【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农用机器人，具体为一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统。
技术介绍
1、农用机器人是指专门设计和用于农业领域的自动化机器人系统，这些机器人具备自主导航、感知、决策和执行功能，能够完成农田作业、农产品种植、农业输送和采摘等任务，以提高农业生产的效率和质量；其中，农田作业机器人用于土地准备、耕种、播种、施肥、除草、浇灌等农田作业任务的机器人；农产品种植机器人用于种植作物、灌溉、植物护理和调控的机器人，可以自动完成种植过程中的各种工作；这些农用机器人通常具备自主导航能力，可以通过激光雷达、摄像头、传感器等感知设备获取环境信息，并通过算法和决策系统进行自主决策和执行任务。
2、现有申请公布号为cn111367284a，名称为一种搬运机器人的移动控制方法、系统及相关组件的文件中指出，该移动控制方法应用于搬运机器人内部的控制装置，该移动控制方法包括：当搬运机器人移动至初始目标位置后，根据接收到的定位装置发送的待跟随设备位置，确定与待跟随设备位置对应的跟随位置；根据跟随位置规划跟随路径；按照跟随路径驱动搬运机器人移动至跟随位置；本申请中的搬运机器人可在其内部控制装置的驱动下跟随待跟随设备移动，不需要调度中心对跟随位置进行重新调控，提高响应速度，从而提高搬运机器人的工作效率，但其在对不同规格的货物进行搬运时，容易因夹持面有限而导致抓取掉落的情况，不仅影响工作效率，还对整体搬运工作的顺畅性产生影响。
3、结合上述文件和现有技术，田间产生的秸秆通常会通过使用行走式秸秆打捆机来完成对堆放秸秆的打捆包装处理
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，通过设计抓取机构，整个抓取机构的使用长度可根据不同秸秆垛的长度进行适应性调整，抓取机构上伸缩夹件的伸长量也能够根据综合因素进行适应性调整，使得搬运机器人在进行抓取工作时能够应对各种规格以及不同分布状态下的秸秆垛，避免出现无法抓取的情况，同时也为抓取机构的调整工作提供准确、有效的数据指导，完成对整个搬运机器人的精细化控制，确保该搬运机器人能够适应不同规格或状态下的秸秆垛，体现了整个控制系统设计的灵活性，解决了
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，包括：
4、分区检测模块，将选定的区域划分为若干块状分区，采用搭载摄像头的无人机从上方对各个块状分区内的秸秆垛进行检测，获取秸秆垛的位置、形状以及数量；
5、路径规划模块，在获取到秸秆垛的位置、形状以及数量后，于任一块状分区内对搬运机器人做出路径规划，规划过程采用基于图搜索的算法来进行；
6、抓取调整模块，获取评估参数，提取评估参数中搬运机器人上搭载的抓取机构与秸秆垛接触时产生的最大压力值、空气湿度、秸秆垛的最大直径值，并对提取的数据进行无量纲化处理，搭建数据分析模型，生成综合调整预测值cav，依据评估参数中的秸秆垛的长度和综合调整预测值cav，搭建规则引擎，设定抓取机构上配置双向气缸的预估伸长量与秸秆垛长度的比例为1:10，设定综合调整预测值cav与抓取机构上配置伸缩夹件的伸长量的比例为20:1；
7、位置移动模块，在规划的路径上，搬运机器人完成对前一个秸秆垛的抓取搬运操作后，移动至下一个秸秆垛的位置，继续进行抓取搬运操作，直至搬运机器人移动至路径终点为止。
8、进一步的，使用无人机上搭载的摄像头进行图像拍摄后，对采集到的数据进行图像处理，以提取秸秆垛的位置、形状和数量信息，且图像处理的过程为：对图像数据进行预处理，然后通过颜色过滤识别秸秆垛的轮廓，利用形状匹配法，确定秸秆垛的形状和位置信息，最后计算轮廓的数量，确定秸秆垛的数量。
9、进一步的，采用基于图搜索的算法包括a*算法和dijkstra算法中的任一种。
10、进一步的，对搬运机器人做出路径规划的过程如下：
11、s101、将整个块状分区抽象成一个图，每个秸秆垛作为图中的一个节点，连接两个垛堆的边表示机器人从一个垛堆移动到另一个垛堆的路径；
12、s102、将机器人的起点设置为当前位置，终点设置为任意一个秸秆垛；
13、s103、设定曼哈顿距离作为启发函数，用于评估机器人从当前位置到终点的估计代价；
14、s104、创建优先级队列，用于存储待扩展的节点，同时创建距离字典，用于存储机器人到达每个节点的实际代价；
15、s105、将起点加入优先队列中，并将起点的距离设为0，循环执行以下步骤，直至找到终点或队列为空：从队列中取出代价最小的节点，记为当前节点；当前节点是终点，搜索完成，结束循环；遍历当前节点的所有邻接节点，计算从起点到邻接节点的实际代价；若邻接节点不在距离字典中，或新计算的代价小于字典中保存的代价，则更新距离字典，并将邻接节点加入优先队列；同时，更新邻接节点的父节点为当前节点；
16、s106、搜索完成后，通过反向追溯，从终点节点回溯到起点节点，将经过的节点依次加入路径中。
