一种棉花采摘系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种棉花采摘系统，在机械臂上安装碰撞传感器，检测机械臂是否碰撞障碍物，在机械爪上安装位置传感器，便于位置定位、调整以及障碍物位置判断，在机械爪上安装压力传感器，提高摘取成功率，及时判断是否抓取到异物，在机械爪上安装视觉检测模块，准确判断棉花的具体位置，并及时获知附近是否存在障碍物，在防撞梁处安装光电开关模块，可及时检测正在发生的碰撞，以便做出下一个的操作，上述技术方案，既保证采摘更顺利地进行，又在采摘过程中对机械臂、机械爪进行障碍物检测，既在碰撞前进行障碍物检测，又在碰撞时进行检测，避免在出现漏检后发生碰撞时未能及时采取措施止损，多维度的检测还能避免误判，大大提高碰撞检测能力。

【技术实现步骤摘要】
一种棉花采摘系统
本技术涉及采摘机器人
，具体涉及一种棉花采摘系统。
技术介绍
棉花采摘机器人包括采摘机构、驱动机构、定位机构、棉花信息采集机构以及处理器。采摘机构主要包括机械臂和机械爪，用于采摘棉花；驱动机构主要包括电机和行走装置，用于带动机身行走，驱动采摘机构完成棉花摘取；定位机构安装在采摘机构上，实时获取采摘机构的当前位置；果实信息采集机构主要包括摄像机，用于采集棉株图像；处理器则根据位置和图像进行处理和控制，完成棉花的采摘。现有的棉花采摘机器人，利用红外传感器、超声波传感器进行障碍物检测，在安装位置、数量和角度上进行改进，减小或消除检测盲区，以提高障碍物检测的准确度，降低碰撞概率。在棉花采摘过程中，现有技术仅对行进过程中的障碍物进行检测，对机械臂、机械爪操作过程中的障碍物不进行检测，而且仅在发生碰撞前进行障碍物检测，对发生碰撞时的状态仅根据垂直方向上的受力变化进行判断，上述处理方式容易出现碰撞的漏检、误判，影响采摘效率。
技术实现思路
本技术提供一种棉花采摘系统，为解决现有技术存在的“碰撞检测能力差”的问题提供硬件支持。本技术通过以下技术方案解决技术问题：一种棉花采摘系统，加载在外部采摘机器人上，包括位置检测模块、压力检测模块、碰撞检测模块、视觉检测模块、光电开关模块以及控制器模块；所述位置检测模块包括至少1个位置传感器，各位置传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械爪上，各位置传感器的输出端分别与控制器模块连接；所述压力检测模块包括至少1个压力传感器，各压力传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械爪上，所述各压力传感器的输出端与控制器模块连接；所述碰撞检测模块包括至少3个碰撞传感器，各碰撞传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械臂外侧上，各碰撞传感器的输出端与控制器模块连接；所述视觉检测模块安装在外部采摘机器人的机械爪上，所述视觉检测模块的输出端与控制器模块连接；所述光电开关模块安装在外部采摘机器人的防撞梁上，所述光电开关模块的输出端与控制器模块连接。进一步地，所述视觉检测模块为双目摄像头，所述双目摄像头通过外部采摘机器人的机械爪上的通孔拍摄外部棉花；所述双目摄像头的标定高度范围是96-105cm，角度范围是35°-40°，运行速度范围是100-110mm/s，适宜光照范围是2.1-2.15万lux。进一步地，还包括触觉检测模块，所述触觉检测模块为至少2个触觉传感器；所述触觉检测模块安装在外部采摘机器人的机械爪上，安装于外部机械爪与外部棉花接触到的一侧；所述触觉传感器的数量与外部机械爪的爪子数量相同；各触觉传感器的输出端与控制器模块连接。进一步地，所述外部采摘机器人的防撞梁上设置有横梁；所述光电开关模块为3个光电开关；所述3个光电开关分别为第一光电开关、第二光电开关和第三光电开关；所述第一光电开关和第二光电开关与所述外部采摘机器人的防撞梁上的横梁内侧的距离相同，为第一距离，所述第一光电开关和第二光电开关分别设置在所述外部采摘机器人的防撞梁上的横梁的两端；所述第三光电开关与所述外部采摘机器人的防撞梁上的横梁内侧的距离大于所述第一距离。进一步地，所述采摘机器人的防撞梁上的横梁设有三层缓冲区，分别为一级齿状梁缓冲区、二级弓形板缓冲区、三级吸能盒缓冲区。与现有技术相比，具有如下特点：1、在机械臂上安装碰撞传感器，便于检测采摘过程中机械臂是否有碰撞障碍物，在机械爪上安装位置传感器，既便于控制器模块进行位置定位和调整，又便于在出现碰撞时及时判断出机械爪相对于障碍物的位置，在机械爪上安装压力传感器，便于判断是否正常摘取成熟棉花，还能在抓取到异物时给出反馈，在机械爪上安装视觉检测模块，近距离实时拍摄机械爪所到之处的图像，既便于准确判断棉花的精确位置，又能及时获取棉花附近可能存在的障碍物信息，在防撞梁处安装光电开关模块，可对正在发生的碰撞进行及时的检测，便于控制器模块做出下一个的操作，上述各个模块的设置，相对于现有技术，既能保证采摘更顺利地进行，又能在采摘过程中对机械臂、机械爪进行障碍物检测，不仅在碰撞前进行障碍物检测，还在碰撞时进行检测，避免在出现漏检后发生碰撞时未能及时采取措施止损，多维度的检测还能避免误判，大大提高碰撞检测能力；2、设置多个触觉传感器，用于协助压力传感器进行棉花采摘的判断，当误抓取到棉花其它部位或障碍物时，能更快、更准确地判断和采取措施；3、设置至少3个光电开关，分布在防撞梁上，其中，横梁两端的光电开关距离横梁内侧的距离相同，另一光电开关距离横梁内侧距离则较大，可进行不同程度、不同部位的碰撞检测，避免在出现漏检后、发生碰撞时控制器模块未能及时采取措施。