[发明专利]一种基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置及方法

权利要求书

1.一种基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，其特征在于：该装置包括上位机（10）、微控制器（20）、图像信息采集模块（30）、深度信息获取模块（40）、仿生机械手（50）、气流产生模块（60）、气流控制模块（70）和气流释放模块（80），所述图像信息采集模块（30）、深度信息获取模块（40）、气流产生模块（60）、气流控制模块（70）和气流释放模块（80）均安装在仿生机械手（50）上；

所述上位机（10）与微控制器（20）交互式信号连接，所述图像信息采集模块（30）的信号输出端与上位机（10）的信号输入端连接，所述图像信息采集模块（30）与微控制器（20）交互式信号连接，所述深度信息获取模块（40）与微控制器（20）交互式信号连接，所述微控制器（20）的信号输出端与仿生机械手（50）的信号输入端、气流产生模块（60）的信号输入端、气流控制模块（70）的信号输入端连接，所述气流产生模块（60）的出气口与气流控制模块（70）的进气口连通，所述气流控制模块（70）的出气口与气流释放模块（80）的进气口连通。

2.根据权利要求1所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，其特征在于：所述图像信息采集模块（30）包括双目相机（31）、第一接口电路（32）和第一防震减震组件（33），所述双目相机（31）的信号输出端通过第一接口电路（32）与上位机（10）的信号输入端连接，所述双目相机（31）通过第一接口电路（32）与微控制器（20）交互式信号连接，所述第一防震减震组件（33）设置在双目相机（31）的安装位置下方，用于对双目相机（31）进行防震减震处理。

3.根据权利要求1所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，其特征在于：所述深度信息获取模块（40）包括TOF相机（41）、第二接口电路（42）、第二防震减震组件（43）和主动式温度控制电路（44），所述TOF相机（41）通过第二接口电路（42）与微控制器（20）交互式信号连接，所述第二防震减震组件（43）设置在TOF相机（41）的安装位置下方，用于对TOF相机（41）进行防震减震处理，所述主动式温度控制电路（44）与微控制器（20）交互式信号连接，用于对TOF相机（41）的温度进行监测和管理。

4.根据权利要求1所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，其特征在于：所述气流产生模块（60）采用空气压缩机（61），所述空气压缩机（61）的出气口与气流控制模块（70）的进气口连通，所述空气压缩机（61）的信号输入端与微控制器（20）的信号输出端连接。

5.根据权利要求1所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，其特征在于：所述气流控制模块（70）包括气动电磁阀（71），所述气动电磁阀（71）的进气口与气流产生模块（60）的出气口连通，所述气动电磁阀（71）的出气口与气流释放模块（80）的进气口连通，所述气动电磁阀（71）的信号输入端与微控制器（20）的信号输出端连接。

6.根据权利要求1所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，其特征在于：所述气流释放模块（80）采用喷嘴（81），所述喷嘴（81）的进气口与气流控制模块（70）的出气口连通。

7.根据权利要求1所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，其特征在于：所述图像信息采集模块（30）和深度信息获取模块（40）设置在金属屏蔽罩内。

8.根据权利要求3所述的基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置，其特征在于：所述主动式温度控制电路（44）包括温度传感器（441）和散热器（442），所述温度传感器（441）的信号输出端与微控制器（20）的信号输入端连接，用于监测TOF相机（41）的温度，所述散热器（442）的信号输入端与微控制器（20）的信号输出端连接，用于当TOF相机（41）的温度高于预设阈值时，对TOF相机（41）进行降温处理。

9.根据权利要求1所述的一种基于TOF深度感知的智能化枸杞采摘装置的采摘方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a、所述微控制器（20）接收到上位机（10）发送过来的操作指令后，控制仿生机械手（50）移动，将图像信息采集模块（30）送至待采摘枸杞区域；

b、所述微控制器（20）控制图像信息采集模块（30）对待采摘枸杞区域的灰度图像进行采集，所述图像信息采集模块（30）将采集到的待采摘枸杞区域的灰度图像上传至微控制器（20）进行处理，并上传至上位机（10）进行显示和保存；

c、所述微控制器（20）根据待采摘枸杞区域的灰度信息确定待采摘枸杞区域内枸杞枝条上的成熟枸杞区，并确定所述成熟枸杞区的枸杞成熟度；

d、所述微控制器（20）控制深度信息获取模块（40）对成熟枸杞区的深度信息进行采集，所述深度信息获取模块（40）将采集到的成熟枸杞区的深度信息上传至微控制器（20）进行处理；

e、所述微控制器（20）将成熟枸杞区的深度信息上传至上位机（10）进行显示和保存，同时根据成熟枸杞区的深度信息控制仿生机械手（50）对枸杞枝条进行精准抓握，并根据成熟枸杞区的枸杞成熟度控制气流产生模块（60）产生一定压强的压缩气体；

f、所述微控制器（20）控制气流控制模块（70）导通，所述气流释放模块（80）将气流喷涂到成熟枸杞区，将成熟枸杞区的枸杞从枝条上吹落，完成采摘；

g、所述图像信息采集模块（30）将采摘后的成熟枸杞区的灰度图像实时上传至上位机（10）进行显示和保存。