[發明專利]一種采摘機器人作業序列規劃方法

有效

• 申請號: 201910589006.X
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110281243B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 羅陸鋒;文漢錦;王益滿;盧清華
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;A01D46/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 霍健蘭;梁瑩

本發明提供了一種采摘機器人作業序列規劃方法，其特征在于：包括如下步驟：S1步，計算采摘目標與其余采摘目標的距離，將距離小于等于聚類閾值k的兩個采摘目標歸納為同一果實蔟，從而對所有采摘目標進行聚類分蔟；S2步，采用貪婪算法確定果實蔟采摘順序，以實現全局序列規劃；S3步，采用四象限法則與距離加權擇優法則結合分別對各個果實蔟內采摘目標進行采摘排序，以實現局部序列規劃，從而得到最終采摘作業序列規劃。該方法減少了計算工作量，有效提高采摘工作效率，有效減少果實在采摘過程中的損傷情況。

技術領域

本發明涉及自動化采摘技術領域，更具體地說，涉及一種采摘機器人作業序列規劃方法。

背景技術

隨著農業信息化與農業機械化的飛速發展，我國逐漸由以傳統農業向智能農業轉型，邁入智慧農業的新時代。智能農業成為當今世界現代農業發展的主要方向，也成為我國現在農業發展的必然選擇。智能農業可大幅度增加社會生產力，提高人民生活水平，推動國家經濟發展。隨著機器人的發展與普及，機器人在農業采摘的應用上得到了深入研究，但主要研究集中在機器人末端執行器上，在采摘順序規劃上仍需繼續研究。

現有的采摘順序規劃方案大多將路徑問題轉為旅行商問題(TSP)，通過采用啟發式算法如蟻群算法、遺傳算法求解得出最優路徑和最優采摘順序。啟發式算法因其復雜性與優化次數，而導致在運用中的計算時間較長，從而影響農業機器人的作業效率，且得到的結果可能存在隨機性與局部性。因部分水果皮薄易裂，機器人在采摘過程中因果蔬貼靠、重疊容易對周圍的果實造成碰損。

現有技術中也有采用層次聚類算法進行順序規劃；層次聚類算法通過計算目標與其余所有目標的距離，將距離最近的兩個目標歸于一類。計算工作量仍然較大，導致計算時間較長，不利于提高工作效率。

因此，現階段亟待設計出一種計算工作量小、可提高采摘工作效率的采摘機器人作業序列規劃方法。

發明內容

為克服現有技術中的缺點與不足，本發明的目的在于提供一種采摘機器人作業序列規劃方法；該方法減少了計算工作量，有效提高采摘工作效率，有效減少果實在采摘過程中的損傷情況。

為了達到上述目的，本發明通過下述技術方案予以實現：一種采摘機器人作業序列規劃方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1步，計算采摘目標與其余采摘目標的距離，將距離小于等于聚類閾值k的兩個采摘目標歸納為同一果實蔟，從而對所有采摘目標進行聚類分蔟；

S2步，采用貪婪算法確定果實蔟采摘順序，以實現全局序列規劃；

S3步，采用四象限法則與距離加權擇優法則結合分別對各個果實蔟內采摘目標進行采摘排序，以實現局部序列規劃，從而得到最終采摘作業序列規劃。

優選地，所述S1步，包括如下分步驟：

S11步，將已知采摘目標的空間坐標放置在集合G＝{G₁,G₂,G₃...G_n}，其中G_n＝(x_n,y_n,z_n)，n為采摘目標總數；

S12步，將所有采摘目標的X軸坐標值按升序排序得到集合O＝{x₁,x₂...x_n}，根據集合O排序更新集合G＝{G₁,G₂,G₃...G_n}；

S13步，設定聚類閾值k；將每一個采摘目標都作為一個果實蔟，得到果實蔟集合W＝{w₁,w₂...w_n}，w_n＝{G_n}；

S14步，初始化間距值a為1；