苹果采摘机及采摘方法技术

本发明专利技术公开了一种苹果采摘机及采摘方法，包括底座、第一臂、第二臂、皮带架、双目相机支架、双目相机、采摘爪进退电机、采摘爪机构。通过双目相机图片识别和计算，识别出可采摘的成熟苹果，获取苹果位置，规划采摘顺序，利用底座旋转电机、第二臂旋转电机、皮带架旋转电机、第一臂旋转电机实现皮带架位置的调整。从而避免采摘未成熟苹果，进行自动化采摘成熟苹果。进行自动化采摘成熟苹果。进行自动化采摘成熟苹果。

【技术实现步骤摘要】
苹果采摘机及采摘方法


[0001]本专利技术涉及苹果采摘技术，具体涉及一种苹果采摘机及采摘方法。

技术介绍

[0002]在专利CN 114012768 A中公开了一种可剪切果柄的苹果采摘机械手及其苹果采摘方法，包括机械臂和末端执行器；末端执行器由机械臂驱动；所述的末端执行器包括三指夹持机构、果柄剪切机构和支撑机构；所述的三指夹持机构包括手指、手指安装架、绳子连接板、法兰螺母、导杆、丝杆和步进电机；所述的手指安装架固定在支撑机构上；三个手指沿手指安装架周向均布；所述手指的中部与手指安装架通过销轴铰接，并通过扭簧连接；手指尾部与绳子连接板通过钢丝绳连接；所述的绳子连接板与法兰螺母固定，并与导杆构成滑动副；法兰螺母与丝杆构成螺旋副；导杆固定在支撑机构上；所述的丝杆与步进电机的输出轴通过联轴器连接；步进电机的底座固定在支撑机构上；所述的果柄剪切机构包括传动轴二、球面刀片二、球面刀片一、蜗轮蜗杆副一、传动轴一、蜗轮蜗杆副二和驱动电机；所述的传动轴二与支撑机构构成转动副；轴套一固定在传动轴二上；所述球面刀片一的一端空套在传动轴二上，并与轴套一固定；蜗轮蜗杆副一的蜗轮固定在传动轴二上，且位于轴套一内端；所述球面刀片二的一端与定位套筒固定；定位套筒空套在传动轴二上，且位于轴套一外端；传动轴二外端的外螺纹与紧固螺母一连接；所述的紧固螺母一压紧定位套筒；蜗轮蜗杆副一的蜗杆与蜗轮蜗杆副一的蜗轮啮合，并与支撑机构构成转动副；所述的传动轴一与支撑机构构成转动副；所述球面刀片一的另一端与套筒一固定；所述的套筒一空套在传动轴一上；轴套二固定在传动轴一上，且位于套筒一外端；所述球面刀片二的另一端空套在传动轴一上，并与轴套二固定；蜗轮蜗杆副二的蜗轮固定在传动轴一上，且位于套筒一内端；传动轴一外端的外螺纹与紧固螺母二连接；所述的紧固螺母二压紧轴套二；蜗轮蜗杆副二的蜗杆与蜗轮蜗杆副二的蜗轮啮合，并与支撑机构构成转动副；蜗轮蜗杆副一和蜗轮蜗杆副二的蜗杆分别由一个驱动电机驱动；所述球面刀片一和球面刀片二的两侧都设有刀刃。
[0003]在该专利文件中，通过三指夹持机构、果柄剪切机构实现对苹果的采摘，但其无法识别苹果的位置，并进行对应的采摘。

