[發(fā)明專利]一種基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711451480.3
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN107984482A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王煥欽;萬偉;虞發(fā)軍;孫強(qiáng);王程鵬;孔德義
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J19/02;B25J9/16;A01D46/26;G06T7/11;G06T7/90
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙)34115
• 代理人: 宋倩,奚華保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像識別和處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置及方法。

背景技術(shù)

枸杞屬于茄科屬多分支灌木植物，是名貴的藥材與滋補(bǔ)品，也是 “食藥同源”的功能型特產(chǎn)資源。隨著人們健康觀念的不斷更新，對枸杞的需求不斷增大，枸杞的種植面積也隨之增加。枸杞生長具有“無序花序、連續(xù)花果”的特點，即開花、結(jié)果、成熟同時進(jìn)行，采摘難度較大。而且枸杞種植多屬密植型，種植密度為330棵/667平米，行距和株距相對較小，行距一般為1.0-1.5米，藤枝錯綜復(fù)雜，不適合大型采摘機(jī)械進(jìn)地作業(yè)。

人工采摘枸杞的效率僅為3-5kg/h，而費用高達(dá)2000元/667平米，約占生產(chǎn)成本的50%以上。當(dāng)前常見的枸杞采摘機(jī)以中小型手持式為主，雖然具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、便于攜帶的優(yōu)點，但是工作效率較低，破損率也較高。隨著光電檢測、圖像識別、新材料、電子技術(shù)等在農(nóng)業(yè)科技中的應(yīng)用，研制新型的智能枸杞采摘機(jī)械對促進(jìn)枸杞產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種采摘效率高、破損率低、集成度高、可靠性和抗干擾能力強(qiáng)以及操作快速簡潔的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置及方法，適用于不同地理環(huán)境、不同種植工藝下的枸杞采摘。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置，該裝置包括上位機(jī)、微控制器、圖像信息采集模塊、深度信息獲取模塊、仿生機(jī)械手、氣流產(chǎn)生模塊、氣流控制模塊和氣流釋放模塊，所述圖像信息采集模塊、深度信息獲取模塊、氣流產(chǎn)生模塊、氣流控制模塊和氣流釋放模塊均安裝在仿生機(jī)械手上；

所述上位機(jī)與微控制器交互式信號連接，所述圖像信息采集模塊的信號輸出端與上位機(jī)的信號輸入端連接，所述圖像信息采集模塊與微控制器交互式信號連接，所述深度信息獲取模塊與微控制器交互式信號連接，所述微控制器的信號輸出端與仿生機(jī)械手的信號輸入端、氣流產(chǎn)生模塊的信號輸入端、氣流控制模塊的信號輸入端連接，所述氣流產(chǎn)生模塊的出氣口與氣流控制模塊的進(jìn)氣口連通，所述氣流控制模塊的出氣口與氣流釋放模塊的進(jìn)氣口連通。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置，所述圖像信息采集模塊包括雙目相機(jī)、第一接口電路和第一防震減震組件，所述雙目相機(jī)的信號輸出端通過第一接口電路與上位機(jī)的信號輸入端連接，所述雙目相機(jī)通過第一接口電路與微控制器交互式信號連接，所述第一防震減震組件設(shè)置在雙目相機(jī)的安裝位置下方，用于對雙目相機(jī)進(jìn)行防震減震處理。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置，所述深度信息獲取模塊包括TOF相機(jī)、第二接口電路、第二防震減震組件和主動式溫度控制電路，所述TOF相機(jī)通過第二接口電路與微控制器交互式信號連接，所述第二防震減震組件設(shè)置在TOF相機(jī)的安裝位置下方，用于對TOF相機(jī)進(jìn)行防震減震處理，所述主動式溫度控制電路與微控制器交互式信號連接，用于對TOF相機(jī)的溫度進(jìn)行監(jiān)測和管理。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置，所述氣流產(chǎn)生模塊采用空氣壓縮機(jī)，所述空氣壓縮機(jī)的出氣口與氣流控制模塊的進(jìn)氣口連通，所述空氣壓縮機(jī)的信號輸入端與微控制器的信號輸出端連接。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置，所述氣流控制模塊包括氣動電磁閥，所述氣動電磁閥的進(jìn)氣口與氣流產(chǎn)生模塊的出氣口連通，所述氣動電磁閥的出氣口與氣流釋放模塊的進(jìn)氣口連通，所述氣動電磁閥的信號輸入端與微控制器的信號輸出端連接。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置，所述氣流釋放模塊采用噴嘴，所述噴嘴的進(jìn)氣口與氣流控制模塊的出氣口連通。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置，所述圖像信息采集模塊和深度信息獲取模塊設(shè)置在金屬屏蔽罩內(nèi)。

所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置，所述主動式溫度控制電路包括溫度傳感器和散熱器，所述溫度傳感器的信號輸出端與微控制器的信號輸入端連接，用于監(jiān)測TOF相機(jī)的溫度，所述散熱器的信號輸入端與微控制器的信號輸出端連接，用于當(dāng)TOF相機(jī)的溫度高于預(yù)設(shè)閾值時，對TOF相機(jī)進(jìn)行降溫處理。

所述的一種基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘裝置的采摘方法，該方法包括以下步驟：

a、所述微控制器接收到上位機(jī)發(fā)送過來的操作指令后，控制仿生機(jī)械手移動，將圖像信息采集模塊送至待采摘枸杞區(qū)域；