水果智能采摘装置及其采摘方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水果智能采摘装置及其采摘方法。其中，水果智能采摘装置包括机械爪、机械臂、可旋转基座、支撑机构、视觉处理机构和动力机构；所述视觉处理机构设于所述机械臂与所述机械爪之间，所述视觉处理机构与所述动力机构电性连接；所述动力机构与所述可旋转基座连接；所述可旋转基座的顶部与所述机械臂的一端连接；所述机械臂的另一端与所述机械爪连接，所述机械臂用于驱动所述机械爪移动；所述支撑机构的一端与靠近可旋转基座的所述机械臂的一端连接，所述支撑机构的另一端与所述机械爪连接；所述机械爪包括夹持部、传动机构和剪切机构。实现对水果的精准采摘，且装置结构简单紧凑方便携带。本发明专利技术还公开了上述装置的采摘方法。

Intelligent Fruit Picking Device and Its Picking Method

The invention discloses an intelligent fruit picking device and a picking method thereof. Among them, the fruit intelligent picking device includes a mechanical claw, a mechanical arm, a revolving base, a supporting mechanism, a visual processing mechanism and a power mechanism; the visual processing mechanism is arranged between the mechanical arm and the mechanical claw, and the visual processing mechanism is electrically connected with the power mechanism; the power mechanism is connected with the revolving base; the top of the revolving base is connected with the power mechanism. One end of the mechanical arm is connected; the other end of the mechanical arm is connected with the mechanical claw, which is used to drive the mechanical claw to move; one end of the supporting mechanism is connected with one end of the mechanical arm near the revolving base, and the other end of the supporting mechanism is connected with the mechanical claw; the mechanical claw includes a clamping part, a transmission mechanism and a shearing mechanism. Accurate fruit picking is realized, and the device is simple, compact and easy to carry. The invention also discloses a picking method of the device.

【技术实现步骤摘要】
水果智能采摘装置及其采摘方法
本专利技术涉及水果采摘
，特别是涉及一种水果智能采摘装置及其采摘方法。
技术介绍
目前水果采摘主要依赖于手工，劳动工作量大且效率低。而现有的水果采摘装置体积庞大结构复杂不方便携带，且采摘成熟水果的准确程度不高。
技术实现思路
