[发明专利]智能辨识采摘机器人及采摘方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域，特别涉及一种果实采摘机器人，还涉及一种果实采摘方法。

背景技术

板栗是壳斗科栗属的一种，原产我国，是一种重要的干果，富含糖、淀粉、蛋白质和多种矿物元素，食用方式多样。我国板栗的产量和品质，居世界首位。

板栗的采摘是劳动密集型作业，目前普遍采摘方法是：用竹竿或者木棍对准板栗及其所连树枝进行敲打，是板栗从所连树枝上脱落下来，采摘人员将脱落的板栗进行收集起来。这种采摘方法需要耗费大量的人力和财力，使板栗生产成本上升；同时从树上脱落的板栗遭受到竹竿活木棍的打击及跌落到地上的撞击，外观及果肉受到破坏，存储时极易腐烂，造成农民不必要的损失；另外，板栗外壳带刺，从高空脱落时极易伤害到操作人员。

由于板栗生长的复杂性和农田环境的非结构化等特点，目前市场上尚未出现商品化的板栗采摘系统。

发明内容

本发明提出一种智能辨识采摘机器人及采摘方法，解决了高空采摘板栗果实的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种智能辨识采摘机器人，包括下位机和上位机；

所述下位机包括：四轮智能移动平台10、第一控制柜7、图像采集模块、板栗采摘模块、集果箱3、称重模块4、无线视频传输模块、电源9和GPS定位模块44；

所述上位机包括PC机39、无线视频接收模块36、数据采集卡37、第二主控模块38、第二控制柜35、接收机天线34、视频传输线；无线视频接收模块36通过AV线与第二主控模块38连接，第二主控模块38通过视频传输线与数据采集卡37连接，数据采集卡37通过插接方式与PC机39连接，接收机天线34通过屏蔽电缆与无线视频接收模块36连接；所述接收机天线34通过螺母固定在第二控制柜35上方；

所述四轮智能移动平台10包括驱动轮总成16、平台车架15和四轮智能移动平台驱动模块45，驱动轮总成16与平台车架15之间采用螺栓连接；

所述集果箱3位于四轮智能移动平台10中间位置，处于三维滑台机械臂前方；

第一控制柜7内部垂直方向上设置多个隔断，其底部安装电源9，所述四轮智能移动平台驱动模块45固定在第一控制柜7内部且位于所述电源9的上一层；

所述图像采集模块包括两台短枪摄像机6和接线端子；短枪摄像机6采用两自由度云台支撑，通过螺栓螺母固定在四轮智能移动平台10中间位置，接线端子通过BNC双绞线5与图像处理模块40连接；

所述图像处理模块40通过螺栓固定在第一控制柜7上层，通过接线端子与电源9及第一主控模块41连接，通过AV转接头与无线视频发射模块42连接，通过串口线与第一主控模块41连接；

所述第一主控模块41通过螺栓固定在第一控制柜7上层，通过接线端子与图像处理模块40、无线视频发射模块42、板栗采摘模块驱动器43和电源9连接；

所述无线视频传输模块包括无线视频发射模块42、无线视频接收模块36、发射机天线8，接收机天线34；无线视频发射模块42通过接线端子和图像采集模块连接并安装在第一控制柜7内上层，无线视频接收模块36通过接线端子和第二主控模块38连接，发射机天线8和接收机天线34分别与无线视频发射模块42和无线视频接收模块36通过屏蔽电缆连接，发射机天线8通过螺母固定在四轮智能移动平台10后侧；

所述称重模块4包括第一压力传感器，通过屏蔽电缆与第一主控模块41连接，并通过螺栓螺母固定在集果箱3和平台车架15之间；

所述GPS定位模块44通过螺栓螺母固定在第一控制柜7的下层，包括差分GPS模块，通过屏蔽电缆与第一主控模块41连接；

所述板栗采摘模块通过螺栓固定在四轮智能移动平台10的前侧，包括三维滑台机械臂2和板栗采摘机械手1；

所述三维滑台机械臂2包括步进电机25，联轴器26，滚珠导轨27，滚珠丝杠28，滑块29，挡块30，底座31，连杆32；步进电机25通过联轴器26和滚珠丝杠28连接，滚珠丝杠28上套有滑块30，滚珠丝杠28两端和挡块30连接，挡块30通过螺栓固定在底座31上，底座31通过螺栓固定在四轮智能移动平台10的前侧；板栗采摘机械手1通过连杆32和滑块29连接，步进电机25与板栗采摘模块驱动器43连接；

所述板栗采摘机械手1包括第二压力传感器33、舵机23、舵机支架24、机械爪22、剪刀手21；第二压力传感器33固定在机械爪22内侧，剪刀手21通过支架安装在三维滑台机械臂2前方；所述板栗采摘机械手1通过舵机支架24和三维滑台机械臂2连接。