[發明專利]一種采棉機器人

在審

• 申請號: 201710444934.8
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107182448A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 龐川
• 申請（專利權）人: 龐川
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;B25J11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于棉花采摘的機器人，其特征在于：系統包括自主移動平臺(1)、視覺采棉頭(2)、棉花收集倉(3)。自主移動平臺(1)根據棉田地理位置信息和棉花分布信息、棉株邊界信息在棉田移動，視覺采棉頭(2)在自主平臺(1)移動過程中，在采棉攝像頭(23)產生的視覺信息引導下進行采棉，并引導自主移動平臺的移動速度。視覺采棉頭(2)采集下的棉花通過氣流輸送通道(26)(131)輸送到棉花收集倉(3)。當預設的采棉任務完成后，或根據電池管理系統(16)的電量信息判斷剩余電量到閥值后，或是根據棉花采集重量傳感器(17)的采集棉花重量信息判斷到閥值后，或是根據移動平臺控制模塊(10)的故障分析模塊提示故障發生后，自主移動平臺(1)返回，完成采棉過程。

2.根據權利要求1所述的自主移動平臺(1)，其特征在于：移動平臺的車身上安裝有移動平臺控制模塊(10)，GPS模塊(11)，車頂上安裝有前向攝像頭(12)，在視覺采棉頭(2)的扶禾器(21)的內、外側擋板安裝有超聲波傳感器(111)，做為自動對行傳感器，在車身上安裝有角加速度傳感器(151)和加速度傳感器(152)，在置放棉花收集倉(3)的車梁上安裝有重量傳感器(17)，在車底盤部位安裝有行走電機驅動系統(18)和行走電機(181)，轉向電機驅動系統(19)和轉向電機(191)，電池管理系統(16)和電池組(161)。各主模塊間通信通過CAN總線。視覺采棉頭控制模塊(20)通過CAN總線與移動平臺控制模塊(10)通信。移動平臺(10)內的軟件功能模塊包括：GPS路徑跟蹤模塊、棉花密度分布跟蹤模塊、棉株對行跟蹤模塊、車身姿態跟蹤模塊、車身速度跟蹤模塊、路徑規劃模塊、運動規劃模塊、采棉信息模塊、運動控制模塊、故障分析模塊、工作邏輯模塊、前進/后退控制模塊、加/減速控制模塊、轉向控制模塊。

3.根據權利要求2所述的移動平臺控制模塊(10)，其特征在于：路徑規劃模塊根據用戶輸入界面(101)輸入的棉田GPS地理信息進行路徑規劃，路徑跟蹤模塊跟據GPS模塊(11)產生的實時GPS信息與規劃路徑進行比較，產生路徑跟蹤信息，棉花密度分布跟蹤模塊根據前向攝像頭(12)采集到的棉田白色棉花信息在圖像中的分布比例，產生棉花密度分布信息，棉株對行跟蹤模塊跟據安裝在采棉頭兩側的超聲波器(111)的能量強度信息，產生棉株對行跟蹤信息，運動規劃模塊跟據路徑跟蹤信息、棉花密度分布信息、棉株對行跟蹤信息進行移動平臺運動規劃。

4.根據權利要求2所述的移動平臺控制模塊(20)，其特征在于：根據運動規劃模塊產生的目標軌跡，以及角加速度傳感器(14)產生的車身姿態信息及加速度傳感器(15)產生的車身速度跟蹤信息，以及視覺采棉頭控制模塊(20)產生的采棉完成信息，運動控制模塊產生運動控制指令，控制移動平的前進/后退、加/減速、轉向。

5.根據權利要求2所述的自主移動平臺(1)，其特征在于：移動平臺控制模塊(10)中的故障分析模塊根據各模塊的通信中斷或模塊發送的信息超出限定值，故障分析模塊判斷故障發生；根據故障發生的信息，以及判斷路徑規劃模塊的任務是否完成，以及判斷棉花重量傳感器(17)產生的重量信息是否超過限值，以及電池管理系統(16)產生的剩余電量信息是否超限值，移動平臺控制模塊(10)中的工作邏輯模塊產生采棉機器人結束采棉返回指令。

6.根據權利要求1所述的視覺采棉頭(2)，其特征在于：采集系統由扶禾器(21)、采集箱(22)組成，采集箱(22)安裝有多組采集桿(24)及安裝有多組采棉攝像頭(23)，對應地在在采集箱內側有采集孔(241)和觀測窗(231)；不工作時采集桿(24)的采棉錠(242)位于采集孔(241)內，工作時旋轉伸出；采棉攝像頭(23)安裝在攝像頭筒(232)內，位于觀測窗(231)后；采集箱內對應每個采集桿的位置有一個刷棉片(25)；采棉時，隨著移動平臺的移動，扶禾器(21)將棉株導入采集區域，采棉攝像頭組(23)采集圖像，系統分析出棉花的空間坐標信息及色澤、大小信息，當達到采摘標準的棉花處于某個采集桿(24)的采集區域時，對應的采棉錠(242)從采集孔(241)旋轉伸出，通過采棉錠上的齒將棉花擰下，再反向旋轉縮回采集孔(241)，采集箱內刷棉片(25)將棉花刮下，通過氣流輸送通道(26)到棉花收集倉(3)。