[發明專利]一種采摘機器人高效采放運綜合平臺及使用方法

有效

• 申請號: 202110622333.8
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113099848B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 李天華;孫萌;步允開;李龍學;施國英;李玉華;張觀山
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: A01D46/30
• 分類號: A01D46/30;B25J11/00;B25J15/08;A01D45/00
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 王舵

1.一種采摘機器人高效采放運綜合平臺的使用方法，其特征在于，

采摘機器人高效采放運綜合平臺包括平臺底座（1），以及安裝在平臺底座上的圖像采集裝置（2）、采摘裝置（3）、工控機（4）和輸送裝置（5），所述圖像采集裝置、采摘裝置和輸送裝置均與工控機電性連接，所述圖像采集裝置包括與平臺底座固接的固定支架（21）、沿豎向滑設在固定支架上的可動橫梁（22），以及通過可調支架（23）安裝在可動橫梁（22）上的攝像頭（24），攝像頭用于實時獲取果實畫面信息目標采摘點的深度信息，可調支架用于調整攝像頭的角度；

采摘裝置包括安裝在平臺底座上的六軸機械臂（31），以及安裝在六軸機械臂活動端的兩夾式機械爪（32），兩夾式機械爪（32）的夾持面設有柔性材料；

輸送裝置包括縱向傳送帶（52）和位于采摘裝置正前方的橫向傳送帶（51），縱向傳送帶的進料端位于橫向傳送帶出料端的下方，縱向傳送帶的出料端下方設置有收集筐（7）；

所述縱向傳送帶的出料端設有緩沖裝置（6），所述緩沖裝置（6）包括扭力彈簧（61）和開口朝上的弧形板（62），扭力彈簧的軸線沿橫向設置，扭力彈簧的一端通過連接板（9）與平臺底座連接，扭力彈簧的另一端與所述弧形板連接；

工控機包括識別模塊、定位模塊、采摘模塊和輸送模塊，識別模塊用于對果實畫面檢測并輸出符合要求的中心點像素坐標；定位模塊通過將獲取的像素坐標轉換為六軸機械臂坐標實現采摘目標的定位，并通過將果實像素直徑轉換成實際直徑信息實現兩夾式機械爪閉合直徑的控制；采摘模塊用于實現六軸機械臂向目標采摘點和果實放置點的運動，以及兩夾式機械爪開合直徑、旋轉角度的控制；輸送模塊用于發送脈沖信號，實現果實的運輸收集；

采摘機器人高效采放運綜合平臺的使用方法包括如下方面：

（1）將平臺底座放置于底盤上，移動底盤至合適位置，開始運行工控機的算法，通過攝像頭實時獲取果實畫面和目標采摘點的深度信息；

（2）識別模塊通過YOLO v4網絡對果實畫面進行初步檢測，并將檢測結果用矩形框框住，然后利用HSV對框內紅色部分進行分割，當分割部分的像素數在檢測框內總像素數的占比超過20% 時，保留檢測結果并輸出中心點像素坐標和果實的像素直徑；然后定位模塊將獲取的像素坐標轉換為六軸機械臂坐標，輸出轉化后的三維機械臂坐標和果實實際直徑；

（3）坐標轉換完成后，采摘裝置判斷獲取的坐標是否在六軸機械臂采摘范圍內，若符合采摘范圍，則將坐標信息傳遞給六軸機械臂，使六軸機械臂運動至目標點；同時，將獲取的果實直徑大小轉化為兩夾式機械爪步進電機的PWM值，確定兩夾式機械爪閉合直徑，防止閉合過度造成果實損傷；

（4）兩夾式機械爪夾取到果實后，通過旋轉將果實采摘下來；六軸機械臂運動至采摘點縱向對應位置的橫向傳送帶上方，將果實以最短的路徑放置于橫向傳送帶上，然后繼續采摘下一個目標果實；若當前畫面沒有檢測到目標果實，六軸機械臂回到初始狀態，等待下一次采摘指令；

（5）當果實放置在橫向傳送帶上后，輸送模塊向橫向傳送帶和縱向傳送帶的步進電機發送指令，使橫向傳送帶和縱向傳送帶運動；通過橫向傳送帶和縱向傳送帶兩段接力將果實運送至緩沖裝置，使果實經緩沖裝置滑入至該平臺下方的收集筐內。

2.根據權利要求1所述的一種采摘機器人高效采放運綜合平臺的使用方法，其特征在于：番茄從縱向傳送帶滾下后落至緩沖裝置的弧形板，扭力彈簧在受到果實的壓力壓縮后使弧形板轉動傾斜，利用扭力彈簧的變形對果實的下落沖擊進行緩沖，番茄沿弧形板滑入收集筐內后，利用扭力彈簧的彈力使弧形板恢復到初始位置。