一种果实采摘机器人的控制器制造技术

一种果实采摘机器人的控制器，该控制器包括：图像采集单元，用于采集待采摘区域的图像信息；次处理单元，根据所述图像信息找出疑似果实区域，并对疑似果实区域进行标记处理和特征提取处理，以此识别有无果实，并使用预设的静态定位算法计算果实的位置坐标信息发送至主处理单元；主处理单元，接收所述位置坐标信息，通过预设在主处理单元的轨迹规划算法将所述位置坐标信息转化为对果实采摘机器人机械臂的控制信息，将所述控制信息发送至机器人的机械臂，使机器人完成采摘动作。本发明专利技术的果实采摘机器人的控制器作为嵌入式系统，具有功耗低，集成度高，便携性好等优点，完全能够取代传统ＰＣ系统，实现农业机器人在非结构化环境下的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种农业收获机器人的控制器，具体是涉及一种在温 室环境下果实釆摘机器人的控制器，属于自动化以及机器人领域。
技术介绍
采摘机器人是21世纪精准农业的重要装备之一，是未来智能农 业机械的发展方向。移动式釆摘机器人由机械手、末端执行器、移动 机构、机器视觉系统以及控制系统等构成。机械手的结构形式和自由 度直接影响采摘机器人智能控制的复杂性、作业的灵活性和精度。移 动机构的自主导航和机器视觉系统解决釆摘机器人的自主行走和目 标定位，是整个机器人系统的核心和关键。日本在农业机器人研究方 面走在世界的前列，目前已成功研制了西瓜釆摘机器人，橙子采摘机 器人，嫁接机器人等。美国最新研究了太阳能除草机器人，此外，我 国在农业机器人的研究也有一定的进展，上海交通大学机器人研究所 已完成了智能化联合收割机，蔬菜工厂化育苗流水线样机的研制，浙 江大学应一斌教授研究了水果自动分级机器人等。然而，目前几乎所有农业机器人的控制系统都是通过PC来实现， 这就存在成本过高，传统的PC控制系统通用性差，可扩展性不高， 并且其存在功耗高，体积大，不便携等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种果实采摘机器人的控制器，以解决 上述缺陷。为实现上述目的，本专利技术的技术方案釆用 一种果实釆摘机器人的 控制器，该控制器包括图像釆集单元，用于釆集待釆摘区域的图像信息；次处理单元，根据所述图像信息找出疑似果实区域，并对疑似果 实区域进行标记处理和特征提取处理，以此识别有无果实，并使用预 设的静态定位算法计算果实的位置坐标信息发送至主处理单元；主处理单元，接收所述位置坐标信息，通过预设在主处理单元的 轨迹规划算法将所述位置坐标信息转化为对果实釆摘机器人机械臂 的控制信息，将所述控制信息发送至机器人的机械臂，使机器人完成 釆摘动作。其中，所述主控制单元通过CAN总线将所述控制信息发送至机器人的机械臂。其中，所述次处理单元釆用TMS320DM642处理器，所述主处理 单元采用S3C2410A处理器，所述TMS320DM642处理器通过HPI 接口与所述S3C2410A处理器进行通信。其中，所述次处理单元通过计算像素找出疑似果实区域。其中，所述图像釆集单元包括两路摄像头，用于两路釆集图像信息。一种果实釆摘机器人的控制方法，该方法包括以下步骤-.51、 图像釆集单元釆集待釆摘区域的图像信息；52、 根据釆集的所述图像信息找出疑似果实区域；53、 通过对所述疑似果实区域进行标记处理和特征提取处理，以 此识别有无果实，若发现果实，则使用预设的静态定位算法计算果实的位置坐标信自 若未发现果实，继续进行步骤S2;54、 使用预设的轨迹规划算法将所述位置坐标信息转化为对果实 釆摘机器人机械臂的控制信息；55、 将所述控制信息发送至机器人的机械臂，使机器人完成釆摘 动作。其中，所述步骤S5是通过CAN总线将所述控制信息发送至机器人的机械臂。其中，釆用TMS320DM642处理器完成所述步骤S2和步骤S3, 釆用S3C2410A处理器完成所述步骤S4和步骤S5 ，所述 TMS320DM642处理器通过HPI接口与所述S3C2410A处理器进行通 信。其中，所述步骤S2是通过计算像素找出疑似果实区域。 其中，所述步骤S1通过两路摄像头两路釆集图像信息。 本专利技术的果实釆摘机器人的控制器作为嵌入式系统，具有功耗 低，集成度高，便携性好等优点，完全能够取代传统PC系统，实现 农业机器人在非结构化环境下的应用。本专利技术包含了 TMS320DM642 和S3C2410A两个处理器，其中.，TMS320DM642负责大数据量的图 像处理运算，S3C2410A负责控制末端执行器，两个处理器通过HPI 接口进行通信。本系统充分发挥了 TMS320DM642快速处理海量数据 的能力和S3C2410A方便的控制能力，运算和控制可以同时进行，极 大的提高了效率。另一方面，本系统有很强的可扩展性，只要对算法 稍加改动就可以应用到许多相关的农业机器人中。附图说明图l是本专利技术果实釆摘机器人的控制器结构示意图； 图2是本专利技术果实釆摘机器人的控制器实施例结构示意图； 图3是本专利技术果实釆摘机器人的控制器次处理单元的程序结构示 意图4是本专利技术果实采摘机器人的控制器主控制单元的程序结构示 意图。