【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于葡萄采摘，涉及一种葡萄智慧采摘装置及其采摘方法。
技术介绍
1、葡萄因其良好的种植适应性、较高的经济效益、完善的产业链在浙江、新疆、甘肃、宁夏、河南、山东等地区都有大量种植。葡萄的采摘是生产的重点与难点。传统采摘需要大量人力、物力和时间，效率亦受到天时、通勤等外部因素的影响。当前的生产效率逐渐跟不上不断发展的市场需求。
2、如何更加高效、便捷地采摘已是当前葡萄产业的聚焦点。为此，人们设计了多种多样的葡萄采摘机器人和采摘智能车，并把当前大量智能化、数字化设备应用到农业生产之中，但葡萄农场环境复杂，对图像处理与实时定位提出了更高要求：需要准确定位检测出葡萄位置，并且获取深度信息，使采摘装置获取正确的信息。需要知道自己在农场中的相对位置，让各模块精准对接。
3、如申请号为202211603180.3的中国专利申请，该专利技术公开了葡萄采摘机器人及使用方法，包括底盘，所述底盘的顶部安装有主体。本专利技术通过安装有侧板，工作人员可以根据实际情况的需要在侧板的支撑下控制电机二启动，使电机二带动丝杆转动，使丝杆在旋转动力的作用下利用与导杆的螺纹作用推动c型板和支板向右侧移动，同时c型板和支板会分别带动棉刷和海绵一同向背面移动，使棉刷可以在外力的作用下利用自身弹力对撑板、探头和雷达进行刷洗清洁，同时使海绵可以在外力的作用下擦拭清洁摄像头，从而使该装置可以方便对探头、雷达和摄像头进行清洁。
4、又如专利号为201410159419.1的中国专利，该专利技术公开了一种双臂水果采摘机器人及水果采摘方法
5、上述两个专利技术都介绍了如何通过采摘机器人来采摘葡萄，均为单个采摘设备，且采摘设备识别定位方案也以传统机器视觉为主，这就导致方案效率较低、场景适应性差、葡萄采摘精度较低。主要原因在于缺乏一个完整的系统来实现后续收集葡萄的过程，也就是将所采摘的葡萄转运汇集到一个集中点，这是本专利技术所要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种葡萄智慧采摘装置及其采摘方法，采摘车与转运车协同作业，分工明确，实现采摘与转运的同时进行和高效运转，提升了该系统的工作效率。
2、本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种葡萄智慧采摘装置，包括采摘车和转运车，其特征在于，所述采摘车上设有用于定位自身坐标的激光雷达一和机械臂，机械臂的前端转动连接有固定板，固定板上设有用于识别葡萄空间位置与采摘点位置的深度相机、用于剪断穗梗的采摘剪刀和夹取葡萄的夹具；所述转运车设有能确认自身坐标和确认与采摘车距离的激光雷达二、可储存葡萄并将葡萄传输至收集平台的载物传送带。
3、进一步的，所述采摘车和转运车底部均设有便于移动的履带结构。
4、进一步的，还包括负责协调转运车与采摘车作业的葡萄采摘协作控制系统，葡萄采摘协作控制系统包括采摘车导航模块、转运车导航模块、采摘识别模块、采摘机械臂控制模块，采摘车导航模块与采摘车的激光雷达一连接，转运车导航模块与运转车的激光雷达二连接，采摘车导航模块与转运车导航模块通过无线方式连接，采摘车导航模块与采摘识别模块连接，采摘识别模块与采摘机械臂控制模块连接。
5、进一步的，所述采摘机械臂控制模块包括用于控制机械臂的转向弯曲的机械臂运动模块、能够接收采摘识别模块发送的信息的信息接收模块、用于控制固定的转动的固定板旋转模块、用于控制采摘剪刀运动的剪刀控制模块、用于驱动夹具运动的夹具控制模块。
6、采摘时，信息接收模块接收到采摘识别模块发来的葡萄位置信息，机械臂运动模块驱动机械臂将固定板调节到葡萄附近，固定板转动到最佳采摘角度，方便后续的夹具能轻松夹住葡萄梗，然后驱动夹具向前固定住葡萄梗，接着驱动采摘剪刀向前将穗梗剪断，机械臂运动并将葡萄放在转运车上。
7、进一步的，所述采摘识别模块包括整体识别模块、关键点识别模块和深度读取模块。整体识别模块用于确认整串葡萄大致位置，整体识别模块使用改进的yolo算法目标检测框架，对葡萄的整体空间位置进行识别，关键点识别模块用于确认采摘点的二维坐标，深度读取模块在读取深度点的深度信息后，采摘识别模块结合深度信息与采摘点二维坐标，通过推算获取采摘点的三维坐标，采摘识别模块将信息发送到采摘机械臂控制模块，将固定板上的采摘剪刀和夹具移动到最佳采摘点。
8、进一步的，所述无线方式连接为蓝牙、wifi或zigbee、lora或chirpiot。
9、进一步的，所述机械臂共有至少5轴及以上关节。转动整体机械结构，能够灵活控制机械臂在空间中的移动。
10、一种葡萄智慧采摘方法，其特征在于，包括以下步骤：
11、s1：采摘车行进：在启动时采摘车的激光雷达一将扫描四周环境，获取自身初始位置，并依据环境规划路线，采摘车导航模块驱动采摘车前进、后退或转向；
