[實用新型]基于機器視覺的葡萄套袋機器人系統

有效

• 申請號: 201220159580.5
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN202890093U
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 楊慶華;劉燦;荀一;賈挺猛
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: A01G13/02
• 分類號: A01G13/02;A01G17/02;B25J5/00;B25J9/16
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本實用新型涉及智能機器人機器人技術領域，特別是涉及一種基于機器視覺的葡萄套袋機器人系統。

背景技術

葡萄是我國重要的落葉果樹種類之一，其結果早、適應性強、效益高。我國葡萄栽培自20世紀80年代以來得到了突飛猛進地發展，葡萄栽培和加工已成為許多地區促進經濟發展、增加農民收入的主要途徑。30多來葡萄栽培面積和產量一直持續增長。2010年全國葡萄栽培面積達到了828萬畝，產量高達843萬噸，并且葡萄種植面積年均增加30萬畝。葡萄栽培面積和產量均居世界第5位。按鮮食葡萄產量，我國已連續多年高居首位。

目前，我國葡萄生產正處于傳統農業與工業農業混合型向現代農業邁進的關鍵時期。很多新的生產方式和發展方式正在快速融入葡萄產業。從葡萄種植到收割加工的深翻、施肥、噴藥、除草、中耕、澆灌、套袋、采摘、貯藏及加工等生產環節的工作強度較大，機械化程度很低，嚴重制約著我國的葡萄生產。

葡萄套袋后將果實與外界環境隔離，使果實不受到外界環境的不良損傷。這樣做有利于提高葡萄外觀品質，促進果實著色，使葡萄果面細嫩、光潔、色澤鮮艷；有利于防止葡萄遭受病、蟲、鳥害，以及農藥的污染，更好的實現了綠色食品的生產；有利于提高葡萄的好果率以及果穗重，增加果農的直接經濟效益。葡萄套袋時間是在疏果后，坐果穩定期間進行的，此時的葡萄都是綠色的，僅黃豆粒大小。

市場上目前應用的葡萄果袋種類和顏色比較多，但其基本結構相似。紙袋的袋口上粘貼了一條較軟的金屬絲，正確的套袋方法是用右手撐開袋口，使套袋整個鼓起來，用左手托住袋的底部，使套袋底部兩側的通氣排水口張開，袋體膨起，將袋從下向上拉起，果柄放在袋上方的切口處，使果穗位于袋的中央。最后將袋口用鐵絲綁緊，避免雨水流入。

目前葡萄套袋作業主要是由人工操作來完成，工作繁瑣，勞動強度高，且效率低。葡萄套袋工作最好在7至10天左右完成，對于大面積種植葡萄的地區，需要大量的人力來完成這項工作。因此，對于人力資源比較貧乏的地區，人工套袋技術的應用常常受到很大的制約。還有可能出現由于人工不足造成套袋不及時的狀況，給果農經濟收入產生嚴重的損失。面對這種突出的矛盾，果農們急需一種葡萄自動套袋的機器人來完成繁瑣的套袋工作。

發明內容

為了克服已有人工葡萄套袋作業的勞動強度大、工作效率低的不足，本實用新型提供一種降低勞動強度、提高工作效率的基于機器視覺的葡萄套袋機器人系統。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于機器視覺的葡萄套袋機器人系統，包括機器人智能移動平臺、計算機視覺識別定位裝置和機械臂套袋裝置；

所述機器人智能移動平臺包括履帶車、運動控制器、電機驅動器、車載計算機，云臺攝像機和二維激光測距儀，所述履帶車內安裝車載計算機，所述車載計算機還包括自動路徑導航模塊，將云臺攝像機獲取的導航路徑信息進行計算，并將計算得到的路徑導航參數輸送給運動控制器，車輪電機驅動器根據運動控制器輸出的兩輪差速對履帶車進行路徑跟蹤；障礙物檢測模塊，利用二維激光測距儀的障礙物檢測傳感器對周圍環境進行180°掃描，獲得障礙物的位置信息；

所述計算機視覺識別定位裝置包括豎直滑軌和用以采集葡萄圖像的雙目彩色CCD相機，所述雙目彩色CCD相機可上下移動地安裝在所述豎直滑軌上，所述履帶車內安裝車載計算機，所述車載計算機還包括用以根據葡萄圖像確定葡萄重心在圖像中的二維坐標，再利用雙目立體定位算法確定深度信息，利用攝像機坐標系和機器人坐標系的坐標轉換關系，得到葡萄重心及葡萄中心線在機器人坐標系中的空間坐標及形狀參數的葡萄定位模塊；

機械臂套袋裝置包括機械臂、末端執行器和套袋，所述機械臂安裝在所述履帶車上，所述機械臂上安裝末端執行器，所述末端執行器上安裝套袋。

進一步，所述機械臂包括從下到上依次連接的基座、腰部、肩關節、大臂、肘關節、小臂和腕關節，所述基座固定安裝在履帶車上，所述基座上可轉動地安裝腰部，所述腰部上安裝可俯仰轉動的肩關節，所述肩關節與大臂下端連接，所述大臂上端與可俯仰轉動的肘關節連接，所述肘關節與小臂下端連接，所述小臂上端與可俯仰轉動的腕關節連接，所述腕關節上安裝末端執行器。