[發(fā)明專利]一種視覺定位的仿生蛇嘴采摘機構、無人機采收裝置及其采收方法

在審

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• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110754219A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設計）人: 唐昀超;鄒湘軍;何建華;朱立學;陳明猷;高一華;黃釗豐;黃礦裕
• 申請（專利權）人: 仲愷農(nóng)業(yè)工程學院;華南農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 陳燕嫻

本發(fā)明公開了一種視覺定位的仿生蛇嘴采摘機構、無人機采收裝置及其采收方法。仿生蛇嘴采摘機構包括蛇嘴上部、蛇嘴下部和蛇頸，蛇嘴上部與蛇嘴下部主要用于采摘，蛇頸主要用于收獲；仿生蛇嘴采摘機構通過支架安裝在無人機主體上。本發(fā)明具有很好的仿生效果，在采摘過程中，蛇嘴上部和蛇嘴下部的仿生形狀可以很好地適用于果實采摘，刀片的設置模仿了牙齒的作用，加上電磁鐵與旋轉電機的快速響應，可以迅速促進果實和植株的分離，而且在果實定位采摘出現(xiàn)偏差時以及應對障礙環(huán)境等方面，本發(fā)明都有很好的容錯率和相應的應對措施，人工勞動強度小，在采摘過程中可以有效避免果實的損傷和人員的受傷。

技術領域

本發(fā)明涉及采摘機械領域，特別涉及一種視覺定位的仿生蛇嘴采摘機構、無人機采收裝置及其采收方法。

背景技術

油茶果、蘋果等果實是我國最主要的作物。以油茶果為例，采摘具有以下特點：多數(shù)果樹種植在山區(qū)，特別是南方的山路道路不平，大型化的機械無法上山作業(yè)；油茶果采收時要求動作輕，不能損傷樹枝和新開的花苞，否則會嚴重影響來年的產(chǎn)量。目前，油茶果的采摘基本上依靠手工采摘來完成，通過外力作用使果實與果樹分離，再將果實放入框中；這種采摘方式的人工強度較大，采摘效率較低。現(xiàn)有的采摘機器人，大多為小車加機械手的組合，小車可通過人工或者導航的方式到達目標點，而采摘工作大多給機械手進行作業(yè)，在機械手工作時，當要采摘高度較高的果實時，還需要配備升降臺；當采摘位置錯誤，即使是較小的位置偏移，都可能導致采摘不成功，需要重新對準果實，重復之前的動作進行采摘，這勢必造成時間的浪費和效率的降低。基于此，本發(fā)明為了克服采摘過程中采摘點目標過高造成的采摘不便，配備無人機視覺定位進行采摘；為了克服由于定位精度不足導致與采摘點偏移過大，設計仿生蛇嘴采摘機構，增大容錯率，提高采摘效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的缺點，提供一種采摘效率高、容錯率高、人工勞動強度低的視覺定位的仿生蛇嘴采摘機構。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種無人機采收裝置及其采收方法，所述無人機采收裝置安裝有上述視覺定位的仿生蛇嘴采摘機構。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種視覺定位的仿生蛇嘴采摘機構2，包括蛇嘴上部3、蛇嘴下部4和蛇頸5；所述蛇嘴上部3包括上圓形帽7、蛇嘴上沿8和雙目相機9，蛇嘴上部3的前方為蛇嘴上沿8，蛇嘴上沿8與上圓形帽7固定連接，蛇嘴上沿8的上方裝有雙目相機9；蛇嘴上沿8的兩側裝有距離傳感器10，用于檢測果實與仿生蛇嘴采摘機構的初步距離，進行輔助初步定位，再通過雙目相機采集圖像，結合算法實現(xiàn)二次定位；蛇嘴下部4的前方為蛇嘴下沿11，蛇嘴下部4的底部設有圓形傾斜軌道，角度范圍為15～30°；蛇嘴上部3與蛇嘴下部4都裝有刀片19；光桿16與蛇嘴上部3固連，蛇嘴下部4設有光桿孔，光桿16通過光桿孔豎直穿過蛇嘴下部4，光桿16的底部裝有節(jié)環(huán)18，光桿的中部套有彈簧17，蛇嘴下部4與蛇嘴上部3之間通過光桿16進行相對移動；蛇頸5位于上圓形帽7的下方。

所述蛇頸5包括下圓形帽13和尼龍網(wǎng)14，下圓形帽13的內(nèi)部設有圓形傾斜軌道，角度范圍為45～65°，下圓形帽13的圓形傾斜軌道與蛇嘴下部4的圓形傾斜軌道相連通，果實被采摘下來之后先通過蛇嘴下部4的圓形傾斜軌道下滑，接著通過下圓形帽13的圓形傾斜軌道下滑；下圓形帽的外部套接有尼龍網(wǎng)14；尼龍網(wǎng)14的底部設置有鐵圈15，防止大風等外界因素影響果實的正常摘取。

所述刀片19分別安裝在蛇嘴上沿8的底部邊緣和蛇嘴下沿11的上部邊緣，刀片19的安裝呈上下對稱。蛇嘴上沿8安裝有7塊刀片，包括前方安裝有一塊刀片、左方安裝有兩塊刀片、右方安裝有兩塊刀片、前方刀片和左方刀片之間有一塊過渡刀片、前方刀片和右方刀片之間有一塊過渡刀片；蛇嘴下沿11在相對應的位置也安裝有7塊刀片。左方刀片和右方刀片對稱，可以在定位出現(xiàn)偏差而導致仿生蛇嘴采摘機構的位置與果實位置出現(xiàn)偏移時，采用左方刀片或者右方刀片進行果實分離，即在沒有正對果實的情況下進行傾斜采摘。