为了解决上述水果采摘装置结构复杂且采摘成熟水果的准确度不高等技术问题，本专利技术提出一种水果智能采摘装置及其采摘方法本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决：本专利技术提出一种水果智能采摘装置，包括机械爪、机械臂、可旋转基座、支撑机构、视觉处理机构和动力机构；所述视觉处理机构设于所述机械臂与所述机械爪之间，所述视觉处理机构与所述动力机构和所述机械臂电性连接，用于采集被采摘水果的信息并控制所述动力机构和所述机械臂转动；所述动力机构与所述可旋转基座连接，用于驱动所述可旋转基座的旋转；所述可旋转基座的顶部与所述机械臂的一端连接，用于驱动所述机械臂旋转；所述机械臂的另一端与所述机械爪连接；所述支撑机构的一端与靠近可旋转基座的所述机械臂的一端连接，所述支撑机构的另一端与所述机械爪连接，用于维持所述机械爪的夹持方向始终向前；所述机械爪包括夹持部、传动机构和剪切机构，所述传动机构的一端与所述机械臂的端部连接，所述传动机构的另一端与所述夹持部的一端连接；所述传动机构与所述视觉处理机构电性连接，所述夹持部的顶部和/或底部设有所述剪切机构。优选地，所述视觉处理机构包括摄像头和控制器，所述摄像头与所述控制器连接，所述控制器与所述动力机构连接。优选地，所述机械臂包括大臂、小臂和传动臂；所述大臂的一端与所述可旋转基座连接，所述大臂的另一端与所述小臂的一端连接，所述小臂的另一端与所述传动机构连接；所述传动臂的两端分别与所述大臂和所述小臂连接；所述机械臂还包括第一舵机、第二舵机和第三舵机，所述第一舵机与所述大臂连接，用于驱动所述大臂转动；所述第二舵机与所述小臂连接，用于驱动所述小臂转动；所述第三舵机与所述传动臂转动，所述第一舵机、所述第二舵机和所述第三舵机均与所述视觉处理机构电性连接；所述大臂与水平面方向的夹角的变化范围优选为30-150度。优选地，还包括履带小车，所述履带小车设于所述动力机构的底部，所述履带小车设有直流电机，所述直流电机与所述视觉处理机构电性连接。优选地，所述动力机构包括转轴和转台，所述转轴设于所述转台和所述可旋转基座之间，所述转轴带动所述可旋转基座转动。优选地，所述传动机构包括传动杆与第四舵机；所述传动杆与所述第四舵机连接，所述第四舵机与所述视觉处理机构电性连接；所述传动杆与所述夹持部连接；所述传动杆包括第一传动杆与第二传动杆，所述第一传动杆与所述第二传动杆上分别设有齿轮，所述第一传动杆与所述第二传动杆通过所述齿轮活动连接；和/或，所述第一传动杆与所述第二传动杆之间的夹角的变化范围为0-120度。优选地，所述夹持部包括两个底部铰接的夹持杆，两个所述夹持杆分别设有连杆，所述连杆与所述传动机构连接；所述夹持杆的长度优选小于所述连杆的长度；两个所述夹持杆的相对面优选为内凹的弧形面；两个所述夹持杆的相对面优选设有缓冲部件。优选地，所述剪切机构包括卡槽和刀片，所述卡槽开设于所述夹持部的顶部和/或底部，所述刀片可拆卸地安装于所述卡槽内。本专利技术还提出一种采用上述所述的装置采摘水果的方法，包括步骤：视觉处理机构采集水果的信息并结合OPENMV函数检测水果的成熟度，并获取成熟目标水果的坐标；所述视觉处理机构根据所述坐标控制机械臂和机械爪运动，完成采摘。优选地，获取成熟的水果的坐标具体步骤包括：利用OPENMV的颜色追踪算法对成熟的水果进行定位，选中目标色块，并利用findblods及Blod函数结合LAB色彩模型对进行分析，得到成熟目标水果的坐标。优选地，所述视觉处理机构根据所述坐标控制机械臂和机械爪的运动的具体步骤包括：控制器根据成熟目标水果的坐标，计算出控制机械臂和机械爪应该旋转的角度，然后控制机械臂和机械爪旋转相应的角度至机械爪接近成熟目标水果的位置；之后结合PID算法控制小臂和机械爪转动，最终准确控制机械爪到达目标水果位置，实现准确采摘。本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：视觉处理机构根据获得的被采摘水果的信息控制动力机构转动一定的角度；动力机构与可旋转基座连接，驱动可旋转基座旋转进而带动与其顶部连接的机械臂水平旋转相应的角度，机械臂进而带动与其另一端连接的机械爪旋转相应的角度初步对准需要被采摘的水果，机械爪在支撑机构的支撑作用下始终维持机械爪的夹持方向始终向前，确保能够采摘到水果，视觉处理机构控制机械臂转动带动机械爪进一步对准被采摘的水果的位置；所述机械爪包括夹持部、传动机构和剪切机构，所述传动机构的一端与所述机械臂的端部连接，所述传动机构的另一端与所述夹持部的一端连接；所述夹持部的顶部和/或底部设有所述剪切机构；视觉处理机构控制传动机构驱动夹持部精准的夹住水果的梗部，与此同时，位于其顶部和/或底部的剪切机构实现对被夹持的水果的剪切，实现对水果的精准采摘。而且本装置主要由机械爪、机械臂、可旋转基座、支撑机构、视觉处理机构和动力机构构成，结构简单紧凑，方便携带。附图说明图1是本专利技术实施例中水果智能采摘装置的立体图。图2是本专利技术实施例中水果智能采摘装置的左视图。图3是本专利技术实施例中机械爪的结构示意图。图4是本专利技术实施例中机械爪的结构示意图。图5是本专利技术实施例中水果智能采摘装置的俯视图。图6是本专利技术实施例中水果智能采摘装置的仰视图。图7是本专利技术实施例中分析目标坐标的原理示意图。图8是本专利技术实施例中控制机械臂运动的原理分析示意图。图9是本专利技术实施例中采摘方法的流程图。