[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

本發明涉及一種采摘機器人高效采放運綜合平臺及使用方法，其中一種采摘機器人高效采放運綜合平臺包括平臺底座，以及安裝在平臺底座上的圖像采集裝置、采摘裝置、工控機和輸送裝置，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、沿豎向滑設在固定支架上的可動橫梁，以及通過可調支架安裝在可動橫梁上的攝像頭，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。本發明的攝像頭可自由移動，有利于不同種植標準下的果實識別，提高了所述平臺的適用性；減少了機械臂放置果實消耗的時間，提高了采摘的效率；機械爪內側能夠更好地貼合果實表面，包裹柔性材料以減少果實采摘時的損傷。

技術領域

本發明涉及農用機械設備技術領域，尤其涉及到一種采摘機器人高效采放運綜合平臺及使用方法。

背景技術

采摘作為果實生產的重要環節之一，目前我國仍以人工為主，效率低，且隨著人口老齡化趨勢的加重，農村人口逐漸向城市流動，勞動力逐漸減少，勞動成本不斷提高。我國關于采摘機器人的研究與一些發達國家相比起步較晚，目前能夠用于實際果實采摘的機械較少。此外，由于一些關鍵技術仍待突破，使采摘機械的智能程度以及效率還有待提高。

近年來，隨著一系列農業政策的落實，農藝得到了進一步的結合，種植方式標準化的提高，更有利于農業機械化的推進。此外，計算機技術的不斷發展使得更多的目標識別技術被應用于農業生產環節，這為采摘機械的智能化發展提供了良好的條件。但目前國內已有的番茄采摘機械效率較低，且在復雜的自然環境中的采摘效果未達到實際生產的要求。因此，研究一種能夠實際應用的智能化高效采摘機械具有重要意義。

發明內容

本發明針對國內現有采摘機械智能化程度不高、采摘效率低等問題，提供了一種采摘機器人高效采放運綜合平臺及使用方法，為果實的智能化采摘提供了一套有效的解決方案。本發明可用于成熟紅色番茄或其他紅色果實的智能化采摘，識別準確率和采摘效率較高。

本發明是通過如下技術方案實現的，提供一種采摘機器人高效采放運綜合平臺，包括平臺底座，以及安裝在平臺底座上的圖像采集裝置、采摘裝置、工控機和輸送裝置，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、沿豎向滑設在固定支架上的可動橫梁，以及通過可調支架安裝在可動橫梁上的攝像頭，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。

本方案通過工控機對圖像采集裝置、采摘裝置和輸送裝置的動作進行控制，通過可動橫梁的豎向移動帶動可調支架，進而實現攝像頭在豎直方向的上下移動，通過可調支架可實現攝像頭上、下、左、右的自由轉動，攝像頭的自由移動有利于不同種植標準下的果實識別，提高了平臺的適用性。

作為優化，采摘裝置包括安裝在平臺底座上的六軸機械臂，以及安裝在六軸機械臂活動端的兩夾式機械爪，兩夾式機械爪的夾持面設有柔性材料。本優化方案采用六軸機械臂，使得向目標點運動的靈活度更高，通過在兩夾式機械爪的夾持面設置柔性材料，在機械爪與果實接觸時，可以減少對果實表面的破壞。

作為優化，輸送裝置包括位于采摘裝置正前方的橫向傳送帶和位于橫向傳送帶一側的縱向傳送帶，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。本優化方案的輸送裝置分為橫向輸送和縱向輸送兩部分，六軸機械臂結束采摘動作后，運動至與采摘點縱軸方向對應的橫向傳送帶上方，然后松開兩夾式機械爪，將果實放置于橫向傳送帶上，再繼續進行下一次的采摘，直到當前獲取畫面內的目標果實都采摘完畢。不同于傳統的利用機械臂將果實放置于收集裝置內的方式，本發明減少了機械臂的放置時間，在采摘的同時實現果實的收集，提高了采摘的效率；在采摘裝置進行下一次采摘動作的同時將果實從放置位置運送至縱向傳送帶，然后由縱向傳送帶將果實運送至緩沖裝置，果實經緩沖裝置滑進收集筐，實現果實的收集，避免輸送占用采摘時間；輸送裝置由步進電機進行驅動，通過工控機發送脈沖信號控制，實現傳送帶的啟動和停止。