根据权利要求4所述的单目式柔性智能苹果采摘机，其特征在于，还包括：红外传感器，其设置在所述旋转盘上；重力传感器，其设置在所述车厢底部；控制板，其设置在所述车架下方，连接控制所述第一电机、所述第二电机、所述驱动电机、所述红外传感器、所述重力传感器。6.一种单目式柔性智能苹果采摘机的控制方法，其特征在于，使用权利要求5所述的采摘机，包括以下步骤：步骤一、摄像头识别成熟苹果；步骤二、按照采样周期，采集待摘苹果与第二机械臂的距离Sa，待摘苹果与第二半圆采摘器的距离Sb，摄像头与待摘苹果水平距离Sx，待摘苹果距离地面高度H；步骤三、依次将采集的待摘苹果与第二机械臂的距...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚芹，邱新伟，王俊发，魏天路，邵强，张金波，葛宜元，刘春山，马浏轩，
申请(专利权)人：佳木斯大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23