附图标记说明：1、机械爪；11、夹持部；111、夹持杆；112、连杆；12、传动机构；121、传动杆；122、第四舵机；123、齿轮；13、卡槽；2、机械臂；21、大臂；211、第一舵机；22、小臂；221、第二舵机；23、传动臂；231、传动大臂；232、传动小臂；233、第三舵机；3、可旋转基座；31、固定板；4、支撑机构；41、第一连接架；42、第二连接架；43、第一支撑杆；44、第二支撑杆；45、支撑板；5、视觉处理机构；51、固定块；6、动力机构；61、转轴；62、转台；63、第六舵机；7、履带小车；71、直流电机。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。结合图1-8，本实施例提出一种水果智能采摘装置，包括机械爪1、机械臂2、可旋转基座3、支撑机构4、视觉处理机构5和动力机构6；所述视觉处理机构5固定于固定块51上，设于所述机械臂2与所述机械爪1之间，所述视觉处理机构5与所述动力机构6和所述机械臂2电性连接，用于采集被采摘水果的信息以及控制所述动力机构和所述机械臂2转动；所述动力机构6与所述可旋转基座3连接，用于驱动所述可旋转基座3的旋转；所述可旋转基座3的顶部与所述机械臂2的一端连接；所述机械臂2的另一端与所述机械爪1连接，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水果智能采摘装置，其特征在于，包括机械爪、机械臂、可旋转基座、支撑机构、视觉处理机构和动力机构；所述视觉处理机构设于所述机械臂与所述机械爪之间，所述视觉处理机构与所述动力机构和所述机械臂电性连接，用于采集被采摘水果的信息并控制所述动力机构和所述机械臂转动；所述动力机构与所述可旋转基座连接，用于驱动所述可旋转基座的旋转；所述可旋转基座的顶部与所述机械臂的一端连接，用于驱动所述机械臂旋转；所述机械臂的另一端与所述机械爪连接；所述支撑机构的一端与靠近可旋转基座的所述机械臂的一端连接，所述支撑机构的另一端与所述机械爪连接，用于维持所述机械爪的夹持方向始终向前；所述机械爪包括夹持部、传动机构和剪切机构，所述传动机构的一端与所述机械臂的端部连接，所述传动机构的另一端与所述夹持部的一端连接；所述传动机构与所述视觉处理机构电性连接，所述夹持部的顶部和/或底部设有所述剪切机构。

【技术特征摘要】
1.一种水果智能采摘装置，其特征在于，包括机械爪、机械臂、可旋转基座、支撑机构、视觉处理机构和动力机构；所述视觉处理机构设于所述机械臂与所述机械爪之间，所述视觉处理机构与所述动力机构和所述机械臂电性连接，用于采集被采摘水果的信息并控制所述动力机构和所述机械臂转动；所述动力机构与所述可旋转基座连接，用于驱动所述可旋转基座的旋转；所述可旋转基座的顶部与所述机械臂的一端连接，用于驱动所述机械臂旋转；所述机械臂的另一端与所述机械爪连接；所述支撑机构的一端与靠近可旋转基座的所述机械臂的一端连接，所述支撑机构的另一端与所述机械爪连接，用于维持所述机械爪的夹持方向始终向前；所述机械爪包括夹持部、传动机构和剪切机构，所述传动机构的一端与所述机械臂的端部连接，所述传动机构的另一端与所述夹持部的一端连接；所述传动机构与所述视觉处理机构电性连接，所述夹持部的顶部和/或底部设有所述剪切机构。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械臂包括大臂、小臂和传动臂；所述大臂的一端与所述可旋转基座连接，所述大臂的另一端与所述小臂的一端连接，所述小臂的另一端与所述传动机构连接；所述传动臂的两端分别与所述大臂和所述小臂连接；所述机械臂还包括第一舵机、第二舵机和第三舵机，所述第一舵机与所述大臂连接，用于驱动所述大臂转动；所述第二舵机与所述小臂连接，用于驱动所述小臂转动；所述第三舵机与所述传动臂连接，用于驱动所述传动臂转动，所述第一舵机、所述第二舵机和所述第三舵机均与所述视觉处理机构电性连接；所述大臂与水平面方向的夹角的变化范围优选为30-150度。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括履带小车，所述履带小车设于所述动力机构的底部，所述履带小车设有直流电机，所述直流电机与所述视觉处理机构电性连接。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述动力机构包括转轴和转台，所述转轴设于所述转台和所述可旋转基座之间，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍铁斌，龙文，侯硕丰，胡东，刘和云，贺佳阳，唐川林，肖鑫淼，陈新，易语瑧，何航，曹昕阳，何仁杰，
申请(专利权)人：湖南人文科技学院，贵州财经大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43