[发明专利]一种蘑菇采摘机器人系统及采摘方法

说明书

本发明公开了一种蘑菇采摘机器人系统，该系统包括3D视觉模块和采摘机器人，3D视觉模块包括3D视觉照相机、照明单元、图像采集单元和图像处理单元，采摘机器人包括依次连接的运动控制器、关节驱动器和机械臂，运动控制器与图像处理单元连接，机械臂设有采摘吸盘；本发明还公开了一种采摘方法，该方法应用蘑菇采摘机器人系统，包括步骤：3D视觉模块确定了蘑菇的尺寸及位置后，采摘机器人根据3D视觉模块提供的信息调整机械臂，使采摘吸盘伸向并吸住蘑菇，根据需要对蘑菇施加弯曲和扭转动作完成采摘，并将采摘的蘑菇按尺寸大小分类放在不同的篮子里。与现有技术相比，本发明降低了人工采摘的成本和劳动强度，保证了采摘质量，提高了采摘效率。

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，尤其是涉及一种蘑菇采摘机器人系统及采摘方法。

背景技术

随着计算机与智能控制技术的快速发展，农业机械将迈入高度自动化和智能化的时期。智能机器人将逐步渗透到农业生产中，在现代农业生产过程中，智能机器人的使用将会成为衡量农业技术水平的重要标志。在蘑菇生产作业过程中，收获采摘约占整个作业量的40％。采摘作业质量的好坏直接影响到蘑菇的存储、加工和销售，从而最终影响市场价格和经济效益。由于采摘作业的复杂性，目前国内蘑菇采摘作业还是手工完成，尤其在温室环境，工作环境差，收获作业劳动强度大，因此研究蘑菇采摘机器人具有重要意义。蘑菇采摘机器人的首要任务是识别和定位目标，以便为机器人提供可靠的运动参数，并最终完成蘑菇的采摘。视觉部分信息处理直接关系到最终采摘机器人的执行精度和采摘效率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种蘑菇采摘机器人系统及采摘方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种蘑菇采摘机器人系统，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。

优选地，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。

优选地，所述的机械手的手腕末端设有用以吸住蘑菇的采摘吸盘。

优选地，所述的采摘吸盘为真空吸盘。

优选地，所述的照明单元包括LED灯。

优选地，所述的图像处理单元为处理器。

优选地，所述的图像采集单元为图像采集卡。

优选地，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。