[發(fā)明專利]一種油茶果采摘方法及其油茶果采摘機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310292878.2
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103348819A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 李立君;高自成;易春峰;萬斌;閔淑輝;張翔;彭少波
• 申請（專利權）人: 中南林業(yè)科技大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30
• 代理公司: 上海碩力知識產(chǎn)權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發(fā)明涉及一種林業(yè)經(jīng)濟作物的采摘機械，具體涉及一種油茶果采摘方法及其能夠自動完成油茶果采摘的油茶果采摘機器人，屬于林業(yè)收獲機械技術領域。

背景技術

油茶是我國特有的木本油料作物，也是與油棕、橄欖、椰子齊名的世界四大木本食用油料之一。油茶油被稱為“東方橄欖油”。我國有豐富的油茶資源。從油茶籽中提出的油脂稱為油茶籽油，油茶籽油營養(yǎng)豐富，富含油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸。此外，油茶油中的茶多酚和山茶甙對降低膽固醇和抗癌有明顯的功效，抗氧化，耐貯存。油茶籽油還含有豐富的維生素A、E、D、K、β-胡蘿卜素、茶多酚、山茶甙、角鯊烯等生理活性物質。

經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?012101407393，名稱為《一種自走式油茶果采摘機》的發(fā)明專利公開了一種油茶果采摘機，包括機架，驅動該機架運動的底盤行駛系統(tǒng)，所述機架上裝有采摘臂和底盤支腿，采摘臂末端裝有振動采摘頭。所述采摘臂為空間開鏈連桿機構，具有六個自由度，其結構包括通過采摘臂座裝在所述機架上的旋轉臂，旋轉臂的上端鉸接有主臂，主臂內套有從動滑塊，從動滑塊的伸出端鉸接有水平擺動座，水平擺動座的另一端鉸接有振動擺動座，振動擺動座的另一端交接用于安置采摘頭的振動頭掛架，振動采摘頭懸吊在掛架下面。

油茶種植面積的迅速擴大，促使油茶果采摘向機械化、自動化方向發(fā)展。長期以來，油茶果采摘機械化、智能化程度不高，基本上由人工來完成，勞動強度大，效率低。在我國油茶果采摘機械的研究還處于起步階段，大多集中在人工輔助的半機械化和手動式采摘機械研究等領域。至今，市場上還沒有技術成熟的自動化程度高的油茶采摘機械。

發(fā)明內容

針對目前油茶果采摘智能化程度不高，人工采摘勞動強度大，效率低的現(xiàn)狀，本發(fā)明旨在提供一種可以智能化的油茶果采摘方法，并提供一種能夠實現(xiàn)采摘范圍合理，采摘效率高，操作方便，智能化程度高，機構間適應性和協(xié)調性良好，實用性強的油茶果采摘機器人。該油茶果采摘機器人能自動、準確、快速找到不同位置距離和不同高低的油茶果樹的樹干的合適位置，能用采摘頭對其夾持并振動以致成熟的油茶果脫落，采摘效率高，操作方便，并減少對未成熟油茶果和花蕊造成傷害。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種油茶果采摘方法，包括以下關鍵步驟：

步驟一：通過視覺識別系統(tǒng)采集油茶果樹的位置、大小以及掛果等信息，并將采集到的信息送回控制電腦；

步驟二：控制系統(tǒng)將視覺識別系統(tǒng)反饋回來的信息進行綜合處理，分析判斷油茶果采摘機器人相對油茶果樹的停留位置，采摘臂在油茶果樹上的夾持部位以及振動采摘頭振動頻率的大小及振動時間等作業(yè)信息；

步驟三：控制系統(tǒng)根據(jù)分析得出的結果控制油茶果采摘機器人停靠在油茶果樹邊上，油茶果采摘機器人的采摘臂在控制系統(tǒng)的引導控制下將振動采摘頭調整運動到油茶果樹的夾持部位并夾緊，完成采摘前的準備工作；

步驟四：振動采摘頭在控制系統(tǒng)的引導控制先對油茶果樹施以合適的頻率和振幅的振動，并保持一定的時間，通過振動產(chǎn)生的慣性力使油茶果與樹枝分離，實現(xiàn)油茶果的采摘；

步驟五：視覺識別系統(tǒng)再次對油茶果樹進行信息采集，判斷是否達到采摘完成標準；若達到采摘標準，振動采摘頭松開，收回采摘臂，完成油茶果的采摘作業(yè)；若未達到采摘標準，控制系統(tǒng)根據(jù)視覺識別系統(tǒng)所采集的二次信息，調整振動頻率和振幅對油茶果樹進行二次振動，直至達到采摘完成標準，振動采摘頭松開，收回采摘臂，完成油茶果的采摘作業(yè)。

在本發(fā)明中，所述控制系統(tǒng)采用PLC控制，抗干擾能力強，可靠性高，對工作環(huán)境要求低。

在本發(fā)明中，所述采摘臂采用電機伺服系統(tǒng)驅動，運動的準確性要求高，傳動比精確，反應迅速，并且振動小，沒有相關的配套設備，便于實現(xiàn)機構的小型化和輕量化。

在本發(fā)明中，所述視覺識別系統(tǒng)為雙目立體視覺識別系統(tǒng)，雙目立體視覺識別系統(tǒng)采用雙目立體視覺測量方法來獲取目標的空間位置；雙目立體視覺測量方法是基于視差原理并利用成像設備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應點間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息的方法，雙目立體視覺測量方法直接模擬了人類視覺處理景物的方式，可以在多種條件下靈活地測量景物的立體信息，具有效率高、精度合適、系統(tǒng)結構簡單、成本低等優(yōu)點，非常適合于在線、非接觸產(chǎn)品檢測和控制，由于圖像獲取是在瞬間完成的，因此雙目立體視覺測量方法是一種非常有效的測量方法。