[发明专利]一种蘑菇采摘机器人系统及采摘方法

权利要求书

1.一种蘑菇采摘机器人系统，其特征在于，包括：

3D视觉模块：用于采集蘑菇图像并进行实时处理，获取采摘目标的位置、体积和距离，所述的3D视觉模块包括：

3D视觉照相机，用于对采摘目标进行拍摄；

图像采集单元，与3D视觉照相机连接，用于将拍摄的图像转换成数字信号；

图像处理单元，与图像采集单元连接，用于对存储的图像进行处理，获取采摘目标的位置、体积和距离信息；

照明单元，用于提供人工光照环境，提高图像拍摄的质量；

采摘机器人：与3D视觉模块连接，用于根据采摘目标的位置、体积和距离信息进行采摘目标的抓取与分类，所述的采摘机器人包括：

运动控制器，与图像处理单元连接，用于根据采摘目标的位置、体积和距离信息进行轨迹规划，并下发运动指令；

关节驱动器，与运动控制器连接，用于根据运动指令，带动执行机构实现采摘目标的抓取和分离动作；

执行机构，与关节驱动器连接，用于执行采摘动作，所述的执行机构包括六自由度结构的机械臂。

2.根据权利要求1所述的一种蘑菇采摘机器人系统，其特征在于，所述的机械臂包括依次连接的基座、肩关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节和手腕，所述的基座为旋转基座，所述的肩关节为俯仰肩关节，所述的肘关节为俯仰旋转肘关节，所述的腕关节为俯仰旋转腕关节。

3.根据权利要求2所述的一种蘑菇采摘机器人系统，其特征在于，所述的机械手的手腕末端设有用以吸住蘑菇的采摘吸盘。

4.根据权利要求3所述的一种蘑菇采摘机器人系统，其特征在于，所述的采摘吸盘为真空吸盘。

5.根据权利要求1所述的一种蘑菇采摘机器人系统，其特征在于，所述的照明单元包括LED灯。

6.根据权利要求1所述的一种蘑菇采摘机器人系统，其特征在于，所述的图像处理单元为处理器。

7.根据权利要求1所述的一种蘑菇采摘机器人系统，其特征在于，所述的图像采集单元为图像采集卡。

8.根据权利要求1所述的一种蘑菇采摘机器人系统，其特征在于，所述的采摘机器人还包括与机械臂连接的电控柜，所述的运动控制器和关节驱动器设于电控柜内。

9.一种应用如权利要求1-8所述的任一项蘑菇采摘机器人系统的采摘方法，该方法包括以下步骤：

1)将需要采摘的蘑菇的培养基运至采摘机器人系统的采摘范围内，或将蘑菇采摘机器人系统移动至蘑菇的培养基处，启动蘑菇采摘机器人系统；

2)3D视觉照相机对采摘范围内的蘑菇进行拍摄，获取蘑菇图像；

3)图像采集单元将蘑菇图像信息转换成数字信息；

4)图像处理单元根据数字信息判断视场中蘑菇的数量、位置和尺寸，以获取蘑菇抓取点到3D视觉模块坐标原点的坐标；

5)图像处理单元按一定顺序确定一个抓取点目标作为当前采摘对象，并由3D视觉模块坐标原点与采摘机器人原点的相对位置关系，获取与采摘机器人对应的抓取目标的位置信息后，将位置信息发送至采摘机器人的运动控制器；

6)运动控制器对获取的蘑菇尺寸和位置信息进行顺序排列和轨迹规划，获取各关节的最佳运动参数后，引导机械臂采摘，机械臂执行抓取动作，并通过采摘吸盘吸住蘑菇，施加弯曲和扭转动作，使蘑菇从培养基上脱落，并依据所需标准将脱落的蘑菇按尺寸大小分类放置在不同的篮子里；

7)重复步骤2)～步骤6)，对采摘范围内的多个目标进行连续采摘，直到无对应抓取点时，重新执行步骤1)。