[發(fā)明專利]一種基于視覺伺服的采摘機器人控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010584519.4
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111673755B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史穎剛;劉利;張煒;喬欣;楊田;方文虎;李凱;崔永杰
• 申請（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學
• 主分類號: B25J9/18
• 分類號: B25J9/18;A01D46/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于視覺伺服的采摘機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主控制器，以及分別與所述主控制器連接的底盤控制模塊、視覺模塊、導航定位模塊、機械臂控制模塊和機械爪控制模塊；所述視覺模塊包括單目視覺模塊和雙目視覺模塊，所述雙目視覺模塊為采摘機器人提供全局視野以確定采摘停靠點并輔助所述導航定位模塊工作，所述單目視覺模塊為采摘機器人提供采摘停靠點周圍采摘作業(yè)空間內(nèi)被采摘果實的位置；

采摘停靠點的確定：取雙目視覺模塊的雙目相機的兩鏡頭對稱中心為所述雙目相機的坐標系原點，取機械臂的基座底部中心為所述機械臂的坐標系原點；

由雙目視覺模塊檢測得到視野內(nèi)的成熟果實坐標，并根據(jù)所述雙目相機的坐標系和所述機械臂的坐標系的關(guān)系，確定成熟果實相對于所述機械臂的坐標系的x，y，z軸坐標；

取采摘機器人左右兩側(cè)離采摘機器人最近的兩個果實的x軸坐標，并選擇二者的最小值記為采摘作業(yè)空間在x軸方向上的坐標起始點，該x軸方向上的坐標起始點與所述機械臂的采摘作業(yè)空間長度的一半相加，即可獲得采摘停靠點的x軸坐標；該x軸方向上的坐標起始點與所述機械臂的采摘作業(yè)空間長度相加記為采摘作業(yè)空間在x軸方向上的坐標終點，也是采摘機器人的下一個采摘作業(yè)空間在x軸方向上的坐標起始點，以此類推確定下一個采摘停靠點的x軸坐標；x軸方向指前后方向，y軸方向指左右方向，z軸方向指上下方向，默認采摘機器人在y軸方向的坐標始終保持不變，所述機械臂的采摘作業(yè)空間長度是所述機械臂在前后方向上允許的作業(yè)范圍的尺寸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺伺服的采摘機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述雙目視覺模塊包含雙目相機和雙目視覺處理器，所述雙目視覺處理器與所述主控制器連接并對所述雙目相機傳回的圖像進行處理；所述單目視覺模塊包括單目相機和單目視覺處理器，所述單目視覺處理器與所述主控制器連接并對所述單目相機傳回的圖像進行處理；所述雙目相機安裝在機械臂的基座正前方，所述單目相機安裝在所述機械臂的末端機械爪的中心位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于視覺伺服的采摘機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述雙目視覺處理器和所述單目視覺處理器采用同一個視覺處理器，所述視覺處理器為工控機。

4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于視覺伺服的采摘機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述導航定位模塊包括激光雷達和陀螺儀，所述激光雷達和所述陀螺儀分別與所述雙目視覺模塊的雙目視覺處理器連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于視覺伺服的采摘機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括光電開關(guān)，所述光電開關(guān)安裝在末端機械爪的中心位置且與所述主控制器連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于視覺伺服的采摘機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述底盤控制模塊包括底盤電機控制器和輪轂電機，所述底盤電機控制器和輪轂電機各有兩個且一一對應；所述輪轂電機配置有相應的光電編碼器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于視覺伺服的采摘機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機械臂控制模塊包括腰部電機、肩部電機、肘部電機以及對應的電機控制器和霍爾傳感器，所述霍爾傳感器與所述主控制器相連以獲取相應電機的位置信息；所述機械爪控制模塊包括舵機控制器及腕部舵機和手爪舵機，以控制所述機械臂腕部關(guān)節(jié)的運動及末端機械爪的開合。