[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于雙目視覺(jué)的空間降維果實(shí)采摘順序規(guī)劃系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610192430.7
• 申請(qǐng)日: 2016-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105773614B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王孫安;陳先益;孟蛟;張斌權(quán);羅亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 安彥彥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于采摘機(jī)器人果實(shí)采摘領(lǐng)域，涉及一種基于立體視覺(jué)目標(biāo)識(shí)別定位，具體涉及一種基于雙目視覺(jué)的空間降維果實(shí)采摘順序規(guī)劃系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著科技的不斷進(jìn)步，特別是智能化機(jī)械設(shè)備的研發(fā)，以及設(shè)備中各種機(jī)械零部件產(chǎn)品、傳感設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備等的普及，為了更好的實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精耕細(xì)作，帶有操作機(jī)械臂的智能農(nóng)業(yè)機(jī)械得到了廣泛的研制。如日本的生研機(jī)構(gòu)和日本精工開(kāi)發(fā)的草莓采摘機(jī)械手、岡山大學(xué)的移動(dòng)式番茄采摘機(jī)械手等；國(guó)內(nèi)的中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)的棉花采摘、番茄采摘和黃瓜收割機(jī)械手等。在這些采摘機(jī)器人中，主要以如何實(shí)現(xiàn)采摘目標(biāo)識(shí)別定位及控制機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行采摘為主。

現(xiàn)有的采摘作業(yè)技術(shù)中，主要集中在如何使采摘機(jī)械臂無(wú)碰撞的對(duì)目標(biāo)果實(shí)進(jìn)行采摘任務(wù)，而缺乏對(duì)整體采摘果實(shí)的順序規(guī)劃。為了提高作業(yè)效率使機(jī)械臂能以最優(yōu)的路徑遍歷完可采摘區(qū)域內(nèi)的果實(shí)，需要對(duì)果實(shí)的最優(yōu)采摘順序進(jìn)行合理規(guī)劃。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙目視覺(jué)的空間降維果實(shí)采摘順序規(guī)劃系統(tǒng)及方法，采用該方法能夠使機(jī)械臂能以最優(yōu)的路徑遍歷完可采摘區(qū)域內(nèi)的果實(shí)，提高作業(yè)效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種基于雙目視覺(jué)的空間降維果實(shí)采摘順序規(guī)劃系統(tǒng)，包括平臺(tái)支架板，平臺(tái)支架板上設(shè)置有第一陀螺儀、運(yùn)動(dòng)控制器和第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)支架，第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)支架上設(shè)置有第二電機(jī)支架，第二電機(jī)支架內(nèi)設(shè)置有第二電機(jī)，第二電機(jī)頂部設(shè)置有第三電機(jī)旋轉(zhuǎn)支架，第三電機(jī)旋轉(zhuǎn)支架上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有第三電機(jī)支架，第三電機(jī)支架內(nèi)設(shè)置有第三電機(jī)，第三電機(jī)支架頂部設(shè)置有能夠旋轉(zhuǎn)的第四電機(jī)，第四電機(jī)頂部設(shè)置有能夠旋轉(zhuǎn)的雙目相機(jī)；其中，第二電機(jī)下方設(shè)置第二陀螺儀，第三電機(jī)下方設(shè)置有第三陀螺儀，第四電機(jī)下方設(shè)置有第四陀螺儀，雙目相機(jī)上設(shè)置有第五陀螺儀；運(yùn)動(dòng)控制器與第二電機(jī)、第三電機(jī)、第四電機(jī)相連。

所述平臺(tái)支架板下方設(shè)置有平臺(tái)底座，平臺(tái)底座上表面對(duì)稱(chēng)設(shè)置有第一45°連接件和第二45°連接件，平臺(tái)支架板下表面對(duì)稱(chēng)設(shè)置有第三45°連接件和第四45°連接件，第一45°連接件和第三45°連接件之間、第二45°連接件和第四45°連接件之間均設(shè)置有鋼絲繩減震器。

所述平臺(tái)支架板下表面還設(shè)置有第一電機(jī)以及與第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)、第四電機(jī)相連的驅(qū)動(dòng)器。

所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在第三電機(jī)旋轉(zhuǎn)支架上的第一旋轉(zhuǎn)軸和第一螺旋齒輪組，第一螺旋齒輪組固定在第一旋轉(zhuǎn)軸和第二電機(jī)上，第三電機(jī)支架設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸上。

所述第三電機(jī)支架上設(shè)置有第四電機(jī)旋轉(zhuǎn)支架，第四電機(jī)旋轉(zhuǎn)支架上設(shè)置有第四電機(jī)支架，第四電機(jī)設(shè)置在第四電機(jī)支架內(nèi)。

所述第四電機(jī)支架上設(shè)置有第二旋轉(zhuǎn)齒輪組和雙相相機(jī)支架，第二旋轉(zhuǎn)齒輪組設(shè)置在第四電機(jī)和第二旋轉(zhuǎn)軸上，雙相相機(jī)支架設(shè)置在第二旋轉(zhuǎn)軸上。

所述雙相相機(jī)支架上還設(shè)置有相機(jī)固定框，雙目相機(jī)設(shè)置在相機(jī)固定框內(nèi)。

所述相機(jī)固定框上設(shè)置有傳感器安裝板，第五陀螺儀設(shè)置在傳感器安裝板上。

所述第一陀螺儀、運(yùn)動(dòng)控制器位于第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)支架兩側(cè)；

所述第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)支架上設(shè)置有第二電機(jī)支架，第二電機(jī)設(shè)置在第二電機(jī)支架上。

一種基于雙目視覺(jué)的空間降維果實(shí)采摘順序規(guī)劃方法，包括以下步驟：

1)運(yùn)動(dòng)控制器獲取第一陀螺儀、第二陀螺儀的位姿，同時(shí)給驅(qū)動(dòng)器發(fā)送指令控制第一電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，直到第二陀螺儀的狀態(tài)與第一陀螺儀一致則第一電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；

2)運(yùn)動(dòng)控制器獲取第三陀螺儀的位姿，并給驅(qū)動(dòng)器發(fā)送指令控制第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)第一螺旋齒輪組使第一旋轉(zhuǎn)軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谌勇輧x位姿為水平時(shí)第二電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)；

3)運(yùn)動(dòng)控制器獲取第四陀螺儀的位姿，同時(shí)給驅(qū)動(dòng)器發(fā)送指令控制第三電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，直到第四陀螺儀的狀態(tài)與采摘所需方向一致時(shí)候第三電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；

4)運(yùn)動(dòng)控制器獲取第五陀螺儀的位姿，并給驅(qū)動(dòng)器發(fā)送指令控制第四電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)第二螺旋齒輪組使第二旋轉(zhuǎn)軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)雙目相機(jī)的俯仰角度達(dá)到觀(guān)察視角時(shí)，第四電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)；

5)若需要調(diào)整新的觀(guān)察方位則重復(fù)步驟1)-4)的過(guò)程；

6)獲取采摘目標(biāo)信息，進(jìn)行降維處理，具體包括以下步驟：