[實用新型]一種基于雙目視覺的蘋果成熟度自動檢測及采摘機器人

有效

• 申請號: 201520047593.7
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN204498792U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 伍錫如;黃國明;黨選舉;吳軍;孫賢剛;張向文;彭智勇;劉金霞;汪杰君
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: A01D46/24
• 分類號: A01D46/24;G01C11/02
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 陸夢云

技術領域

本實用新型涉及采摘裝置，特別是一種基于雙目視覺的蘋果成熟度自動檢測及采摘機器人。

背景技術

在我國，隨著經濟水平的增長，勞動力價格不斷提高，造成勞動密集型企業的生產成本不斷提高，尤其是農業生產領域，如蔬菜以及水果的收割，往往需要耗費大量的人力資源。因此，農業生產機器人發揮了巨大的作用，如：水稻收割機器人、防蟲預警機器人等。然而，目前國內外果蔬采摘機器人市場基本空白。由于蘋果在樹上呈無規律分布，導致難以識別果實的成熟度以及進行精確定位，因此，研制一種能夠靈活移動于樹枝之間的柔性機械手一直是難以突破的技術難題。此外，機械手采摘果實的力度不易控制而導致出現采摘失敗或果實損壞的狀況發生。目前，國外研制出了一種果實收割設備，它是先通過搖晃蘋果樹使蘋果落地，然后再收集起地上的蘋果，顯然成熟的蘋果摔落易于導致損壞而造成經濟損失。隨著勞動力價格的上漲，果蔬采摘機器人的使用將是未來農業機器人發展的一大趨勢，研發果蔬采摘機器人具有重要的實際意義。

實用新型內容

本實用新型目的是針對現有技術的不足，而提供一種基于雙目視覺的蘋果成熟度自動檢測及采摘機器人。該裝置結構簡單，適用性廣，能顯著地提高生產效率，降低生產成本。

為達到上述目的，本實用新型采取的技術方案是：

一種基于雙目視覺的蘋果成熟度自動檢測及采摘機器人，包括移動平臺和與移動平臺連接的雙目視覺系統、柔性機械手，雙目視覺系統以及柔性機械手均設置在移動平臺上。

所述雙目視覺系統，由兩個圖像采集裝置組成；圖像采集裝置通過數據采集卡與智能控制系統連接，圖像采集裝置設置在距離地面高度為135cm的架子上；架子固定在移動平臺的左邊，兩個圖像采集裝置的距離為47cm，并聚焦于柔性機械手前方60cm處。

所述柔性機械手包括從下至上順序連接的第一關節、第二關節、第三關節、第四關節、剪刀手機構，每個關節均分別與對應的傳動機構、旋轉機構、光電機構連接。

所述旋轉機構包括能水平、垂直自由旋轉的關節轉動軸、與關節轉動軸連接的關節電機和旋轉臂，關節電機與關節電氣系統連接。

所述關節轉動軸從下至上分為第一關節轉動軸、第二關節轉動軸、第三關節轉動軸和第四關節轉動軸，剪刀手機構與第四關節轉動軸連接，通過所有關節轉動軸的轉動，控制剪刀手機構在三維空間中靈活伸縮并采摘果實，其中：

第一關節轉動軸平行于水平面做旋轉運動，運動角度范圍為180°，最大運動速度為60°/s；

第二關節轉動軸做垂直于水平面的旋轉運動，運動角度范圍為120°，最大運動速度為60°/s；

第三關節轉動軸做垂直于水平面的旋轉運動，運動角度范圍為120°，最大運動速度為60°/s；

第四關節轉動軸做垂直于水平面的旋轉運動，運動角度范圍為180°，最大運動速度為60°/s；

第二關節轉動軸與第三關節轉動軸之間的臂長為380mm，第三關節轉動軸至第四關節轉動軸之間的臂長為330mm；整個關節轉動軸的最大展開半徑為850mm；整體直立高度為1050mm。

所述關節電機分別與每個關節轉動軸連接，內部設置有失電制動器和減速器，由直流伺服電機驅動，分別控制每個關節轉動軸運動，其供電電源和功率分別為24v和400w，其中：減速器為諧波減速器。

所述關節電氣系統由直流電機、編碼器、制動器和光電開關相連組成。

所述剪刀手機構由氣動系統和與氣動系統連接的可張開、閉合的剪刀手構成，剪刀手內設有采摘刀片，刀片下設有緩沖墊，利用氣動系統帶來的壓力剪斷果實果柄，并夾住果柄末端，將所摘蘋果回收至果籃中。

所述的移動平臺為一四輪驅動平臺；其四輪驅動電機的額定工作電壓為48V，功率為100W，并帶有線數為2000的編碼器，減速比為35，電機額定轉速為20?r/s。每個輪子的直徑為34.5cm，并配有橡膠胎，抓地性能良好，使移動平臺具有很好的越野性能，能夠滿足機器人在較為崎嶇的果園里靈活移動。

本實用新型的工作過程如下：