基于多机械臂协同的红花精准抱合采收机器人及控制方法技术

本发明专利技术属于农业机械领域，涉及一种基于多机械臂协同的红花精准抱合采收机器人及控制方法。采收机器人包括移动装置、红花识别定位系统、机械臂组、花丝采收装置、花丝收集装置和电控系统。红花识别定位系统包括种植行定位、双目识别和精准定位相机，机械臂组包括多只关节式机械臂，花丝采收装置包括壳体、花丝收集管、抱合夹持装置、花丝切割装置。本发明专利技术采用双目识别相机采集的信息实现了机械臂快速定位果球，精准定位相机采集的信息实现了花丝采收装置精准定位花丝，多信息融合提高对花速度与准确率；多机械臂协同采收，实现了快速高效采收；抱合夹持装置夹持果球喂入，实现了从根部切割花丝；弧形对切刀向心聚拢花丝，实现了花丝集中聚拢切割。丝集中聚拢切割。丝集中聚拢切割。

【技术实现步骤摘要】
基于多机械臂协同的红花精准抱合采收机器人及控制方法


[0001]本专利技术属于农业机械
，特别涉及一种基于多机械臂协同的红花精准抱合采收机器人及控制方法。

技术介绍

[0002]红花是我国特色的经济作物，具有重要的药用价值和经济价值，且需求量不断增大。红花丝采收后会再次长出，需连续采收3
‑
5次，劳动强度大；随着人力成本的逐年上升，花丝采收问题已成为制约红花产业化的发展瓶颈。目前红花花丝机械化采收机具主要有为背负式的采收机械，效率相比人工采收有所提升；设施农业中作物多为结构化种植，生长自然环境相对稳定，植株扰动较小，因此采收机器人在设施农业中有较为广泛的应用；但由于红花多为大田种植，种植模式相对粗犷，采收机器人工作时，植株受机器人结构或自然条件影响产生扰动，对采收机器人的目标识别、目标对准与采收造成了干扰。
[0003]目前有一种红花采收机器人（专利申请公布号：CN 108391507 A）采用了关节机械臂进行红花采收，但单一机械臂效率较低，而安装多只机械臂会造成底盘过大而无法适应红花种植模式；另有红花采收机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多机械臂协同的红花精准抱合采收机器人，其特征是，包括移动装置（1）、红花识别定位系统（2）、机械臂组（3）、花丝采收装置（4）、花丝收集装置（5）和电控系统（6）；所述红花识别定位系统（2）通过支撑杆固接于移动装置（1）上部前端，机械臂组（3）固接于电控系统（6）的下端面，花丝采收装置（4）通过螺纹连接安装于机械臂组（3）的末端，花丝收集装置（5）固接于移动装置（1）安装板的上端面，并与花丝采收装置（4）连接，电控系统（6）固接于移动装置（1）下部；所述移动装置（1）包括安装板（1
‑
1）、行走轮单体（1
‑
2）；四组所述行走轮单体（1
‑
2）对称固接于安装板（1
‑
1）下侧的四个边角处；所述行走轮单体（1
‑
2）下部设有动力轮组；所述红花识别定位系统（2）包括种植行定位相机（2
‑
1）、双目红花识别相机（2
‑
2）、红花精准定位相机（2
‑
3）；所述机械臂组（3）包括两只关于安装板（1
‑
1）中心左右对称布置的关节式机械臂（3
‑
1）；所述关节式机械臂（3
‑
1）固接于电控系统（6）下端面，包括多个可绕关节旋转的机械臂关节，由上到下分别为旋转基座（3
‑1‑
1）、动臂I（3
‑1‑
2）、动臂II（3
‑1‑
3）、动臂III（3
‑1‑
4）和采收装置连接动臂（3
‑1‑
5）；每个关节处均设有可实现旋转基座（3
‑1‑
1）、动臂I（3
‑1‑
2）、动臂II（3
‑1‑
3）、动臂III（3
‑1‑
4）和采收装置连接动臂（3
‑1‑
5）转动的步进电机；所述花丝采收装置（4）包括壳体（4
‑
1）、花丝收集管（4
‑
2）、抱合夹持装置（4
‑
3）和花丝切割装置（4
‑
4）；所述壳体（4
‑
1）通过螺纹连接于关节式机械臂（3
‑
1）的末端，花丝收集管（4
‑
2）通过螺纹连接于壳体（4
‑
1）内部，抱合夹持装置（4
‑
3）通过螺钉连接于花丝收集管（4
‑
2）下端，花丝切割装置（4
‑
4）通过固接于抱合夹持装置（4
‑
3）内部；所述抱合夹持装置（4
‑
3）包括夹持机构（4
‑3‑
1）、夹持装置电机（4
‑3‑
2）、传动齿轮（4
‑3‑
3）、齿套（4
‑3‑
4）；所述夹持机构（4
‑3‑
1）通过螺钉安装于花丝收集管（4
‑
2）下部；所述夹持机构（4
‑3‑
1）包括夹持座（4
‑3‑1‑
1）、螺纹筒（4
‑3‑1‑