技术实现思路

[0004]本专利技术设计了一种苹果采摘机及采摘方法，通过将皮带架转动安装在底座上，并在皮带架上设置双目相机识别苹果位置，从而实现自动化采摘苹果。
[0005]本专利技术公开的技术方案如下：苹果采摘机，包括底座，底座上转动连接第一臂的一端，第一臂的另一端转动连接第二臂的一端，第二臂的另一端转动连接皮带架。皮带架上固定安装双目相机支架，双目相机通过双目相机旋转电机机构转动安装在所述的双目相机支架上实现双目相机的上下转动。皮带架上固定安装有前固定板、后固定板，采摘爪进退电机驱动的螺杆转动连接在前固定板上，采摘爪进退电机固定安装在后固定板上，采摘爪进退电机输出轴通过联轴器与螺杆固定连接，与螺杆运动配合的采摘爪进退螺母副上安装采摘
爪机构。
[0006]在上述方案的基础上，作为优选，采摘爪机构包括固定安装在采摘爪进退螺母副上的套管，套管滑动安装在与皮带机固定连接的导向架上，套管内滑动安装有采摘杆，套管的前端转动安装采摘爪，采摘爪与采摘杆的前端连接，套管的后端固定安装有采摘爪开合电机支架，采摘爪开合电机支架上固定安装采摘爪开合电机，采摘爪开合电机驱动所述的采摘杆在套管内前后运动，采摘杆的前后运动控制采摘爪的开合。
[0007]在上述方案的基础上，作为优选，采摘爪开合电机的输出轴通过联轴器与采摘爪开合螺母副的螺杆固定连接，实现传动，采摘爪开合螺母副的螺母架部分固定连接采摘杆。
[0008]在上述方案的基础上，作为优选，控制采摘爪机构前后运动的套管的前端固定安装3个L形支架，每个L形支架对应转动连接在一个采摘爪背面加强肋的第一连接处，加强肋的第二连接处转动连接在连接块的一端，连接块的另一端转动连接在采摘杆的前端。
[0009]在上述方案的基础上，作为优选，皮带架上安装有皮带，皮带上具有若干个苹果放置区。
[0010]在上述方案的基础上，作为优选，皮带上具有若干个挡板或档柱，相邻两个挡板或档柱之间形成苹果放置区。
[0011]在上述方案的基础上，作为优选，第一臂和底座的转动连接处，第二臂和第一臂的转动连接处以及第二臂皮带架的转动连接处分别通过第一臂旋转电机、第二臂旋转电机、皮带架旋转电机传动。
[0012]苹果采摘方法，
[0013](1)将苹果采摘机移动至苹果树旁，启动系统，系统先自检测，各部件运动至预设定初始位置，使双目相机两摄像头中心位于底座旋转轴线上；
[0014](2)启动双目相机采集苹果树实景，提取红色像素，通过图像去噪、分割、边缘检测处理，形成仅剩苹果的图片，对比系统图像库，确定苹果的成熟度，判定可以采摘的苹果形成可以采摘的苹果的图片，系统计算设定苹果的采摘顺序；
[0015](3)计算第一个采摘苹果相对双目相机的X、Y坐标，启动底座旋转电机，使采摘爪机构的轴线正对苹果即X坐标为0，同时，启动第二臂旋转电机、皮带架旋转电机(13)、第一臂旋转电机，使系统处于最佳稳定状态，控制采摘爪机构前后运动的套管轴线正对苹果即Y坐标为0，使采摘爪机构轴线与第一个采摘苹果成一直线，保证苹果位于采摘爪的预设抓取位置范围，启动双目相机旋转电机，使双目相机正对第一个采摘苹果；
[0016](4)启动采摘爪进退电机，使采摘爪向前运动至第一个采摘苹果位置处，启动采摘爪开合电机，采摘杆拉动采摘爪闭合，抓住第一个采摘苹果。采摘爪进退电机反向转动，驱动采摘爪机构可向后运动，采摘爪将第一个采摘苹果从苹果树上拉下；
[0017](5)采摘爪抓住第一个采摘苹果至皮带架的苹果放置区上方，启动采摘爪开合电机反转，采摘杆推动采摘爪打开，第一个采摘苹果落在皮带架的苹果放置区上；
[0018](6)启动皮带旋转电机，使皮带架的皮带向后转动一个苹果位置，完成第一个苹果的采摘；
[0019](7)完成第一个苹果的采摘后，重复执行3
‑
6。
