一种草莓采摘系统技术方案

本发明专利技术公开了一种草莓采摘系统，包括：图像采集设备、控制器、供电电源、测距传感器和草莓采摘装置，供电电源，用于提供图像采集设备、控制器、测距传感器和草莓采摘装置所需的电能；图像采集设备与控制器电连，获取采集区图像信息传输至控制器进行处理，经控制器处理后得到成熟草莓的三维空间位置；测距传感器与控制器电连，用于检测草莓采摘装置与草莓的距离；控制器与草莓采摘装置电连，驱动草莓采摘装置进行草莓的采摘。本发明专利技术有效解决劳动力不足问题，降低草莓生产成本，有效提高了草莓的采摘效率。

A strawberry picking system

【技术实现步骤摘要】
一种草莓采摘系统
本专利技术属于草莓采摘
，更具体的说是涉及一种草莓采摘系统。
技术介绍
草莓是宿根性多年生常绿草本植物，属蔷薇科的一种,其果实营养价值丰富。草莓采摘的工作量占草莓种植生产的60％，草莓成熟后需尽快采摘，而成熟草莓果实稚嫩且容易碰坏，采摘全程不可用手直接接触草莓果实。目前，草莓采摘仍以传统的人工直接用手采摘为主，极少数人使用辅助采摘设备进行采摘。人工直接用手采摘时，需要经常弯腰及蹲起，长时间工作会严重损伤身体。辅助采摘设备的工作原理是人工将夹持器对准成熟草莓并剪断夹取，然后通过小型传输装置将草莓运输至手持部位，即完成成熟草莓的采摘。使用辅助采摘设备采摘时，采摘人员需要长时间手持采摘设备，给手增加严重负担，需要经常轮换手或歇息缓解手部酸痛，且由于其工作原理限制，会严重影响采摘效率。因此，如何提供一种工作效率高的草莓采摘系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种草莓采摘系统，有效解决劳动力不足问题，降低草莓生产成本，有效提高了草莓的采摘效率。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种草莓采摘系统，包括：图像采集设备、控制器、供电电源、测距传感器和草莓采摘装置，其中，所述供电电源，用于提供图像采集设备、控制器、测距传感器和草莓采摘装置所需的电能；所述图像采集设备与控制器电连，获取采集区图像信息传输至控制器进行处理，经控制器处理后得到成熟草莓的三维空间位置；所述测距传感器与控制器电连，用于检测草莓采摘装置与草莓的距离；所述控制器与草莓采摘装置电连，驱动草莓采摘装置进行草莓的采摘。优选的，还包括无线通信模块，所述控制器通过所述无线通信模块与移动终端相连。使用无线通信模块，可进行实时的远程运行状态监控，方便用户确认机器的运行状况，也可进行远程的数据更新，方便机器内置程序的更新升级。优选的，控制器处理采集区图像信息，获得成熟草莓的三维空间位置的方法包括如下步骤：S1：将获取的图像转换成HSV图像，基于彩色图象阈值分割算法，将草莓形状分割出来，获取草莓轮廓；S2：将草莓轮廓输入神经网络中，判定草莓的吻合度，排除采集区图像内其他物体的干扰，实现对成熟草莓的识别；S3：用minEnclosingCircle拟合最小外接圆，求出中心坐标，结合漫反射红外测距，实现成熟草莓三维空间位置的获取。本专利技术将获取的图像转换成HSV图像，通过彩色图像阈值分割算法，将草莓形状分割出来，实现了草莓轮廓的获得；将轮廓形状输入神经网络中，排除采集区图像内其他物体的干扰，实现对成熟草莓的高效识别；用minEnclosingCircle拟合最小外接圆，结合漫反射红外测距，实现了成熟草莓三维空间位置的获取，方法简单易行，从而便于草莓采摘装置对草莓的快速准确采摘，提高了工作效率。优选的，所述草莓采摘装置包括高架导轨、机械臂机构、收集机构和夹剪，其中所述机械臂机构顶端可移动安装在所述高架导轨上，底端与所述夹剪相连；所述收集机构顶端可移动安装在所述高架导轨上，且位于所述机械臂机构的一侧。机械臂机构和收集机构在高架导轨上均可移动，从而方便草莓的自动摘取与收集。优选的，所述高架导轨包括支架、纵向导轨和横向螺杆，所述纵向导轨安装在所述支架顶端的两侧，所述纵向导轨上滑动连接有滑动轮，滑动轮一端传动连接有驱动电机，另一端与所述横向螺杆相连。在驱动电机的作用下横向导杆可沿纵向导轨平稳移动。优选的，所述机械臂机构包括第一直线步进电机和机械臂，所述第一直线步进电机传动安装在所述横向螺杆上，且所述第一直线步进电机底端与所述机械臂相连。在第一直线步进电机的带动下，机械臂可沿横向螺杆平稳移动。优选的，所述机械臂包括多个连杆和数字舵机，所述连杆间均通过转轴相连，所述数字舵机的输出端与所述转轴传动连接。在数字舵机的作用下，可实现机械臂的伸缩，从而方便对草莓的夹取。优选的，所述机械臂与所述夹剪的连接处安装有数字舵机，方便调整夹剪的位置，以便于提高草莓夹取的精确度。优选的，所述夹剪包括外壳、夹剪电机、左夹臂和右夹臂，所述夹剪电机安装在所述外壳内部，所述左夹臂和所述右夹臂一端连接有齿轮，另一端底部安装有夹块，顶部安装有剪刀，两齿轮相啮合，一齿轮通过转动轴与所述外壳转动连接，另一齿轮与所述夹剪电机的输出端传动连接。在夹剪电机的作用下，左夹臂和右夹臂同时张开与闭合，从而方便完成草莓的采摘动作与放置动作。优选的，收集机构包括第二直线步进电机、收集杆和收集盘，所述第二直线步进电机传动安装在所述横向螺杆上，且所述第二直线步进电机底端与所述收集杆相连，所述收集杆上可拆卸安装有收集盘。在第二直线步进电机的作用下，收集盘可沿横向螺杆平稳移动，从而方便对草莓的收集。本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过控制器对图像的处理，实现了成熟草莓三维空间位置的获取，方法简单易行，从而便于草莓采摘装置对草莓的快速准确采摘，机械臂机构可沿横向螺杆移动，横向螺杆可沿纵向导轨滑动，从而方便调整机械臂机构的位置，便于实现草莓的自动采摘，有效解决了劳动力不足问题，降低草莓生产成本，有效提高了草莓的采摘效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术的结构示意图。图2附图为本专利技术机械臂机构的结构示意图。图3附图为本专利技术收集机构的结构示意图。图4附图为本专利技术夹剪的结构示意图。其中，图中，1-高架导轨；11-支架；12-纵向导轨；13-横向螺杆；14-滑动轮；15-驱动电机；2-机械臂机构；21-第一直线步进电机；22-机械臂；221-连杆；222-数字舵机；3-收集机构；31-第二直线步进电机；32-收集杆；33-收集盘；4-夹剪；41-外壳；42-左夹臂；43-右夹臂；44-齿轮；45-夹块；46-剪刀；5-图像采集设备；6-测距传感器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅附图1-4，本专利技术提供了一种草莓采摘系统，包括：图像采集设备、控制器、供电电源、测距传感器和草莓采摘装置，其中，供电电源，用于提供图像采集设备、控制器、测距传感器和草莓采摘装置所需的电能；图像采集设备与控制器电连，获取采集区图像信息传输至控制器进行处理，经控制器处理后得到成熟草莓的三维空间位置；测距传感器与控制器电连，用于检测草莓采摘装置与草莓的距离；控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种草莓采摘系统，其特征在于，包括：图像采集设备、控制器、供电电源、测距传感器和草莓采摘装置，其中，/n所述供电电源，用于提供图像采集设备、控制器、测距传感器和草莓采摘装置所需的电能；/n所述图像采集设备与控制器电连，获取采集区图像信息传输至控制器进行处理，经控制器处理后得到成熟草莓的三维空间位置；/n所述测距传感器与控制器电连，用于检测草莓采摘装置与草莓的距离；/n所述控制器与草莓采摘装置电连，驱动草莓采摘装置进行草莓的采摘。/n