17、进一步的，抓取调整模块包括信息获取单元、数据分析单元以及执行调整单元，且信息获取单元用于获取评估参数，且评估参数包括抓取机构与秸秆垛接触时产生的最大压力值、空气湿度、秸秆垛的最大直径值以及秸秆垛的长度。
18、进一步的，抓取机构包括两个抓夹和双向气缸；
19、其中，双向气缸用于连接两个平行分布的抓夹，且双向气缸被搬运机器人吊装式装配，抓夹的底端两侧分别配置插夹件和伸缩夹件，抓夹上安装驱动电机带动伸缩夹件旋转，与插夹件配合后，完成对秸秆垛的抓取工作；在插夹件表面均嵌设式安装压力传感器，用于检测抓取机构与秸秆垛接触时产生的最大压力值，伸缩夹件内嵌入式安装气缸，气缸的伸长量决定整个伸缩夹件的使用长度。
20、进一步的，抓取机构与秸秆垛接触时产生最大压力值的获取方式为：通过搬运机器人带动抓取机构上的插夹件与秸秆垛的边缘接触，并使得两个插夹件对秸秆垛进行推动，直至插夹件上的两个压力传感器检测数值保持一致，并达到最大值为止，此时即可到抓取机构与秸秆垛接触时产生的最大压力值。
21、进一步的，秸秆垛最大直径值的获取过程如下：
22、s201、使用摄像头拍摄，获取秸秆垛的图像；
23、s202、对获取秸秆垛的图像进行预处理，且预处理步骤包括图像滤波、颜色空间转换以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：使用无人机上搭载的摄像头进行图像拍摄后，对采集到的数据进行图像处理，以提取秸秆垛的位置、形状和数量信息，且图像处理的过程为：对图像数据进行预处理，然后通过颜色过滤识别秸秆垛的轮廓，利用形状匹配法，确定秸秆垛的形状和位置信息，最后计算轮廓的数量，确定秸秆垛的数量。
3.根据权利要求2所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：采用基于图搜索的算法包括A*算法和Dijkstra算法中的任一种。
4.根据权利要求3所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：对搬运机器人做出路径规划的过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：抓取调整模块包括信息获取单元、数据分析单元以及执行调整单元，且信息获取单元用于获取评估参数，且评估参数包括抓取机构（1）与秸秆垛接触时产生的最大压力值、空气湿度、秸秆垛的最大直径
6.根据权利要求5所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：抓取机构（1）包括两个抓夹（11）和双向气缸（12）；
7.根据权利要求6所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：抓取机构（1）与秸秆垛接触时产生最大压力值的获取方式为：通过搬运机器人带动抓取机构（1）上的插夹件（110）与秸秆垛的边缘接触，并使得两个插夹件（110）对秸秆垛进行推动，直至插夹件（110）上的两个压力传感器检测数值保持一致，并达到最大值为止，此时即可到抓取机构（1）与秸秆垛接触时产生的最大压力值。
8.根据权利要求7所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：秸秆垛最大直径值的获取过程如下：
9.根据权利要求8所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：数据分析单元用于分析计算生成一个综合调整预测值Cav；
...【技术特征摘要】
1.一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：使用无人机上搭载的摄像头进行图像拍摄后，对采集到的数据进行图像处理，以提取秸秆垛的位置、形状和数量信息，且图像处理的过程为：对图像数据进行预处理，然后通过颜色过滤识别秸秆垛的轮廓，利用形状匹配法，确定秸秆垛的形状和位置信息，最后计算轮廓的数量，确定秸秆垛的数量。
3.根据权利要求2所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：采用基于图搜索的算法包括a*算法和dijkstra算法中的任一种。
4.根据权利要求3所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：对搬运机器人做出路径规划的过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种农作物秸秆抓取搬运机器人路径位置控制系统，其特征在于：抓取调整模块包括信息获取单元、数据分析单元以及执行调整单元，且信息获取单元用于获取评估参数，且评估参数包...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘谭睿，
申请(专利权)人：深圳市看飞鸡生态农业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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