图中3、主处理单元；4、次处理单元；5、图像釆集单元；6、 图像釆集单元；7、解码单元；8、 CAN总线。具体实施例方式6以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。 本专利技术的控制器适用于各种水果，蔬菜釆摘用机器人，下面以黄 瓜釆摘机器人进行举例说明。如图1所示，次处理单元4选用高性能32位定点DSP TMS320DM642, DM642运算功能强大，其建立在第二代高性能超常 指令字结构上，可以并行处理8条指令，非常适用于数字图像处理。 在本硬件设计中，其工作主频选择为600MHz，根据项目的需要，硬 件系统除了扩展必须的存储器部分以及视频釆集与播放部分外，主要 扩展了多路数字I/O和多路异步串口以及网络接口功能，方便与外部 导航小车以及机械臂控制器的相互通信。如图2所示，DM642通过64位的EMIF (External Memory Interface)接口扩展外部存储器部分。在本系统中，外扩了 32MBytes 的SDRAM (型号为Micron公司的MT48LC4M32B2,共计2片)， 用于存放程序运行时用户的代码以及釆集的图像数据。还外扩了 一片 4M Bytes的FLASH(型号为AMD公司的Am29LV033C,共计1片)， 用于存放bootloader以及用户的应用程序。在脱离仿真的情形下，系 统上电启动后，会自动将FLASH中的代码和数据加载到SDRAM中。 SDRAM的数据宽度为64位，FLASH的数据宽度为8位，分别对应 于DM642的用于外部扩展的CEO和CE1空间。另外，DM642还通 过EMIF接口扩展了 UART (Universal Asynchronous Receiver)和 CPLD ( Complex Programmable Logic Device )(型号为Xilinx公司的 XC9572XL，共计l片)。其中，UART用来扩展了两路RS232串口， 一路用于与导航小车的通信，另外一路用于与机械臂控制器的通信。 CPLD用来实现FLASH和UART的粘合逻辑及外扩的数字I/O。这 两部分的寄存器也被映射到了 CE1空间。为了完成双目识别所需的两路视频图像的釆集，本系统设计了两 路模拟视频输入，分别为图像釆集单元5和图像釆集单元6。系统将7两路图像釆集单元釆集得到的模拟视频信号通过解码单元7 (解码单元釆用TI公司的TVP5150解码芯片，共计2片)按ITU-BT.656格 式转化为8位的数字视频流，分别发送到DM642的VP2 口的A， B 两路通道中。图像的行同步，场同步信号均内嵌在视频数据流的EAV 和SAV时基信号中，视频口只需视频釆样时钟和采样使能信号即可。 DM642可以通过编程实现数字视频图像的几帧连续采集。当有一帧 图像正在处理的时候，其它剩余的缓冲区还可以实现循环釆集，从而 解决了恒速的视频釆集与变速的图像处理之间的矛盾。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种果实采摘机器人的控制器，其特征在于，该控制器包括：　　　　图像采集单元，用于采集待采摘区域的图像信息；　　　　次处理单元，根据所述图像信息找出疑似果实区域，并对疑似果实区域进行标记处理和特征提取处理，以此识别有无果实，并使用预设的静态定位算法计算果实的位置坐标信息发送至主处理单元；　　　　主处理单元，接收所述位置坐标信息，通过预设在主处理单元的轨迹规划算法将所述位置坐标信息转化为对果实采摘机器人机械臂的控制信息，将所述控制信息发送至机器人的机械臂，使机器人完成采摘动作。

【技术特征摘要】
1、一种果实采摘机器人的控制器，其特征在于，该控制器包括图像采集单元，用于采集待采摘区域的图像信息；次处理单元，根据所述图像信息找出疑似果实区域，并对疑似果实区域进行标记处理和特征提取处理，以此识别有无果实，并使用预设的静态定位算法计算果实的位置坐标信息发送至主处理单元；主处理单元，接收所述位置坐标信息，通过预设在主处理单元的轨迹规划算法将所述位置坐标信息转化为对果实采摘机器人机械臂的控制信息，将所述控制信息发送至机器人的机械臂，使机器人完成采摘动作。2、 如权利要求l所述的果实釆摘机器人的控制器，其特征在于，所述主控制单元通过CAN总线将所述控制信息发送至机器人的机械臂。3、 如权利要求2所述的果实釆摘机器人的控制器，其特征在于，所述次处理单元釆用TMS320DM642处理器，所述主处理单元采用S3C2410A处理器，所述TMS320DM642处理器通过HPI接口与所述S3C2410A处理器进行通信。4、 如权利要求l所述的果实釆摘机器人的控制器，其特征在于，所述次处理单元通过计算像素找出疑似果实区域。5、 如权利要求l所述的果实釆摘机器人的控制器，其特征在于，所述图像釆集单元包括两路摄像头，用于两路釆集图像信息。6、 一种果实采摘机器人的控制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王库，侯茗耀，党帅，史小磊，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]