12、s2：识别工作：采摘车在行进时采摘识别模块一直处于运行，当采摘识别模块识别出葡萄时，采摘车停止，并使用采摘车导航模块发送坐标信息到转运车导航模块，转运车获取采摘车结束时坐标的信息后，转运车导航模块驱动转运车行至采摘车的车后停下，等待下一步指令，采摘车在收到运转车到位信息后继续识别工作；
13、s3：果实采摘：整体识别模块确认存在葡萄后，采摘机械臂控制模块将机械臂抬升，进行精确识别环节，关键点识别模块获取采摘点，通过深度读取模块确定采摘具体空间位置，将空间信息传至采摘机械臂控制模块进行采摘，采摘时夹具将葡萄穗梗夹紧固定，后通过采摘剪刀剪断葡萄穗梗实现采摘动作，在采摘动作完成后，机械臂转动至转运车上，此时松开夹具将葡萄放到载物传送带上；
14、s4：转运工作：通过激光雷达二记录转运车初始位置与行进坐标，当采摘到一定数量的葡萄时，转运车会根据记录坐标信息返回到初始位置，使用载物传送带将葡萄传输至收集平台，而采摘车则会原地等待或是前进到下一处采摘点后发送新坐标，在转运车停至采摘车的车后时重新进行采摘。
15、因为葡萄穗梗体积小且形状为细长状，深度相机直接读取采摘点深度较为困难，因此本专利技术中除了采摘点还包括深度点，深度读取模块在读取深度点的深度信息后，采摘识别模块结合深度信息与采摘点的二维坐标，通过推算获取采摘点的三维坐标，采摘动作更加精确。
16、进一步的，转运本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种葡萄智慧采摘装置，包括采摘车和转运车，其特征在于，所述采摘车上设有用于定位自身坐标的激光雷达一和机械臂，机械臂的前端转动连接有固定板，固定板上设有用于识别葡萄空间位置与采摘点位置的深度相机、用于剪断穗梗的采摘剪刀和夹取葡萄的夹具；所述转运车设有能确认自身坐标和确认与采摘车距离的激光雷达二、可储存葡萄并将葡萄传输至收集平台的载物传送带。
2.根据权利要求1所述的一种葡萄智慧采摘装置，其特征在于，所述采摘车和转运车底部均设有便于移动的履带结构。
3.根据权利要求2所述的一种葡萄智慧采摘装置，其特征在于，还包括负责协调转运车与采摘车作业的葡萄采摘协作控制系统，葡萄采摘协作控制系统包括采摘车导航模块、转运车导航模块、采摘识别模块、采摘机械臂控制模块，采摘车导航模块与采摘车的激光雷达一连接，转运车导航模块与运转车的激光雷达二连接，采摘车导航模块与转运车导航模块通过无线方式连接，采摘车导航模块与采摘识别模块连接，采摘识别模块与采摘机械臂控制模块连接。
4.根据权利要求3所述的一种葡萄智慧采摘装置，其特征在于，所述采摘机械臂控制模块包括用于控制机械臂
5.根据权利要求4所述的一种葡萄智慧采摘装置，其特征在于，所述采摘识别模块包括整体识别模块、关键点识别模块和深度读取模块。
6.根据权利要求5所述的一种葡萄智慧采摘装置，其特征在于，所述无线方式连接为蓝牙、Wifi或ZigBee、LoRa或ChirpIoT。
7.根据权利要求6所述的一种葡萄智慧采摘装置，其特征在于，所述机械臂共有5轴及以上关节。
8.一种葡萄智慧采摘方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种葡萄智慧采摘方法，其特征在于，转运车导航模块包括通过坐标记录可以实现原路返程的转运车返程模块、记录返程时的坐标变动的坐标记录模块、驱动载物传送带运动的卸货模块，坐标记录模块连接卸货模块。
...【技术特征摘要】
1.一种葡萄智慧采摘装置，包括采摘车和转运车，其特征在于，所述采摘车上设有用于定位自身坐标的激光雷达一和机械臂，机械臂的前端转动连接有固定板，固定板上设有用于识别葡萄空间位置与采摘点位置的深度相机、用于剪断穗梗的采摘剪刀和夹取葡萄的夹具；所述转运车设有能确认自身坐标和确认与采摘车距离的激光雷达二、可储存葡萄并将葡萄传输至收集平台的载物传送带。
2.根据权利要求1所述的一种葡萄智慧采摘装置，其特征在于，所述采摘车和转运车底部均设有便于移动的履带结构。
3.根据权利要求2所述的一种葡萄智慧采摘装置，其特征在于，还包括负责协调转运车与采摘车作业的葡萄采摘协作控制系统，葡萄采摘协作控制系统包括采摘车导航模块、转运车导航模块、采摘识别模块、采摘机械臂控制模块，采摘车导航模块与采摘车的激光雷达一连接，转运车导航模块与运转车的激光雷达二连接，采摘车导航模块与转运车导航模块通过无线方式连接，采摘车导航模块与采摘识别模块连接，采摘识别模块与采摘机械臂控制模块连接。
4.根据权利要求3所述的一种葡...
【专利技术属性】
技术研发人员：卜琰，潘青仙，王建华，徐子辉，邵斌，吴子炜，任俊豪，
申请(专利权)人：杭州自动化技术研究院传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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