【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业智能装备，具体是指一种茄果类蔬菜抹杈机器人及抹杈方法。
技术介绍
1、茄果类蔬菜是世界上种植最为广泛的蔬菜之一，抹杈是茄果类蔬菜种植管理的重要环节。科学抹杈可以减少植株体内养分消耗，促进茄果类蔬菜坐果和果实的膨大，提高茄果类蔬菜产量。
2、但目前茄果类蔬菜抹杈仍以人工为主，整个种植期内需多次重复抹杈，劳动强度大，效率低，同时易引起植株病毒感染，危害茄果类蔬菜植株生长。因此，急需一种茄果类蔬菜抹杈机器人，能够替代人工劳动，避免植株病毒感染，实现对茄果类蔬菜杈枝的全自动抹除。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的不足，提供一种茄果类蔬菜抹杈机器人及抹杈方法，通过对茄果类蔬菜杈枝的长度识别、抹杈点定位、机械臂抹除和对靶消毒，来替代人工劳动，减少植株病毒感染，实现对茄果类蔬菜杈枝的全自动抹除，提高抹杈效率。
2、本专利技术是通过如下技术方案实现的，提供一种茄果类蔬菜抹杈机器人，包括履带式移动底盘、升降平台、机械臂、末端执行器、消毒装置和深度相机，所述升降平台固接在履带式移动底盘上，机械臂、深度相机固接在升降平台上，末端执行器固接在机械臂的末端，所述末端执行器包括连接件以及固接在连接件上的刀片和直角激光传感器，所述消毒装置包括固接在连接件上的消毒喷头。本方案中履带式移动底盘带动整机行走，通过升降平台和相机支架可以满足不同高度的茄果类蔬菜抹杈需求；通过深度相机对茄果类蔬菜杈枝进行长度识别和抹杈点定位，确定入刀位置，由机械臂带动末端执行器按规定的抹
3、作为优化，所述消毒装置还包括水箱和水泵，所述水泵出口通过水管与消毒喷头连通。本方案中的水泵将消毒液泵入消毒喷头。
4、作为优化，所述直角激光传感器安装在刀片的刀刃前方，消毒喷头安装在刀片的刀背后方。所述直角激光传感器的安装中心在刀片刀刃前，用于检测刀片是否接近茄果类蔬菜杈枝，所述消毒喷头安装在刀背后，用于在一次抹杈结束后及时为刀片和抹杈部位进行消毒处理。
5、作为优化，所述履带式移动底盘上装有控制升降平台升降的控制按钮。通过控制按钮控制升降平台升降来进行高度调节。
6、作为优化，所述刀片插入所述连接件，连接件上装有紧固至刀片侧面的刀片固定螺丝。同时连接件侧面留有刀片更换孔，可通过该孔调节刀片固定螺丝，实现刀片的更换和固定。
7、作为优化，所述深度相机对茄果类蔬菜杈枝进行长度识别并定位抹杈点，同时判断茄果类蔬菜杈枝、茄果类蔬菜主枝与茄果类蔬菜侧枝的相对位置，确定刀片的入刀位置和刀片朝向。
8、作为优化，所述深度相机通过相机支架安装在升降平台上。本方案中的相机支架用来支撑深度相机，便于深度相机的上下和角度调节。
9、一种茄果类蔬菜抹杈方法，包括如下步骤：
10、s1：根据目标工作范围，调节升降平台和深度相机的高度和角度，履带式移动底盘开始前进；
11、s2：通过深度相机对茄果类蔬菜杈枝长度进行识别，当检测到目标长度的杈枝时，履带式移动底盘停止前进，定位茄果类蔬菜杈枝主干的上、下两端点及抹杈点，确定入刀位置；
12、s3：由机械臂带动末端执行器到入刀位置，之后刀片沿连线向下运动至与抹杈点水平，刀刃向杈枝侧旋转到与连线垂直；
13、s4：使用直角激光传感器检测刀片已接近茄果类蔬菜杈枝，否则使刀片沿垂直于两端点连线方向靠近茄果类蔬菜杈枝，进入抹杈位置；
14、s5：由机械臂带动末端执行器进行抹杈，刀片快速作旋切运动，向茄果类蔬菜杈枝方向运动10mm，之后向斜上方运动，同时刀片向外远离茄果类蔬菜植株，到达收刀位置，从而将茄果类蔬菜杈枝抹除，同时避免损伤其他枝叶；
15、s6：消毒装置的水泵工作，消毒喷头持续喷药1秒，给刀片和抹杈部位消毒，结束后机械臂回归初始位置，履带式移动底盘继续前进进行下一次抹杈。
16、作为优化，s2中茄果类蔬菜杈枝长度识别及抹杈点定位的方法为：通过maskrcnn算法对茄果类蔬菜杈枝进行识别和分割，经处理得到杈枝主干上、下两端点位置，并测量深度，计算得到杈枝长度；判断测量杈枝长度是否达到目标杈枝的长度，对符合长度的杈枝定位其抹杈点，认为在杈枝主干中位线上并且距离下端点10mm-30mm处为抹杈点。
17、作为优化，s3中确定入刀位置和刀片朝向的方法为：入刀位置在茄果类蔬菜杈枝与茄果类蔬菜主枝之间，距离茄果类蔬菜杈枝主干上端点10mm且水平方向上与其相平，刀片朝向平行于上、下两端点连线，刀刃向上。
18、本专利技术的有益效果为：
19、1、本专利技术通过对茄果类蔬菜杈枝的长度识别、抹杈点定位、机械臂抹除和对靶消毒，来替代人工劳动，避免植株病毒感染，实现对茄果类蔬菜杈枝的全自动抹除，提高抹杈效率。
20、2、本专利技术整体体积小，采用履带式移动底盘，可以适应不同场景下的茄果类蔬菜的抹杈作业。
21、3、本专利技术可以通过履带式移动底盘上的控制按钮调节升降平台高度，通过相机支架调节深度相机的高度和角度，以满足不同高度的茄果类蔬菜抹杈需求。
