智能辨识采摘机器人及采摘方法技术

本发明专利技术提出了一种智能辨识采摘机器人及采摘方法，解决了高空采摘板栗果实的问题。一种智能辨识采摘机器人，包括下位机和上位机；所述下位机包括：四轮智能移动平台10、第一控制柜7、图像采集模块、板栗采摘模块、集果箱3、称重模块4、无线视频传输模块、电源9和GPS定位模块44；所述上位机包括PC机39、无线视频接收模块36、数据采集卡37、第二主控模块38、第二控制柜35、接收机天线34、视频传输线。本发明专利技术提高了板栗采摘劳动生产率、降低了农民的劳动强度和采摘成本，保证了板栗及时采收和板栗的质量，对于促进农村经济发展，提高我国农业的现代化、智能化、加快农业科学进步具有不可估量的意义。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了一种，解决了高空采摘板栗果实的问题。一种智能辨识采摘机器人，包括下位机和上位机；所述下位机包括：四轮智能移动平台10、第一控制柜7、图像采集模块、板栗采摘模块、集果箱3、称重模块4、无线视频传输模块、电源9和GPS定位模块44；所述上位机包括PC机39、无线视频接收模块36、数据采集卡37、第二主控模块38、第二控制柜35、接收机天线34、视频传输线。本专利技术提高了板栗采摘劳动生产率、降低了农民的劳动强度和采摘成本，保证了板栗及时采收和板栗的质量，对于促进农村经济发展，提高我国农业的现代化、智能化、加快农业科学进步具有不可估量的意义。【专利说明】
本专利技术涉及机械领域，特别涉及一种果实采摘机器人，还涉及一种果实采摘方法。
技术介绍
板栗是壳斗科栗属的一种，原产我国，是一种重要的干果，富含糖、淀粉、蛋白质和多种矿物元素，食用方式多样。我国板栗的产量和品质，居世界首位。板栗的采摘是劳动密集型作业，目前普遍采摘方法是:用竹竿或者木棍对准板栗及其所连树枝进行敲打，是板栗从所连树枝上脱落下来，采摘人员将脱落的板栗进行收集起来。这种采摘方法需要耗费大量的人力和财力，使板栗生产成本上升；同时从树上脱落的板栗遭受到竹竿活木棍的打击及跌落到地上的撞击，外观及果肉受到破坏，存储时极易腐烂，造成农民不必要的损失；另外，板栗外壳带刺，从高空脱落时极易伤害到操作人员。由于板栗生长的复杂性和农田环境的非结构化等特点，目前市场上尚未出现商品化的板栗采摘系统。
技术实现思路
本专利技术提出一种，解决了高空采摘板栗果实的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的:一种智能辨识采摘机器人，包括下位机和上位机；所述下位机包括:四轮智能移动平台10、第一控制柜7、图像采集模块、板栗采摘模块、集果箱3、称重模块4、无线视频传输模块、电源9和GPS定位模块44 ；所述上位机包括PC机39、无线视频接收模块36、数据采集卡37、第二主控模块38、第二控制柜35、接收机天线34、视频传输线；无线视频接收模块36通过AV线与第二主控模块38连接，第二主控模块38通过视频传输线与数据采集卡37连接，数据采集卡37通过插接方式与PC机39连接,接收机天线34通过屏蔽电缆与无线视频接收模块36连接；所述接收机天线34通过螺母固定在第二控制柜35上方；所述四轮智能移动平台10包括驱动轮总成16、平台车架15和四轮智能移动平台驱动模块45，驱动轮总成16与平台车架15之间采用螺栓连接；所述集果箱3位于四轮智能移动平台10中间位置，处于三维滑台机械臂前方；第一控制柜7内部垂直方向`上设置多个隔断，其底部安装电源9，所述四轮智能移动平台驱动模块45固定在第一控制柜7内部且位于所述电源9的上一层；所述图像采集模块包括两台短枪摄像机6和接线端子；短枪摄像机6采用两自由度云台支撑，通过螺栓螺母固定在四轮智能移动平台10中间位置，接线端子通过BNC双绞线5与图像处理模块40连接；所述图像处理模块40通过螺栓固定在第一控制柜7上层，通过接线端子与电源9及第一主控模块41连接，通过AV转接头与无线视频发射模块42连接，通过串口线与第一主控模块41连接；所述第一主控模块41通过螺栓固定在第一控制柜7上层，通过接线端子与图像处理模块40、无线视频发射模块42、板栗采摘模块驱动器43和电源9连接；所述无线视频传输模块包括无线视频发射模块42、无线视频接收模块36、发射机天线8，接收机天线34 ;无线视频发射模块42通过接线端子和图像采集模块连接并安装在第一控制柜7内上层，无线视频接收模块36通过接线端子和第二主控模块38连接，发射机天线8和接收机天线34分别与无线视频发射模块42和无线视频接收模块36通过屏蔽电缆连接，发射机天线8通过螺母固定在四轮智能移动平台10后侧；所述称重模块4包括第一压力传感器，通过屏蔽电缆与第一主控模块41连接，并通过螺栓螺母固定在集果箱3和平台车架15之间；所述GPS定位模块44通过螺栓螺母固定在第一控制柜7的下层，包括差分GPS模块，通过屏蔽电缆与第一主控模块41连接；所述板栗采摘模块通过螺栓固定在四轮智能移动平台10的前侧，包括三维滑台机械臂2和板栗采摘机械手I ;所述三维滑台机械臂2包括步进电机25，联轴器26，滚珠导轨27，滚珠丝杠28，滑块29，挡块30，底座31，连杆32 ;步进电机25通过联轴器26和滚珠丝杠28连接，滚珠丝杠28上套有滑块30，滚珠丝 杠28两端和挡块30连接，挡块30通过螺栓固定在底座31上，底座31通过螺栓固定在四轮智能移动平台10的前侧；板栗采摘机械手I通过连杆32和滑块29连接，步进电机25与板栗采摘模块驱动器43连接；所述板栗采摘机械手I包括第二压力传感器33、舵机23、舵机支架24、机械爪22、剪刀手21 ;第二压力传感器33固定在机械爪22内侧，剪刀手21通过支架安装在三维滑台机械臂2前方；所述板栗采摘机械手I通过舵机支架24和三维滑台机械臂2连接。可选地，所述集果箱3由塑料注塑而成，且内部铺设有橡胶垫19，集果箱中间位置安装有漏斗状缓冲装置20且通过螺栓与所述集果箱3连接；可选地，所述驱动轮总成16包括车轮11、转轴12、减速齿轮箱13、直流电机14、支架18 ;减速齿轮箱13与车轮11之间由转轴12连接，直流电机14和减速齿轮箱13通过螺栓螺母固定在支架18上，支架18通过螺栓螺母固定在平台车架15上。可选地，所述图像处理模块40为TMS320DM642电路板，短枪摄像机6通过BNC双绞线5与TMS320DM642电路板连接。可选地,第一主控模块41包括ARM9最小系统板。本专利技术还提出了一种基于上述智能辨识采摘机器人进行板栗采摘的方法，包括如下步骤:首先，通过图像采集模块实时采集前方区域的图像并送入图像处理模块40分析、处理，图像处理模块40将处理结果送至第一主控模块41，第一主控模块41根据四轮智能移动平台10所在的采摘区域果实分布情况和成熟情况，控制四轮智能移动平台10移动至待采集区域附近，并将板栗采摘模块送到板栗附近；然后，板栗采摘模块靠近待采摘板栗时，机械爪22所连舵机23正向转动，驱动板栗采摘机械手I开始抓取果实，第二压力传感器33实时检测其自身与果实之间的夹持力，并判断是否达到设定的板栗所能承受的阈值；若达到设定的阈值，则机械爪22所连舵机23停止转动，剪刀手21所连舵机正向转动，切断板栗所连树枝，完成板栗和树枝的分离；接下来，三维滑台机械臂2所连步进电机25转动，从而带动滑块29和板栗采摘机械手I移动，将板栗采摘机械手I送至集果箱3，机械爪22所连舵机23张开，将板栗送入集果箱3所连的漏斗缓冲装置20上方，完成一次采摘工作；再然后，第二压力传感器33实时检测箱内板栗重量并将参数传给第一主控模块41 ;差分GPS模块将智能辨识采摘机器人所处位置信息发送给第一主控模块41 ;第一主控模块41通过无线视频发射模块42将箱内板栗重量及智能辨识采摘机器人所处位置信息发送给PC机39。