【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业机器人领域，具体涉及一种基于视觉识别的棉花选择性采收机器人及采收方法，实现棉花选择性智能采收及自动脱籽作业。
技术介绍
1、
2、经文献检索发现，中国专利技术专利“一种基于胶棒滚筒棉花采摘头的棉花采收方法”，公布号cn113439544a，提出了一种滚筒式采收方法。采棉机前进时，利用导棉板扶导棉株进入到采摘室，通过滚筒上高速旋转的胶棒对棉株进行抽打，将棉花从棉株上脱离，利用高速旋转产生的离心力将棉花抛向风道，由负风压将抛离的棉花输送到集棉箱。该方法不能实现棉花的选择性采收，且在滚筒上的胶棒对棉株抽打，会对棉株和未开苞的棉铃造成损伤，影响到整体的产量，被抽打铃壳和棉花掺杂会影响到采摘质量，且未涉及到棉花棉籽处理的相关论述。
3、综上，针对季风多雨地区棉花地块分散、人工采收成本高、劳动强度大、机械化水平低经济型差、一次性统收商品棉花质量差、产量低等问题，急需专利技术一种基于视觉识别的棉花选择性采收机器人及采收方法，依据棉花花苞开花成熟度状况，实现棉花的及时采收、保障棉花产量、降低含杂率、提高棉花品质具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术目的是为解决上述棉花采收技术的不足，提供一种基于视觉识别的棉花选择性采收机器人及采收方法，实现棉花选择性智能采收及自动脱籽作业。
2、为实现上述目的，本专利技术提出了一种基于视觉识别的棉花选择性采收机器人，其特征在于：
3、机架，所述机架作为其余装置安装的基体；
4、自走
5、机械臂机构，所述的机械臂机构安装在机架的中间，可被驱动实现水平面、垂直面的移动和水平面的旋转；
6、采收末端执行器，所述的采收末端执行器安装在所述的机械臂机构上，用于实现行间的棉花采收作业；
7、感知装置，所述的感知装置安装在所述的机械臂机构上，用于检测棉花的位置分布；
8、棉籽脱离与集箱装置，所述的棉籽脱离与集箱装置固定在机架的后方，用于将采收下的棉花进行脱籽和收集；
9、拨禾装置，所述的拨禾装置安装在机架的前方和侧面，用于机器前进时减少枝条的阻力和作业时给采收末端执行器留下足够的空间，减少来自枝条的干扰。
10、所述采收末端执行器，包括：
11、转接装置，所述转接装置后方和机械臂机构进行连接，实现所述采收末端执行器进行空间中的运动和采收姿态的调整，转接装置的下侧通过管道和棉籽脱离与集箱装置连接，用于运输采收到的棉花；
12、张紧装置，所述张紧装置包括安装机架、固定螺母、张紧螺栓、张紧固定件、张紧移动件、固定环，所述张紧装置安装在转接通道前侧，用于调整采收装置的张紧程度；
13、采收装置，所述采收装置安装在张紧装置的内部，由四个采收单元组成，采收单元两两对置安放，所述采收单元由同步带、扯棉针、驱动轮和从动轮组成，所述扯棉针固定在同步带上，用于勾扯棉花纤维实现棉朵的采摘作业，所述同步带和驱动轮、从动轮啮合，实现采摘后棉朵的运输工作，所述驱动轮安装在张紧装置的后侧，所述从动轮安装在张紧装置的前侧；
14、脱棉装置，所述脱棉装置安装在张紧装置的内侧、采收装置的后侧，用于将采收装置上的棉花纤维从扯棉针上脱离下来；
15、动力传输装置，所述动力传输装置包括锥齿轮、末端电机，所述的锥齿轮通过锥齿轮安装架固定在张紧装置的后侧和驱动轮连接，所述的末端电机通过固定支架安装在张紧装置的后侧，用来为采收末端执行器提供动力。
16、所述棉籽脱离与集箱装置，包括：
17、风机，所述风机通过固定支架固定在收集箱的侧面，为收集箱提供负压能力，为输送棉花提供动力；
18、入棉口，所述入棉口固定在收集箱的前侧，入棉口通过管道和采收末端执行器的转接装置连接，用来运输棉花；
19、送棉风道，所述送棉风道一端固定在收集箱内部前侧和入棉口连通，一端固定在收集箱内部侧面和风机连通，用于将收集到的棉花输送到脱籽装置附近；
