[發明專利]一種基于力覺的水果軟硬識別方法、分揀裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202210244407.3
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114570664A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 彭金柱;楊耀雨;劉燕;范朋輝;張方方;辛健斌;馬天磊
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B07C5/02
• 分類號: B07C5/02;B07C5/34;B07C5/342;B07C5/36
• 代理公司: 焦作市科彤知識產權代理事務所(普通合伙) 41133
• 代理人: 武曉麗

1.一種基于力覺的水果軟硬識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1數據處理

S11獲取水果掉落過程中的壓力數據樣本，構建樣本壓力數據集，并對樣本壓力數據集中的每個樣本壓力數據按獲取順序添加位置標簽；

S12對樣本壓力數據集內的樣本壓力數據從大到小排序，并記錄前n個樣本壓力數據在樣本壓力數據集中的位置標簽；

S13對S12步驟中記錄的n個樣本壓力數據按位置標簽進行順序排列，構建樣本順序數據集；

S14對樣本壓力數據集進行運算，生成樣本壓力變化速度數據集和樣本壓力變化加速度數據集；

S2構建壓力圖片

S21對樣本壓力數據集、樣本壓力變化速度數據集和樣本壓力變化加速度數據集內的數據進行等比例縮小，使其數據范圍處于[-255，255]區間，分別得到模型壓力數據集、模型壓力變化速度數據集、模型壓力變化加速度集；

S22將順序數據集中n個樣本壓力數據對應的模型壓力數據集中的模型壓力數據依次作為壓力圖片前n行中心像素位置的R通道值，并以該模型壓力數據在模型壓力數據集中前后的x個模型壓力數據依次作為壓力圖片該行其它像素位置的R通道值，壓力圖片前n行像素位置的G通道值、B通道值均取0；

S22將順序數據集中n個樣本壓力數據對應的模型壓力變化速度數據集中的模型壓力變化速度數據依次作為壓力圖片中間n行中心像素位置的G通道值或B通道值，并以該模型壓力變化速度數據在模型壓力變化速度數據集中前后的x個模型壓力變化速度數據依次作為壓力圖片該行其它像素位置的G通道值或B通道值，若該模型壓力變化速度數據為正則賦值給G通道，B通道值取0，若該模型壓力變化速度數據為負，則賦值給B通道，G通道值取0，中間n行像素位置的R通道值取0；

S23將順序數據集中n個樣本壓力數據對應的模型壓力變化加速度數據集中的模型壓力變化加速度數據依次作為壓力圖片后n行中心像素位置的G通道值或B通道值，并以該模型壓力變化加速度數據在模型壓力變化加速度數據集中前后的x個模型壓力變化加速度數據依次作為壓力圖片該行其它像素位置的G通道值或B通道值，若該模型壓力變化加速度數據為正則賦值給G通道，B通道值取0，若該模型壓力變化加速度數據為負，則賦值給B通道，G通道值取0，后n行像素位置的R通道值取0；

S3深度學習

S31根據水果軟硬等級對S2步驟構建的壓力圖片進行標注；

S32通過深度學習對壓力圖片進行訓練，得到水果軟硬等級識別模型；

S4實際應用

在分揀過程中，通過S3步驟的水果軟硬等級識別模型，對水果進行軟硬等級分類。

2.根據權利要求1所述的一種基于力覺的水果軟硬識別方法，其特征在于，S14步驟中生成樣本壓力變化速度數據集和樣本壓力變化加速度數據集的具體步驟為：

(1)將樣本壓力數據集內的每個樣本壓力數據減去其前一位樣本壓力數據，第一位樣本壓力數據取其原值或取值0，構建與樣本壓力數據集長度相同的樣本壓力變化速度數據集；

(2)將樣本壓力變化速度數據集內的樣本壓力變化速度數據減去其前一位樣本壓力變化速度數據，第一位樣本壓力變化速度數據取其原值或取值0，構建與樣本壓力數據集長度相同的樣本壓力變化加速度數據集。

3.一種基于力覺的水果分揀裝置，其特征在于：包括傳送單元、分揀單元、運輸單元和控制單元，

所述傳送單元用于將水果傳送至分揀單元并接收、響應所述控制單元發出的驅動信號一；

所述分揀單元用于采用權利要求1～2任意一項所述的方法對水果進行分揀并接收、響應所述控制單元發出的驅動信號二；

所述運輸單元包括運輸車，運輸單元用于對分揀單元分揀后的水果進行運輸并接收、響應所述控制單元發出的驅動信號三和運輸車位置信息；

所述控制單元用于檢測水果的外觀及壓力信息、監測運輸車位置信息，并向所述傳送單元發送驅動信號一、向分揀單元發送驅動信號二并基于水果的外觀及壓力信息控制分揀單元對水果進行分揀、基于運輸車位置信息向所述運輸單元發送驅動信號三和運輸車位置信號。