附图说明图1为本技术结构原理框图。图2为横梁与光电开关模块的结构框图。图中标号为：1、第一光电开关；2、第二光电开关；3、第三光电开关；4、横梁；5、支柱；6、减震弹簧；7、缓冲盒。具体实施方式以下结合实施例对本技术作进一步说明，但本技术并不局限于这些实施例。一种棉花采摘系统，加载在外部采摘机器人上，包括位置检测模块、压力检测模块、碰撞检测模块、视觉检测模块、光电开关模块以及控制器模块；所述位置检测模块包括至少1个位置传感器，各位置传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械爪上，各位置传感器的输出端分别与控制器模块连接；所述压力检测模块包括至少1个压力传感器，各压力传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械爪上，所述各压力传感器的输出端与控制器模块连接；所述碰撞检测模块包括至少3个碰撞传感器，各碰撞传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械臂外侧上，各碰撞传感器的输出端与控制器模块连接；所述视觉检测模块安装在外部采摘机器人的机械爪上，所述视觉检测模块的输出端与控制器模块连接；所述光电开关模块安装在外部采摘机器人的防撞梁上，所述光电开关模块的输出端与控制器模块连接。结构原理框图如图1所示。位置传感器的数量与机械爪的长度、结构相关，可根据需求进行数量的增减。位置传感器安装在机械爪上，用于测量机械爪上各测量点的位置，并输入至控制器模块中。各位置传感器实时向控制器模块反馈位置信息，控制器模块通过电机操作机械臂、机械爪接近采摘目标时，可通过位置传感器的反馈信息确认是否已到达相应位置，当需要转移到下一目标时，控制器模块可根据当前位置与下一采摘目标位置的距离通过电机操作机械臂、机械爪接近下一采摘目标。从正确性、成熟度方面考虑，现有技术中采摘的成功率至高达到85％。未成熟的棉花，摘取时需要的力相对于成熟棉花的要大，误摘棉花的茎部或者其它障碍物时，其用力则远大于摘取成熟棉花的力，因此，在出现用力异常时，通过此时的位置反馈，便可知将要或已经出现摘取失败的情况，此时位置传感器的反馈信息传输至控制器模块，控制器模块便能及时根据位置信息调整机械臂、机械爪的移动和摘取。从上述正确性、成熟度的描述可知，有必要在机械爪安装压力检测模块。压力检测模块中压力传感器的数量与机械爪接触棉花的爪数量相同，每次摘取棉花，机械爪摘取棉花时各个爪的施加力便可检测出来，输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种棉花采摘系统，加载在外部采摘机器人上，其特征在于：/n包括位置检测模块、压力检测模块、碰撞检测模块、视觉检测模块、光电开关模块以及控制器模块；/n所述位置检测模块包括至少1个位置传感器，各位置传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械爪上，各位置传感器的输出端分别与控制器模块连接；/n所述压力检测模块包括至少1个压力传感器，各压力传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械爪上，所述各压力传感器的输出端与控制器模块连接；/n所述碰撞检测模块包括至少3个碰撞传感器，各碰撞传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械臂外侧上，各碰撞传感器的输出端与控制器模块连接；/n所述视觉检测模块安装在外部采摘机器人的机械爪上，所述视觉检测模块的输出端与控制器模块连接；/n所述光电开关模块安装在外部采摘机器人的防撞梁上，所述光电开关模块的输出端与控制器模块连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种棉花采摘系统，加载在外部采摘机器人上，其特征在于：
包括位置检测模块、压力检测模块、碰撞检测模块、视觉检测模块、光电开关模块以及控制器模块；
所述位置检测模块包括至少1个位置传感器，各位置传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械爪上，各位置传感器的输出端分别与控制器模块连接；
所述压力检测模块包括至少1个压力传感器，各压力传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械爪上，所述各压力传感器的输出端与控制器模块连接；
所述碰撞检测模块包括至少3个碰撞传感器，各碰撞传感器均匀分布在外部采摘机器人的机械臂外侧上，各碰撞传感器的输出端与控制器模块连接；
所述视觉检测模块安装在外部采摘机器人的机械爪上，所述视觉检测模块的输出端与控制器模块连接；
所述光电开关模块安装在外部采摘机器人的防撞梁上，所述光电开关模块的输出端与控制器模块连接。


2.根据权利要求1所述的一种棉花采摘系统，其特征在于：
所述视觉检测模块为双目摄像头，所述双目摄像头通过外部采摘机器人的机械爪上的通孔拍摄外部棉花；所述双目摄像头的标定高度范围是96-105cm，角度范围是35°-40°，运行速度范围是100-110mm/s，适宜光照范围是2.1-2.15万...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩红兵，刘炜垲，张炜，梁丕山，陈武，舒良仁，陶琼，
申请(专利权)人：桂林市思奇通信设备有限公司，
类型：新型
国别省市：广西;45