20、脱籽装置，所述脱籽装置包括两个脱籽辊，所述脱籽辊固定在收集箱内部送棉风道后侧隔板的上侧，用于将收集后棉花进行脱籽处理，脱籽后的棉花纤维会进入收集箱的棉箱部分，棉籽会留在籽箱部分；
21、驱动装置，所述驱动装置包括一对啮合的齿轮和驱动电机，所述齿轮固定在收集箱外部和脱籽装置连接，用于使脱籽辊保持等速反向旋转，所述驱动电机通过固定支架固定在收集箱外部和脱籽辊连接，用于为脱籽装置提供动力；
22、翻板装置，所述翻板装置固定在收集箱内部籽箱空间下侧，当棉籽积累到一定程度时，会压迫翻板装置翻转，用于将处于籽箱空间的棉籽收集出来。
23、所述机械臂机构，包括：
24、升降平台，所述升降平台固定在旋转电机上，用于提供垂直面移动的基体；
25、移动平台，所述的移动平台固定在升降平台上，用于实现在垂直面的升降；
26、伸缩臂，所述伸缩臂固定在移动平台上，用于实现水平面的伸缩；
27、移动电机，所述移动电机固定在升降平台，用于为移动平台和伸缩臂提供动力；
28、旋转电机，所述的旋转电机固定在机架中间和升降平台连接，用于为机械臂机构的竖直面旋转提供动力。
29、所述拨禾装置，包括：
30、前拨禾装置，所述前拨禾装置固定在机架的前方，呈三角状，用于机器前进的时候拨开交杂的枝条减小前进的阻力；
31、侧拨禾装置，所述侧拨禾装置固定在机架的侧面，用于挡住来自侧面的枝条，为采收末端执行器的作业留下足够的空间，减少干扰。
32、所述感知装置包括：
33、感知装置支架，所述感知装置支架固定在机械臂机构的移动平台上，用于定位深度相机的安装位置；
34、深度相机，所述深度相机固定在感知装置支架上，用于检测棉花的空间位置。
35、本专利技术还提出了一种基于视觉识别的棉花选择性收获机器人的采收方法，包括如下步骤：
36、（步骤一）行间扫描定位：所述的拨禾装置拨开前方和侧面交杂的枝条，所述的自走装置驱动采收机在种植行间行走，所述的感知装置利用深度相机获取种植行上棉花的深度信息和图像信息，识别并定位开苞棉花的空间坐标和花苞朝向信息；
37、（步骤二）采摘臂运动：根据得到的种植行上的棉花的空间坐标和朝向信息，规划采收末端执行器的运动轨迹，控制采收机机械臂机构运动，带动采收末端执行器运动至采收点；
38、（步骤三）采收作业：当采收末端执行器运动至采收点后，采收末端执行器开始作业，采下的棉花会在脱棉装置的作用下从采收装置上脱离，脱离后的棉花会在风机作用下，通过转接装置输送到棉籽脱离与集箱装置；
39、（步骤四）脱籽集箱：采收后的棉花会在送棉风道的作用下靠近脱籽装置，在脱籽装置的作用下，棉籽和棉花纤维会逐渐分离，棉籽会掉入籽箱，脱籽后的棉花纤维会进入棉箱。...
【技术保护点】
1.一种基于视觉识别的棉花选择性收获机器人，其特征在于：包括机架（1）、自走装置（2）、采收末端执行器（3）、机械臂机构（4）、棉籽脱离与集箱装置（5）、感知装置（6）、拨禾装置（7）；
2.根据权利要求1所述的基于视觉识别的棉花选择性收获机器人，其特征在于：所述的采收末端执行器（3），包括安装机架（301）、采收装置（302）、脱棉装置（303）、张紧装置（304）、动力传输装置（305）和转接装置（306）；
3.根据权利要求1所述的基于视觉识别的棉花选择性收获机器人，其特征在于：所述的棉籽脱离与集箱装置（5），包括脱籽装置（501）、驱动装置（502）、风机（503）、收集箱（504）、送棉风道（505）、入棉口（506）、翻板装置（507）；
4.根据权利要求1所述的基于视觉识别的棉花选择性收获机器人，其特征在于：所述的机械臂机构（4），包括移动平台（405）、移动电机（402）、旋转电机（403）、伸缩臂（404）、升降平台（401），所述的旋转电机（403）固定在机架（1）的上方，用于为升降平台（401）的旋转提供动力；
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