[發明專利]一種果園采摘拖拉機的運輸控制系統及聯動控制方法

有效

• 申請號: 202110025794.7
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112772146B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 夏長高;馬鑫杰;孫閆;楊彥祥;許秋月;丁偉兵;倪萬磊;盛志鵬;金寶龍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;A01D67/00;G05B11/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種果園采摘拖拉機的運輸控制系統，其特征在于，包括拖拉機、拖車組，環境感知模塊、信息模塊和智能決策模塊；所述拖拉機上通過升降平臺安裝采摘機械臂，所述拖拉機通過拖拉機背板連接拖車組，所述拖車組至少包括1個拖車；

所述環境感知模塊包括拖拉機超聲波雷達(4)和拖拉機深度識別相機(15)；所述拖拉機超聲波雷達(4)用于檢測拖拉機與果樹的距離；所述拖拉機深度識別相機(15)用于采集果樹的結果位置圖像；

所述信息模塊包括拖拉機車速傳感器(5)、拖拉機GPS傳感器(6)、拖車車速傳感器(8)、拖車超聲波雷達(9)、拖車GPS傳感器(10)、拖車重力傳感器(11)、UWB傳感器和水平儀傳感器(18)；所述拖拉機車速傳感器(5)用于測量拖拉機的車速；所述拖拉機GPS傳感器(6)用于定位拖拉機的位置信息；所述拖車車速傳感器(8)用于測量拖車的速度；所述拖車超聲波雷達(9)用于檢測拖拉機與拖車的距離；所述UWB傳感器安裝在拖車與拖拉機背板之間，用于定位拖車和拖拉機；所述拖車GPS傳感器(10)用于定位拖車的位置信息；拖車重力傳感器(11)用于測量拖車中裝載水果的重量；所述水平儀傳感器(18)用于測量機械臂與水平面所成夾角θ；

所述智能決策模塊獲取環境感知模塊和信息模塊的信息；所述智能決策模塊根據拖拉機深度識別相機(15)獲取的果樹的結果位置圖像計算出需要采摘的果實的空間坐標；所述智能決策模塊根據需要采摘的果實的空間坐標、拖拉機的速度、機械臂與水平面所成夾角θ、拖拉機與果樹的距離和拖拉機的位置信息控制拖拉機、升降平臺和采摘機械臂聯動；所述智能決策模塊根據拖車與拖拉機定位信息、拖車的速度、拖車中裝載水果的重量和拖車的位置信息控制拖車的移動；

所述環境感知模塊還包括拖拉機紅外傳感器(3)和拖拉機路徑識別相機(1)，所述拖拉機紅外傳感器(3)用于采集拖拉機行駛路徑的輻射信息，所述拖拉機路徑識別相機(1)用于采集拖拉機行駛路徑圖像信息，所述智能決策模塊獲取拖拉機紅外傳感器(3)和拖拉機路徑識別相機(1)的信息用于識別拖拉機行駛路徑上是否存在障礙物；所述信息模塊還包括拖車紅外傳感器(12)和拖車路徑識別相機(13)，所述拖車紅外傳感器(12)用于采集拖車行駛路徑的輻射信息，所述拖車路徑識別相機(13)用于采集拖車行駛路徑圖像信息，所述智能決策模塊獲取拖車紅外傳感器(12)和拖車路徑識別相機(13)的信息用于識別拖車行駛路徑上是否存在障礙物。

2.根據權利要求1所述的果園采摘拖拉機的運輸控制系統，其特征在于，任一所述拖車箱體內設有平板，所述平板表面包有軟質橡膠；所述平板通過四根彈簧安裝在箱體底部；位于平板后部彈簧的彈性模量小于位于前部彈簧的彈性模量，且后部彈簧的長度小于前部彈簧長度，所述平板底部安裝拖車重力傳感器(11)。

3.根據權利要求1所述的果園采摘拖拉機的運輸控制系統，其特征在于，所述采摘機械臂包括機械臂和電動采摘裝置，所述機械臂的末端安裝有電動采摘裝置，所述電動采摘裝置外裝有圓形套筒，所述圓形套筒與網兜相連，所述網兜的尾部穿過拖拉機的背板與拖車內部連通。

4.根據權利要求3所述的果園采摘拖拉機的運輸控制系統，其特征在于，所述網兜由柔軟粗繩制成。

5.一種根據權利要求1所述的果園采摘拖拉機的運輸控制系統的聯動控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

所述智能決策模塊根據拖拉機深度識別相機(15)獲取的果樹的結果位置圖像計算出需要采摘的果實的空間坐標；

所述智能決策模塊計算出需要采摘的果實與機械臂底座的距離L，所述智能決策模塊將需要采摘的果實與機械臂底座的距離L和機械臂臂長S比較，

若L小于S，則所述智能決策模塊直接生成機械臂的移動路徑，控制機械臂動作；

若L大于S，則所述智能決策模塊獲取機械臂與水平面所成夾角θ，所述智能決策模塊將L*cos0和機械臂臂長S比較，若L*cosθ小于S，所述智能決策模塊控制升降平臺升高上升后，生成機械臂的移動路徑，控制機械臂動作；若L*cosθ大于S，則所述智能決策模塊控制拖拉機向需要采摘水果方向行駛距離D＝(L-S)cosθ，使L*cosθ小于S。