可选地，上述采摘方法还包括人工干预步骤，板栗采摘时，无线视频发射模块42将短枪摄像机6采集的图像实时传输给无线视频接收模块36，无线视频接收模块36通过数据采集卡37将视频传输给PC机39 ;本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能辨识采摘机器人，其特征在于，包括下位机和上位机；所述下位机包括：四轮智能移动平台（10）、第一控制柜（7）、图像采集模块、板栗采摘模块、集果箱（3）、称重模块（4）、无线视频传输模块、电源（9）和GPS定位模块（44）；所述上位机包括PC机（39）、无线视频接收模块（36）、数据采集卡（37）、第二主控模块（38）、第二控制柜（35）、接收机天线（34）、视频传输线；无线视频接收模块（36）通过AV线与第二主控模块（38）连接，第二主控模块（38）通过视频传输线与数据采集卡（37）连接，数据采集卡（37）通过插接方式与PC机（39）连接，接收机天线（34）通过屏蔽电缆与无线视频接收模块（36）连接；所述接收机天线（34）通过螺母固定在第二控制柜（35）上方；所述四轮智能移动平台（10）包括驱动轮总成（16）、平台车架（15）和四轮智能移动平台驱动模块（45），驱动轮总成（16）与平台车架（15）之间采用螺栓连接；所述集果箱（3）位于四轮智能移动平台（10）前端位置，集果箱（3）中间位置安装有漏斗状缓冲装置（20）且通过螺栓与所述集果箱（3）连接；第一控制柜（7）内部垂直方向上设置多个隔断，其底部安装电源（9），所述四轮智能移动平台驱动模块（45）固定在第一控制柜（7）内部且位于所述电源（9）的上一层；所述图像采集模块包括两台短枪摄像机（6）和接线端子；短枪摄像机（6）采用两自由度云台支撑，通过螺栓螺母固定在四轮智能移动平台（10）中间位置，接线端子通过BNC双绞线（5）与图像处理模块（40）连接；所述图像处理模块（40）通过螺栓固定在第一控制柜（7）上层， 通过接线端子与电源（9）及第一主控模块（41）连接，通过AV转接头与无线视频发射模块（42）连接，通过串口线与第一主控模块（41）连接；所述第一主控模块（41）通过螺栓固定在第一控制柜（7）上层，通过接线端子与图像处理模块（40）、无线视频发射模块（42）、板栗采摘模块驱动器（43）和电源（9）连接；所述无线视频传输模块包括无线视频发射模块（42）、无线视频接收模块（36）、发射机天线（8）和接收机天线（34）；无线视频发射模块（42）通过接线端子和图像采集模块连接并安装在第一控制柜（7）内上层，无线视频接收模块（36）通过接线端子和第二主控模块（38）连接，发射机天线（8）和接收机天线（34）分别与无线视频发射模块（42）和无线视频接收模块（36）通过屏蔽电缆连接，发射机天线（8）通过螺母固定在四轮智能移动平台（10）后侧；所述称重模块（4）包括第一压力传感器，通过屏蔽电缆与第一主控模块（41）连接，并通过螺栓螺母固定在集果箱（3）和平台车架（15）之间；所述GPS定位模块（44）通过螺栓螺母固定在第一控制柜（7）的下层，包括差分GPS模块，通过屏蔽电缆与第一主控模块（41）连接；所述板栗采摘模块通过螺栓固定在四轮智能移动平台（10）的前侧，包括三维滑台机械臂（2）和板栗采摘机械手（1）；所述三维滑台机械臂（2）包括步进电机（25），联轴器（26），滚珠导轨（27），滚珠丝杠（28），滑块（29），挡块（30），底座（31），连杆（32）；步进电机（25）通过联轴器（26）和滚珠丝杠（28）连接，滚珠丝杠（28）上套有滑块（30），滚珠丝杠（28）两端和挡块（30）连接，挡块（30）通过螺栓固定在底座（31）上，底座（31）通过螺栓固定在四轮智能移动平台（10）的前侧；板栗采摘机械手（1） 通过连杆（32）和滑块（29）连接，步进电机（25）与板栗采摘模块驱动器（43）连接；所述板栗采摘机械手（1）包括第二压力传感器（33）、舵机（23）、舵机支架（24）、机械爪（22）、剪刀手（21）；第二压力传感器（33）固定在机械爪（22）内侧，剪刀手（21）通过支架安装在三维滑台机械臂（2）前方；所述板栗采摘机械手（1）通过舵机支架（24）和三维滑台机械臂（2）连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李娟，郭亭亭，张鹏，纪鉴新，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：