2）和夹持叶片（4
‑3‑1‑
3）；所述夹持装置电机（4
‑3‑
2）固接于夹持座（4
‑3‑1‑
1）外侧面，传动齿轮（4
‑3‑
3）与夹持装置电机（4
‑3‑
2）动力输出轴连接，齿套（4
‑3‑
4）内部螺纹与螺纹筒（4
‑3‑1‑
2）配合；所述花丝切割装置（4
‑
4）包括对花筒（4
‑4‑
1）和花丝割刀系统（4
‑4‑
2）；所述对花筒（4
‑4‑
1）通过固接于夹持座（4
‑3‑1‑
1）内部，花丝割刀系统（4
‑4‑
2）安装于对花筒（4
‑4‑
1）侧面；所述对花筒（4
‑4‑
1）包括螺纹安装套（4
‑4‑1‑
1）、花丝割集筒（4
‑4‑1‑
2）、对花口（4
‑4‑1‑
3）和切割装置安装座（4
‑4‑1‑
4）；所述花丝割集筒（4
‑4‑1‑
2）下部设有割刀运动槽；所述花丝割刀系统（4
‑4‑
2）包括割刀电机（4
‑4‑2‑
1）、左侧割刀齿轮（4
‑4‑2‑
2）、右侧割刀齿轮（4
‑4‑2‑
3）和弧形割刀（4
‑4‑2‑
4）；所述割刀电机（4
‑4‑2‑
1）固接于切割装置安装座（4
‑4‑1‑
4）内部，电机动力输出轴上设有左侧割刀齿轮（4
‑4‑2‑
2），右侧割刀齿轮（4
‑4‑2‑
3）与左侧割刀齿轮（4
‑4‑2‑
2）啮合连接；
所述弧形割刀（4
‑4‑2‑
4）共2个，分别固接于左侧割刀齿轮（4
‑4‑2‑
2）和右侧割刀齿轮（4
‑4‑2‑
3）齿轮轴；所述花丝收集装置（5），包括花丝收集箱（5
‑
1）、收集箱盖板（5
‑
2）、负压风机（5
‑
3）、花丝收集软管（5
‑
4）；四根所述花丝收集软管（5
‑
4）上端分别与对应的花丝收集管（4
‑
2）连接，下端与花丝收集箱（5
‑
1）连接，并在四根花丝收集软管（5
‑
4）的靠近花丝收集箱（5
‑
1）箱壁侧安装一个负压风机（5
‑
3）；所述负压风机（5
‑
3）抽取花丝收集软管（5
‑
4）与花丝收集箱（5
‑
1）连接处的空气，增大花丝收集软管（5
‑
4）内的负压，使切割完的花丝经花丝收集软管（5
‑
4）进入花丝收集箱（5
‑
1）；所述电控系统（6）包括电池组（6
‑
1）和控制模块（6
‑
2）；所处电池组（6
‑
1）固接于安装板（1
‑
1）下端面，控制模块（6
‑
2）安装于电池组（6
‑
1）前部。2.根据权利要求1所述的基于多机械臂协同的红花精准抱合采收机器人，其特征是，所述种植行定位相机（2
‑
1）安装于双目红花识别相机（2
‑
2）上方，均通过设有的安装杆固接于安装板（1
‑
1）的前部；所述红花精准定位相机（2
‑
3）安装于每个花丝采收装置（4）的壳体（4
‑
1）上，其镜头端与壳体（4
‑
1）底面共面；所述种植行定位相机（2
‑
1）识别采收机器人前方红花种植行并将种植行信息传递到电控系统（6），指导采收机器人完成对行操作；所述双目红花识别相机（2
‑
2）识别前方红花种植行中果球并定位其空间位置坐标，电控系统（6）双目红花识别相机（2
‑
2）定位的果球位置指导关节式机械臂（3
‑
1）向果球空间坐标移动；所述花丝采收装置（4）固接的红花精准定位相机（2
‑
3）在关节式机械臂（3
‑
1）向目标果球移动过程中实时定位目标果球位置，指导关节式机械臂（3
‑
1）运动直至到达设定位置。3.根据权利要求1所述的基于多机械臂协同的红花精准抱合采收机器人，其特征是，所述关节式机械臂（3
‑
1）的运动范围为半径R1的半圆，两只关节式机械臂（3
‑
1）的安装距离为机械臂水平距L1，机械臂水平距L1与红花果球分布宽度L相等，可实现两只关节式机械臂（3
‑
1）对红花果球分布范围的全方位采收。4.根据权利要求1所述的基于多机械臂协同的红花精准抱合采收机器人，其特征是，所述机械臂组（3）安装于电控系统（6）下端面，旋转基座（3
‑1‑
1）与行走轮单体（1
‑
2）底端的距离为机械臂安装高度H3；所述机械臂安装高度H3的范围为红花植株高度H1的1.2~1.5倍，实现关节式机械臂（3
‑
1）从红花植株顶端向斜下方进行花丝采摘。5.根据权利要求1所述的基于多机械臂协同的红花精准抱合采收机器人，其特征是，所述花丝切割装置（4
‑
4）固接于螺纹筒（4
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振国，赵敏义，李胜霞，杨双平，韩长杰，郭俊先，张学军，邢振宇，郭全峰，
申请(专利权)人：新疆农业大学，
类型：发明
国别省市：