[發明專利]一種基于圖像識別的草莓自主采摘機器人

在審

• 申請號: 202010542232.5
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111727739A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 杜鵬;于海濤;王婷翌;胡海豹;黃瀟;陳效鵬
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;B07B13/065;B62D55/065
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于圖像識別的草莓自主采摘機器人。所述采摘機器人要由傳送分離模塊、剪切識別模塊、收集模塊與驅動模塊組成。所述的傳送分離模塊為兩個位于機體兩側的傳送帶系統，用于傳送并排布待識別草莓；所述的剪切識別模塊設于傳送分離模塊內與主體外殼兩側，用于識別并剪切成熟草莓；所述收集模塊主要為一位于機體中下部的可抽拉抽屜，用于收集剪下的草莓；所述驅動裝置為設于機體底部的四組履帶系統，帶動機體前進。所述草莓采摘機器人采摘過程中不需要人力協助，且在保證果實安全的同時可實現機體行進與采摘作業協同進行，提高了采摘效率，降低了采摘人工成本。

技術領域

本發明屬于農業機械領域，涉及一種草莓采摘機器人，特別涉及一種可對草莓進行傳送分離、識別、剪切、收集與分類的機器人和一種可完成草莓分離的機械裝置。

背景技術

果蔬采摘是農業生產鏈中最耗時耗力的一個環節,其成本高、季節性強、需要大量勞動力高強度的工作。但是由于工業生產的迅速發展分流了大量農業勞動力以及人口老齡化加劇等原因,使得能夠從事農業生產的勞動力越來越少,單靠人工勞作已經不能滿足現有的需要。隨著計算機圖像處理技術和各種智能控制理論的發展,使采用機器人采摘果蔬成為可能。果蔬采摘機器人是一類針對水果和蔬菜,可以通過編程來完成采摘等相關作業任務的具有感知能力的自動化機械收獲系統,是集機械、電子、信息、智能技術、計算機科學、農業和生物等學科于一體的交叉邊緣性科學,需要涉及機械結構、視覺圖像處理、機器人運動學動力學、傳感器技術、控制技術以及計算信息處理等多方面學科領域知識。

草莓是多年生草本植物，營養價值高，含有多種營養物質，易于吸收，具有很高的保健和醫療價值。近年來，隨著草莓種植的推廣，國內草莓種植地面積迅速增長，目前國內草莓采摘地方法都是由人工采摘，但人工采摘成本較高，據有關資料顯示人工成本約占總成本的四分之一，且盛果期勞動作業強度大，嚴重制約著草莓種植業的發展。由此，開發一款實用可靠，環保高效且成本較低的草莓采摘機器人是大勢所趨。

為實現草莓采摘的自動化，國內學者研發出了很多形式的草莓采摘機器人。專利申請號為CN108617265A，名稱為“手推式草莓采摘控制方法”，提供了一種手推手控式的草莓輔助采摘裝置，采用一系列手控機械聯動裝置來采摘草莓。該裝置雖然節能精妙，但是一方面由于地壟的坡度，高度，跨度往往不同種植地之間各有不同，且沒有一個統一的標準，故該裝置的普適性較低。另一方面，該裝置的唯一動力來源為人的推力，草莓的識別剪切與收集都依靠人工，所以仍存在勞動力需求較高的問題。專利申請號為CN107711079A，名稱為“草莓采摘機器人及草莓采摘方法”，提供了一種包括位移裝置，傳動裝置和采摘裝置的精度高不傷果的草莓采摘方法。但是，在此裝置的運作中當采摘裝置檢測到附近的草莓式，位移裝置停止移動，裝置進行草莓采摘。草莓為成簇結果，且株與株之間較緊湊，采用隨停式草莓采摘機將會大大耗費時間。

由此可見，開發出一款實用可靠，自動化程度高，環保高效且成本較低的草莓采摘機器人有著重要的意義。

發明內容

為解決現有的技術不足，本發明的效果在于設計一種集傳送分離、識別、剪切、收集和分類為一體的、機體可向前行進運動的同時實施采摘功能的草莓自主采摘裝置。

為達到上述效果，本發明提出的草莓采摘機主要包括傳送分離模塊、識別剪切模塊、收集分類模塊與驅動模塊。

所述的傳送分離模塊主要包括電機，若干圓帶，圓帶輪，舵機，撥輪與鼓風機。其中兩圓帶輪分別位于該機構首尾兩處，若干圓帶等間距繞于兩圓帶輪軸上組成圓帶傳送帶，撥輪與鼓風機位于傳送帶空腔內，且該傳送分離模塊與地面的夾角可根據實際地壟的坡度進行調節。當傳送分離模塊運作時，電機帶動其中一個圓帶輪轉動，從而帶動圓帶傳送帶組運動。在該機構運作過程中，借助同一電機，撥輪進行旋轉運動，在草莓經過撥輪時，該分離裝置能夠將草莓進行有效規整，達到整齊較均勻排列的目的，為下一步識別和剪切做鋪墊。同時空腔內部的鼓風機可向外鼓風，以減少葉片遮擋而造成的識別疏漏。