[发明专利]一种柑橘采摘机器人系统及其控制方法

说明书

本发明提供了一种柑橘采摘机器人系统及其控制方法，采摘机器人系统包括采摘机器人和控制系统，采摘机器人包括履带式移动平台、壳体、机械臂安装平台、机械臂、双目镜头、单目镜头和采摘机构；控制系统包括中央处理器，以及分别与中央处理器控制连接的图像处理模块、移动平台控制模块、机械臂驱动控制模和采摘机构驱动控制模。由中央处理器预先规划采摘轨迹，通过逆运动学算法来精确控制采摘，采摘精度高，采摘效率高；采摘机器人根据预设路径执行采摘，采摘机器人的导航性能好，可以解决采摘耗时的问题；通过在每一个采摘点循环判断采摘任务是否完成，可以避免果实采摘遗漏的问题，无需人工二次采摘。

技术领域

本发明属于农业采摘机器人技术领域，具体涉及一种柑橘采摘机器人系统及其控制方法。

背景技术

随着新型农业生产模式和自动化控制技术的快速发展，农业机器人将成为农业生产链中最重要的组成部分之一。其中，果实蔬菜是农业生产中不可或缺的，果蔬采集机器人在农业机器人中具有很大的发展潜力。果蔬的采摘是农业生产链中最耗时、费力的一个环节，具有采摘季节性强、劳动强度大、费用高等特点，通过降低采摘作业成本是农业增收的重要途径；目前，国内大多数果蔬采摘均采用人工完成，采摘费用占成本的50%-70%，研究和开发果蔬采摘机器人对于解放劳动力、提高生产效率、降低生产成本和保证果蔬的品质具有重要的意义。

在世界范围内，已经出现了多种果蔬采摘机器人，例如，西红柿采摘机器人、黄瓜采摘机器人、蘑菇采摘机器人、草莓采摘机器人和柑橘采摘机器人等。不同果蔬有不同的采摘特性，目前，柑橘采摘机器人存在以下不足：1、采摘机器人的导航性差；2、采摘不精确，耗时长；3、采摘不完全，需人工进行二次采摘。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种柑橘采摘机器人系统及其控制方法，解决果园内柑橘采摘机器人导航性差、采摘耗时长和采摘不完全等问题，具有良好的导航性、不遗漏采摘等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种柑橘采摘机器人系统，包括采摘机器人和控制系统；采摘机器人包括履带式移动平台和固定设置在履带式移动平台上方的壳体；壳体上方固定设置有机械臂安装平台，机械臂安装平台上安装有机械臂；壳体上还设置有用于识别定位果实的双目镜头和用于识别导航路径的单目镜头；机械臂的采摘端设置有采摘机构，采摘机构包括剪切机构和夹持机构；壳体内设置有果篮放置腔；控制系统包括用于处理双目镜头和单目镜头拍摄图像的图像处理模块、用于控制履带式移动平台的移动平台控制模块、用于控制机械臂各关节的机械臂驱动控制模块、用于控制机械臂采摘机构的采摘机构驱动控制模块和中央处理器，中央处理器分别与图像处理模块、移动平台控制模块、机械臂驱动控制模块和采摘机构驱动控制模块控制连接。

上述柑橘采摘机器人系统中，果篮放置腔中放置有果篮，当采摘机器人启动后，中央处理器将第一控制信号传输到移动平台控制模块，移动平台控制模块控制履带式移动平台进行移动，实现采摘机器人的移动；双目镜头会实时采集果实图像信息，并将采集的果实图像信息传输到图像处理模块，图像处理模块将处理后的果实图像信息传输到中央处理器进行分析，可以分析出果实的数量、果实的位置等信息；中央处理器将第二控制信号传输到机械臂驱动控制模块，机械臂驱动控制模块控制机械臂进行移动；中央处理器将第三控制信号传输到采摘机构，控制剪切机构剪切果实，控制夹持机构将果实夹持住并控制机械臂移动，将果实放入果篮中；完成果实的采摘；最后控制采摘机器人返回停靠基地；该采摘机器人的整体操作简单，可精确采摘果实，采摘效率高。

上述柑橘采摘机器人系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：首先，制作果园的导航地图，根据果园内果树栽种分布在导航地图内预设导航路径，在导航路径上设置连续的若干采摘点。作为优选方案，该步骤中导航路径的预设步骤如下：

S11：根据果园内果树栽种位置和导航地图确定可规划路径；