[發(fā)明專利]授粉機器人機械臂避障路徑規(guī)劃方法、裝置

有效

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• 申請日: 2020-06-02
• 公開（公告）號: CN111844007B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 陶為戈;朱天明;賈子彥;王永星;肖淑艷;諸一琦;薛波;吳全玉;袁偉南;莊永豐
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J9/16;B25J11/00;A01H1/02
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

本發(fā)明提供一種授粉機器人機械臂避障路徑規(guī)劃方法、裝置，所述方法包括：通過深度相機獲取深度圖像，根據(jù)深度圖像獲取障礙物位姿和機械臂的授粉目標點位姿；通過帶線性回歸的三維RRT算法獲取初始路徑；通過A*算法對三維RRT算法進行優(yōu)化，以獲取最優(yōu)路徑；通過人工勢場法對最優(yōu)路徑進行軌跡平滑，以獲取最終路徑根據(jù)最終路徑對機械臂進行控制。該方法采用帶線性回歸的三維RRT算法，將RRT三維空間探索的目的性進一步的增強，使探索方向更容易朝著開闊的地方發(fā)展，基于A*算法優(yōu)化的三維RRT算法結(jié)合的人工勢場法可以很好的避免陷入局部極小值的問題，且軌跡平滑，十分適合機械臂在樹枝之間移動，有利于提高機器人授粉的可靠性。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及及農(nóng)業(yè)機械技術(shù)領域，具體涉及一種授粉機器人機械臂避障路徑規(guī)劃方法和一種授粉機器人機械臂避障路徑規(guī)劃裝置。

背景技術(shù)

大部分的果樹都需要異花授粉才能正常結(jié)果，而在授粉樹缺乏，天氣惡劣的情況下，果樹的自然授粉會受到不利的影響，此時就需要進行人工授粉。例如火龍果的授粉，火龍果花朵的自然授粉比較困難，需要人工授粉，且火龍果是典型的夜間開花植物，一般傍晚至凌晨開花，凌晨開始逐漸凋萎，直至陽光照射后完全凋謝。這對人工授粉來說費時費力，還容易損傷花朵。

相關(guān)技術(shù)中雖然有通過授粉機器人自動進行授粉的技術(shù)，但是，對于其授粉機械臂的一般是通過簡單的RRT算法進行路徑規(guī)劃，而三維RRT算法容易陷入局部極小值等問題，且可能會產(chǎn)生多條路徑，可能導致采取的路徑遠離最優(yōu)路徑，以及路徑一般質(zhì)量都不是很好，例如可能包含棱角，不夠光滑，進而會導致授粉機器人的授粉可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供了一種授粉機器人機械臂避障路徑規(guī)劃方法，該方法采用帶線性回歸的三維RRT(Rapidly?Exploring?Random?Tree，快速擴展隨機樹)算法，將RRT三維空間探索的目的性進一步的增強，使探索方向更容易朝著開闊的地方發(fā)展，基于A*算法優(yōu)化的三維RRT算法結(jié)合的人工勢場法可以很好的避免陷入局部極小值的問題，且軌跡平滑，十分適合機械臂在樹枝之間移動，且有利于提高機器人的穩(wěn)定性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明第一方面實施例提出了一種授粉機器人機械臂避障路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟：通過深度相機獲取深度圖像，根據(jù)所述深度圖像獲取障礙物位姿和所述機械臂的授粉目標點位姿；根據(jù)所述障礙物位姿和所述授粉目標點位姿，通過帶線性回歸的三維RRT算法獲取初始路徑；通過A*算法對所述三維RRT算法進行優(yōu)化，以獲取最優(yōu)路徑；通過人工勢場法對所述最優(yōu)路徑進行軌跡平滑，以獲取最終路徑；根據(jù)所述最終路徑對所述機械臂進行控制

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過深度相機獲取深度圖像，根據(jù)所述深度圖像獲取障礙物位姿和所述機械臂的授粉目標點位姿，包括：根據(jù)所述深度圖像識別所述花蕊的頂部中心點和底部坐標點；根據(jù)所述頂部中心點和所述底部坐標點基于世界坐標系下的Y軸的數(shù)值，判斷是否對所述花蕊進行授粉；根據(jù)所述深度圖像識別花蕊位姿和所述障礙物的位姿，將所述花蕊位姿用四元數(shù)位姿表示；根據(jù)所述四元數(shù)位姿反推得所述機械臂的授粉目標點位姿。