【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉识别的棉花打顶机器人及其实现方法
本专利技术涉及农业机器人领域,特别涉及一种基于视觉识别的棉花打顶机器人及其实现方法。
技术介绍
棉花具有无限生长的习性,顶端优势明显。为控制株高和后期无效果枝的生长,棉花打顶是一项有效的措施。研究和生产实践证明,通过摘除顶心,能控制主茎的生长,协调营养生长与生殖生长,促使养分更多的运向果枝,供应结实器官,减少无效果枝。但能否掌握好棉花打顶的时间和方法,直接影响到打顶的效果。目前,棉花打顶技术有人工打顶、化学封顶和机械打顶等3种,以人工打顶为主。人工打顶是掐掉顶芽及部分幼嫩叶片,费工费时,劳动效率低,制约了棉花生产轻简化、规模化、精准化和机械化作业。化学打顶和机械打顶都可以大幅度提高打顶效率,节约植棉成本,更适应棉花全程机械化生产需要,将取代人工打顶。如机械打顶的优点是工效高,机械打顶效率是人工打顶的5~7倍。但机械打顶对地势以及棉花生长均匀度要求较高,漏打率高达20%,比人工打顶高出15个百分点,并且会对植株和蕾铃造成严重损伤。因此,迫切需要研制一种棉花打顶机器人,降低漏打率,减少对植株的损伤。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺点,提供一种棉花打顶精度高、效率高、不伤害棉花植株的基于视觉识别的棉花打顶机器人及其实现方法,能精准识别棉花顶芽,并自动进行切除,漏打率低,打顶效率高,有效避免了对植株和蕾铃的损伤,而且机械整体结构简单,经济实惠。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:一种基于视觉识别的棉花打顶机器人,包括 ...
【技术保护点】
1.一种基于视觉识别的棉花打顶机器人,其特征在于:包括底座支撑机构、嵌入式主控制端,一个以上的升降运动机构、末端执行机构和视觉识别机构;所述的末端执行机构,包括电机、刀头、保护套;整个末端执行机构固定于升降运动机构上,电机固定在末端执行机构上,刀头通过法兰联轴器连接在电机的传动轴末端,刀头的外部设有保护套,保护套固定在末端执行机构上,用于限制刀头的切除范围。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于视觉识别的棉花打顶机器人,其特征在于:包括底座支撑机构、嵌入式主控制端,一个以上的升降运动机构、末端执行机构和视觉识别机构;所述的末端执行机构,包括电机、刀头、保护套;整个末端执行机构固定于升降运动机构上,电机固定在末端执行机构上,刀头通过法兰联轴器连接在电机的传动轴末端,刀头的外部设有保护套,保护套固定在末端执行机构上,用于限制刀头的切除范围。
2.根据权利要求1所述的棉花打顶机器人,其特征在于:所述的升降运动机构,包括固定板、滚珠丝杆、导向光轴和升降运动块;步进电机固定于固定板上,步进电机的传动轴与螺旋顶丝联轴器的一端相连接,螺旋顶丝联轴器的另一端与滚珠丝杆相连接;上支座与下支座安装在固定板上,左右两根导向光轴和中间的滚珠丝杆安装在上支座和下支座之间;升降运动块通过丝杆传动在上支座和下支座之间做升降运动,升降运动块内嵌有直线轴承,与导向光轴相配合;滚珠丝杆与丝杆螺母相配合,丝杆螺母安装在升降运动块上,随刀头一同上下升降运动。
3.根据权利要求1所述的棉花打顶机器人,其特征在于:所述的嵌入式主控制端安装在底座支撑机构上,包括无线通信发送模块、电机驱动模块。
4.根据权利要求1所述的棉花打顶机器人,其特征在于:所述刀头的形状为非全圆刀头;刀头的外沿为半圆锯齿状,通过旋转剪切顶芽。
5.根据权利要求1所述的棉花打顶机器人,其特征在于:所述保护套的内底面设置有4°~5°的坡度,且带坡度平面较为光滑不粗糙。
6.根据权利要求1所述的棉花打顶机器人,其特征在于:所述的视觉识别机构,包括相机固定架、双目相机和PC视觉处理端;所述PC视觉处理端安装在底座支撑机构上;相机固定架固定于升降运动块上,双目相机安装在相机固定架上,双目相机用于识别棉花顶芽的位置,每个双目相机控制一个升降运动机构工作。
7.根据权利要求1所述的棉花打顶机器人,其特征在于:所述的底座支撑机构,包括顶板和4个脚架,脚架的底端还可以连接万向轮。
8.一种基于视觉识别的棉花打顶实现方法,其特征在于:是采用权利要求1~7中任一项所述的基于视觉识别的棉花打顶机器人进行顶芽切除,包括下述步骤:
(1)棉花打顶机器人进行位置的初始化,即坐标的初始化;双目相机获取棉花顶芽所处的空间位置,事先确定某一参照位置,通过双目测距技术计算得到棉花顶芽竖直方向上相对于左摄像头光心的距离数据,然后通过坐标转换规则将棉花顶芽位置数据转换成机器坐标即棉花顶芽在竖直方向上相对于末端执行机...
【专利技术属性】
技术研发人员:邹天龙,邹湘军,李楚瑜,何楚洪,黄聪驰,阚江明,龙泽政,李裕武,
申请(专利权)人:佛山市中科农业机器人与智慧农业创新研究院,
类型:发明
国别省市:广东;44
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