22、4、本专利技术能够准确识别茄果类蔬菜的杈枝，并对其进行长度计算和精确定位，判断是否达到适宜抹杈的长度，进行科学有效的抹杈。
23、5、本专利技术的末端执行器设计简单，无需额外电机驱动，加长加细设计有效避免工作时末端执行器与茄果类蔬菜植株的接触，防止损伤。
24、6、本专利技术的消毒装置能够在一次抹杈结束后及时为刀片和抹杈部位进行消毒处理，有效避免茄果类蔬菜植株的病毒感染。
25、7、本专利技术提供的抹杈方法及规定的刀片抹杈路径能够在确保将目标杈枝抹除的条件下，有效避免对植株造成损伤。
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1.一种茄果类蔬菜抹杈机器人，其特征在于：包括履带式移动底盘（1）、升降平台（3）、机械臂（4）、末端执行器（5）、消毒装置（11）和深度相机（8），所述升降平台（3）固接在履带式移动底盘（1）上，机械臂（4）、深度相机（8）固接在升降平台（3）上，末端执行器（5）固接在机械臂（4）的末端，所述末端执行器（5）包括连接件（17）以及固接在连接件（17）上的刀片（13）和直角激光传感器（14），所述消毒装置（11）包括固接在连接件（17）上的消毒喷头（15）。
2.根据权利要求1所述的一种茄果类蔬菜抹杈机器人，其特征在于：所述消毒装置（11）还包括水箱（10）和水泵（12），所述水泵（12）出口通过水管（7）与消毒喷头（15）连通。
3.根据权利要求1所述的一种茄果类蔬菜抹杈机器人，其特征在于：所述直角激光传感器（14）安装在刀片（13）的刀刃前方，消毒喷头（15）安装在刀片（13）的刀背后方。
4.根据权利要求1所述的一种茄果类蔬菜抹杈机器人，其特征在于：所述履带式移动底盘（1）上装有控制升降平台（3）升降的控制按钮（2）。
5.根
6.根据权利要求1所述的一种茄果类蔬菜抹杈机器人，其特征在于：所述深度相机（8）对茄果类蔬菜杈枝（19）进行长度识别并定位抹杈点（25），同时判断茄果类蔬菜杈枝（19）、茄果类蔬菜主枝（18）与茄果类蔬菜侧枝（20）的相对位置，确定刀片（13）的入刀位置和刀片朝向。
7.根据权利要求1所述的一种茄果类蔬菜抹杈机器人，其特征在于：所述深度相机（8）通过相机支架（9）安装在升降平台（3）上。
8.一种使用权利要求1-7任一项所述机器人进行的茄果类蔬菜抹杈方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的茄果类蔬菜抹杈方法，其特征在于，S2中茄果类蔬菜杈枝长度识别及抹杈点定位的方法为：通过MaskRCNN算法对茄果类蔬菜杈枝进行识别和分割，经处理得到杈枝主干上、下两端点位置，并测量深度，计算得到杈枝长度；判断测量杈枝长度是否达到目标杈枝的长度，对符合长度的杈枝定位其抹杈点，认为在杈枝主干中位线上并且距离下端点10mm-30mm处为抹杈点。
10.根据权利要求8所述的茄果类蔬菜抹杈方法，其特征在于，S3中确定入刀位置和刀片朝向的方法为：入刀位置在茄果类蔬菜杈枝与茄果类蔬菜主枝（18）之间，距离茄果类蔬菜杈枝主干上端点10mm且水平方向上与其相平，刀片朝向平行于上、下两端点连线，刀刃向上。
...【技术特征摘要】
1.一种茄果类蔬菜抹杈机器人，其特征在于：包括履带式移动底盘（1）、升降平台（3）、机械臂（4）、末端执行器（5）、消毒装置（11）和深度相机（8），所述升降平台（3）固接在履带式移动底盘（1）上，机械臂（4）、深度相机（8）固接在升降平台（3）上，末端执行器（5）固接在机械臂（4）的末端，所述末端执行器（5）包括连接件（17）以及固接在连接件（17）上的刀片（13）和直角激光传感器（14），所述消毒装置（11）包括固接在连接件（17）上的消毒喷头（15）。
2.根据权利要求1所述的一种茄果类蔬菜抹杈机器人，其特征在于：所述消毒装置（11）还包括水箱（10）和水泵（12），所述水泵（12）出口通过水管（7）与消毒喷头（15）连通。
3.根据权利要求1所述的一种茄果类蔬菜抹杈机器人，其特征在于：所述直角激光传感器（14）安装在刀片（13）的刀刃前方，消毒喷头（15）安装在刀片（13）的刀背后方。
4.根据权利要求1所述的一种茄果类蔬菜抹杈机器人，其特征在于：所述履带式移动底盘（1）上装有控制升降平台（3）升降的控制按钮（2）。
5.根据权利要求1所述的一种茄果类蔬菜抹杈机器人，其特征在于：所述刀片（13）插入所述连接件（17），连接件（17）上装有紧固至刀片（13）侧面的刀片固定螺丝。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：李天华，李文显，施国英，张思琦，邱凱，刘亚波，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：
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