[實(shí)用新型]一種基于機(jī)器視覺(jué)的花椒采摘機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420552548.2
• 申請(qǐng)日: 2014-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204132001U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)芳新;黃曉鵬;賀志洋;同長(zhǎng)虹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A01D46/30
• 分類(lèi)號(hào): A01D46/30
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)器械領(lǐng)域，尤其涉及到基于機(jī)器視覺(jué)的花椒采摘機(jī)器人。

背景技術(shù)

花椒是我國(guó)廣泛種植的一種經(jīng)濟(jì)作物。目前收獲主要靠人工手摘和借助云梯、采果刀等簡(jiǎn)單工具輔助采收。林果采收機(jī)械的研究在我國(guó)仍處于起步階段，未見(jiàn)成熟先進(jìn)的實(shí)用機(jī)具報(bào)道。現(xiàn)有技術(shù)中采用的收獲方式，雖對(duì)花椒能較好的提高收獲效率，但是所需人工勞動(dòng)力仍然巨大。多數(shù)采摘機(jī)械中，還缺乏收集工藝。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的花椒采摘機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)花椒果實(shí)的自動(dòng)識(shí)別、采摘，自動(dòng)化程度高，并對(duì)果實(shí)初步雜質(zhì)分離，人力勞動(dòng)減少，提高生產(chǎn)效率。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了如下的技術(shù)方案：

一種基于機(jī)器視覺(jué)的花椒采摘機(jī)器人，包括行走機(jī)構(gòu)、視覺(jué)識(shí)別定位裝置、采摘裝置、收集裝置、控制裝置，所述行走機(jī)構(gòu)由四個(gè)車(chē)輪、底盤(pán)、兩個(gè)蝸輪減速電機(jī)、軸承座構(gòu)成，渦蝸輪減速電機(jī)通過(guò)電機(jī)座固定于底盤(pán)下面，其動(dòng)力輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器、軸承與后輪連接，通過(guò)軸承座固定在底盤(pán)上；所述底盤(pán)中部固定有5自由度機(jī)械臂構(gòu)成的采摘裝置，所述采摘裝置的小臂上固定有視覺(jué)識(shí)別定位裝置，所述底盤(pán)前端固定把手，所述底盤(pán)前側(cè)固定有收集裝置，所述底盤(pán)后端固定有控制裝置。

進(jìn)一步地，所述5自由度機(jī)械臂由支柱、大臂、小臂、腕部關(guān)節(jié)和相對(duì)應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，支柱下端與底盤(pán)通過(guò)螺栓固定，支柱上安裝有伺服電機(jī)四，伺服電機(jī)四通過(guò)諧波齒輪減速安裝有支座連接，支座通過(guò)諧波減速齒輪與大臂連接，連接處裝有伺服電機(jī)一；大臂與小臂活動(dòng)連接，關(guān)節(jié)處裝有伺服電機(jī)二，小臂和腕部關(guān)節(jié)連接，關(guān)節(jié)處安裝有伺服電機(jī)三，腕部關(guān)節(jié)上裝有針對(duì)花椒果實(shí)的末端執(zhí)行器。

進(jìn)一步地，所述末端執(zhí)行器由定梳齒、動(dòng)梳齒、皮帶、皮帶輪一、皮帶輪二、直流電機(jī)和機(jī)架構(gòu)成，機(jī)架側(cè)端焊接有安裝接頭，動(dòng)梳齒通過(guò)軸承、軸承座安裝在在機(jī)架上，在動(dòng)梳齒軸的一端固定有皮帶輪一，機(jī)架的側(cè)面安裝有直流電機(jī)，直流電機(jī)動(dòng)力輸出軸安裝有皮帶輪二，與動(dòng)梳齒軸上的皮帶輪一通過(guò)皮帶連接，定梳齒固定在機(jī)架上。

進(jìn)一步地，所述視覺(jué)識(shí)別定位裝置由雙相機(jī)和圖像識(shí)別定位模塊組成，雙CCD相機(jī)安裝小臂上，圖像識(shí)別定位模塊安裝在電子控制箱內(nèi)。雙CCD相機(jī)獲取圖像后傳輸給圖像識(shí)別定位模塊，圖像識(shí)別定位模塊對(duì)圖像進(jìn)行濾除背景、腐蝕、膨脹、左右圖像標(biāo)定、定位、建立空間坐標(biāo)模型處理，把花椒果實(shí)串的空間坐標(biāo)傳送給控制裝置。

進(jìn)一步地，所述收集裝置由風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)電機(jī)、輸送管道、收集箱構(gòu)成，輸送管道一端與末端執(zhí)行器相連，另一端與收集箱固定，所述收集箱為內(nèi)層和外殼構(gòu)成的抽拉式結(jié)構(gòu)，所述收集箱內(nèi)層近風(fēng)機(jī)側(cè)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在收集箱側(cè)端安裝風(fēng)機(jī)。

進(jìn)一步地，所述控制裝置由電子控制器箱和蓄電池構(gòu)成，電子控制器箱包括安裝在電子控制器箱內(nèi)的圖像識(shí)別定位模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，圖像識(shí)別定位模塊采集CCD相機(jī)傳輸來(lái)的圖像，進(jìn)行處理，識(shí)別出圖像中的花椒果實(shí)，再對(duì)其位置坐標(biāo)計(jì)算，將計(jì)算出果實(shí)的坐標(biāo)傳輸?shù)诫姍C(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)各伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。從而使機(jī)械臂動(dòng)作，并帶動(dòng)末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)到花椒果實(shí)位置進(jìn)行采摘。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有如下的有益效果：

本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺(jué)的花椒采摘機(jī)器人，能夠?qū)ń饭麑?shí)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別定位，采摘收集。與現(xiàn)有的采摘收獲方式相比效率高，同時(shí)自動(dòng)化程度也大大提高，極大的減少人力的勞動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺(jué)的花椒采摘機(jī)器人的主視圖。

圖2為本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺(jué)的花椒采摘機(jī)器人的左視圖。

圖3為本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺(jué)的花椒采摘機(jī)器人的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺(jué)的花椒采摘機(jī)器人的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型所述末端執(zhí)行器的示意圖。

圖6為本實(shí)用新型所述控制裝置的示意圖。

圖中標(biāo)記：1.末端執(zhí)行器，2.腕部關(guān)節(jié)，3.伺服電機(jī)三，4.輸送管道，5.小臂，6.雙相機(jī)，7伺服電機(jī)二，8.收集箱，9.把手，10.風(fēng)機(jī)，11.風(fēng)機(jī)電機(jī)，12.底盤(pán)，13.車(chē)輪，14.伺服電機(jī)一，15.支柱，16.伺服電機(jī)四，17.支座，18.電子控制箱，19.蓄電池，20.大臂，21.?蝸輪減速電機(jī)，22.?軸承座，23.動(dòng)梳齒，24.皮帶，25直流電機(jī)，26.皮帶輪一，27.安裝接頭，28.機(jī)架，29.定梳齒，30皮帶輪二，31，識(shí)別定位模塊，32電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

具體實(shí)施方式