【技术特征摘要】
1.一种草莓采摘系统，其特征在于，包括：图像采集设备、控制器、供电电源、测距传感器和草莓采摘装置，其中，
所述供电电源，用于提供图像采集设备、控制器、测距传感器和草莓采摘装置所需的电能；
所述图像采集设备与控制器电连，获取采集区图像信息传输至控制器进行处理，经控制器处理后得到成熟草莓的三维空间位置；
所述测距传感器与控制器电连，用于检测草莓采摘装置与草莓的距离；
所述控制器与草莓采摘装置电连，驱动草莓采摘装置进行草莓的采摘。


2.根据权利要求1所述的一种草莓采摘系统，其特征在于，还包括无线通信模块，所述控制器通过所述无线通信模块与移动终端相连。


3.根据权利要求2所述的一种草莓采摘系统，其特征在于，控制器处理采集区图像信息，获得成熟草莓的三维空间位置的方法包括如下步骤：
S1：将获取的图像转换成HSV图像，基于彩色图象阈值分割算法，将草莓形状分割出来，获取草莓轮廓；
S2：将草莓轮廓输入神经网络中，判定草莓的吻合度，排除采集区图像内其他物体的干扰，实现对成熟草莓的识别；
S3：用minEnclosingCircle拟合最小外接圆，求出中心坐标，结合漫反射红外测距，实现成熟草莓三维空间位置的获取。


4.根据权利要求1所述的一种草莓采摘系统，其特征在于，所述草莓采摘装置包括高架导轨、机械臂机构、收集机构和夹剪，其中所述机械臂机构顶端可移动安装在所述高架导轨上，底端与所述夹剪相连；所述收集机构顶端可移动安装在所述高架导轨上，且位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：程耀，郑茂阳，兰永鑫，刘金旭，刘宇昂，何春华，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37