[0020]在上述方案的基础上，作为优选，当皮带架的皮带上布满苹果后，启动底座旋转电机、第二臂旋转电机、皮带架旋转电机、第一臂旋转电机，使皮带架的皮带后端运动至苹果
收集框上方，启动皮带旋转电机，使皮带架的皮带向后转动，将皮带架的皮带上的苹果依次落入苹果收集框，然后继续按上述工作循环进行苹果的采摘。
[0021]在上述方案的基础上，作为优选，在第一次拍摄图片的范围内完成成熟苹果的采摘后，重新拍摄图片，以查找是否有被前面苹果遮挡住的成熟苹果，如有继续采摘，以保证采摘工作质量，完全完成采摘工作后再进行下一个场景的苹果采摘工作，
[0022]采摘爪采用柔性橡塑材料制造，以减少对苹果的伤害。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]通过双目相机识别各可采摘的成熟苹果，规划采摘顺序，逐一进行苹果采摘。
[0025]通过双目相机图片识本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.苹果采摘机，其特征在于，包括底座（15），底座上转动连接第一臂（11）的一端，第一臂的另一端转动连接第二臂（12）的一端，第二臂的另一端转动连接皮带架（2），皮带架上固定安装双目相机支架，双目相机（4）通过双目相机旋转电机（402）转动安装在所述的双目相机支架（401）上，皮带架上固定安装有前固定板（201）、后固定板（202），采摘爪进退电机（3）驱动的螺杆（9）转动连接在前固定板（201）上，采摘爪进退电机（3）固定安装在后固定板（202）上，与螺杆（9）配合的采摘爪进退螺母副（7）上安装采摘爪机构，螺杆（9）转动时驱动采摘爪进退螺母副（7）前进、后退。2.如权利要求1所述的苹果采摘机，其特征在于，采摘爪机构包括固定安装在采摘爪进退螺母副（7）上的套管（8），套管（8）滑动安装在与皮带机固定连接的导向架（801）上，套管（8）内滑动安装有采摘杆（22），套管（8）的前端转动安装采摘爪（23），采摘爪与采摘杆（22）的前端连接，套管（8）的后端固定安装有采摘爪开合电机支架（802），采摘爪开合电机支架上固定安装采摘爪开合电机（6），采摘爪开合电机（6）驱动所述的采摘杆（22）在套管内前后运动，采摘杆（22）的前后运动控制采摘爪（23）的开合。3.如权利要求2所述的苹果采摘机，其特征在于，采摘爪开合电机（6）的输出轴传动连接采摘爪开合螺母副（5）机构，采摘爪开合螺母副固定连接采摘杆。4.如权利要求3所述的苹果采摘机，其特征在于，套管（8）的前端固定安装3个L形支架（232），每个L形支架（232）对应转动连接在一个采摘爪背面加强肋（231）的第一连接处，加强肋（231）的第二连接处转动连接在连接块（233）的一端，连接块（233）的另一端转动连接在采摘杆（22）的前端。5.如权利要求1所述的苹果采摘机，其特征在于，皮带架（2）上安装有皮带，皮带上具有若干个苹果放置区。6.如权利要求5所述的苹果采摘机，其特征在于，皮带上具有若干个挡板或档柱（203），相邻两个挡板或档柱（203）之间形成苹果放置区。7.如权利要求1所述的苹果采摘机，其特征在于，第一臂（11）和底座（15）的转动连接处，第二臂（12）和第一臂（11）的转动连接处以及第二臂（12）与皮带架（2）的转动连接处分别通过第一臂旋转电机（14）、第二臂旋转电机（10）、皮带架旋转电机（13）传动。8.苹果采摘方...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕建强，吕宸，陈中，王正军，张波，陈奇，戴星莹，贾毕清，曹秋思，王思懿，王俊杰，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：