[实用新型]基于机器视觉的葡萄套袋机器人系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及智能机器人机器人技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的葡萄套袋机器人系统。

背景技术

葡萄是我国重要的落叶果树种类之一，其结果早、适应性强、效益高。我国葡萄栽培自20世纪80年代以来得到了突飞猛进地发展，葡萄栽培和加工已成为许多地区促进经济发展、增加农民收入的主要途径。30多来葡萄栽培面积和产量一直持续增长。2010年全国葡萄栽培面积达到了828万亩，产量高达843万吨，并且葡萄种植面积年均增加30万亩。葡萄栽培面积和产量均居世界第5位。按鲜食葡萄产量，我国已连续多年高居首位。

目前，我国葡萄生产正处于传统农业与工业农业混合型向现代农业迈进的关键时期。很多新的生产方式和发展方式正在快速融入葡萄产业。从葡萄种植到收割加工的深翻、施肥、喷药、除草、中耕、浇灌、套袋、采摘、贮藏及加工等生产环节的工作强度较大，机械化程度很低，严重制约着我国的葡萄生产。

葡萄套袋后将果实与外界环境隔离，使果实不受到外界环境的不良损伤。这样做有利于提高葡萄外观品质，促进果实着色，使葡萄果面细嫩、光洁、色泽鲜艳；有利于防止葡萄遭受病、虫、鸟害，以及农药的污染，更好的实现了绿色食品的生产；有利于提高葡萄的好果率以及果穗重，增加果农的直接经济效益。葡萄套袋时间是在疏果后，坐果稳定期间进行的，此时的葡萄都是绿色的，仅黄豆粒大小。

市场上目前应用的葡萄果袋种类和颜色比较多，但其基本结构相似。纸袋的袋口上粘贴了一条较软的金属丝，正确的套袋方法是用右手撑开袋口，使套袋整个鼓起来，用左手托住袋的底部，使套袋底部两侧的通气排水口张开，袋体膨起，将袋从下向上拉起，果柄放在袋上方的切口处，使果穗位于袋的中央。最后将袋口用铁丝绑紧，避免雨水流入。

目前葡萄套袋作业主要是由人工操作来完成，工作繁琐，劳动强度高，且效率低。葡萄套袋工作最好在7至10天左右完成，对于大面积种植葡萄的地区，需要大量的人力来完成这项工作。因此，对于人力资源比较贫乏的地区，人工套袋技术的应用常常受到很大的制约。还有可能出现由于人工不足造成套袋不及时的状况，给果农经济收入产生严重的损失。面对这种突出的矛盾，果农们急需一种葡萄自动套袋的机器人来完成繁琐的套袋工作。

发明内容

为了克服已有人工葡萄套袋作业的劳动强度大、工作效率低的不足，本实用新型提供一种降低劳动强度、提高工作效率的基于机器视觉的葡萄套袋机器人系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于机器视觉的葡萄套袋机器人系统，包括机器人智能移动平台、计算机视觉识别定位装置和机械臂套袋装置；

所述机器人智能移动平台包括履带车、运动控制器、电机驱动器、车载计算机，云台摄像机和二维激光测距仪，所述履带车内安装车载计算机，所述车载计算机还包括自动路径导航模块，将云台摄像机获取的导航路径信息进行计算，并将计算得到的路径导航参数输送给运动控制器，车轮电机驱动器根据运动控制器输出的两轮差速对履带车进行路径跟踪；障碍物检测模块，利用二维激光测距仪的障碍物检测传感器对周围环境进行180°扫描，获得障碍物的位置信息；

所述计算机视觉识别定位装置包括竖直滑轨和用以采集葡萄图像的双目彩色CCD相机，所述双目彩色CCD相机可上下移动地安装在所述竖直滑轨上，所述履带车内安装车载计算机，所述车载计算机还包括用以根据葡萄图像确定葡萄重心在图像中的二维坐标，再利用双目立体定位算法确定深度信息，利用摄像机坐标系和机器人坐标系的坐标转换关系，得到葡萄重心及葡萄中心线在机器人坐标系中的空间坐标及形状参数的葡萄定位模块；

机械臂套袋装置包括机械臂、末端执行器和套袋，所述机械臂安装在所述履带车上，所述机械臂上安装末端执行器，所述末端执行器上安装套袋。

进一步，所述机械臂包括从下到上依次连接的基座、腰部、肩关节、大臂、肘关节、小臂和腕关节，所述基座固定安装在履带车上，所述基座上可转动地安装腰部，所述腰部上安装可俯仰转动的肩关节，所述肩关节与大臂下端连接，所述大臂上端与可俯仰转动的肘关节连接，所述肘关节与小臂下端连接，所述小臂上端与可俯仰转动的腕关节连接，所述腕关节上安装末端执行器。