[发明专利]一种智能水果采摘机及采摘方法

说明书

本发明公开了一种智能水果采摘机及采摘方法，采摘机包括车体、水果采摘机构、摄像头、控制装置以及安装固定装置，安装固定装置包括旋转底座、升降支座和伸缩采摘杆，升降支座通过旋转底座固定安装在车体上，伸缩采摘杆通过俯仰机构安装在升降支座的自由伸缩端顶部，水果采摘机构上设有超声波距离传感器，伸缩采摘杆上设有三维姿态传感器，控制装置通过摄像头连续采集图像信息，并计算出水果在摄像头画面中位置信息，然后通过旋转底座和升降支座调整采摘杆与待采摘水果同高的水平位置，最后利用超声波距离传感器反馈的水果距离信息，通过伸缩采摘杆带动水果采摘机构对水果进行采摘。本发明工作稳定，性能可靠，自动化程度高，采摘效率高。

技术领域

本发明属于水果采摘领域，涉及一种水果采摘设备，具体涉及一种智能水果采摘机及采摘方法。

背景技术

目前水果采摘主要是靠人工实现，即使是部分自动化采摘设备，也需要人工操作，人工对水果进行定位，然后驱动设备进行采摘，也就是还无法实现高度自动化，采摘效率受到水果定位极大的影响，opencv(一个基于BSD许可(开源)发行的跨平台计算机视觉库)中提供的图像处理和计算机视觉方面的通用算法可以实现苹果的位置定位，该技术主要通过对苹果的颜色与形状轮廓来对苹果进行定位，通过摄像头采集图像数据并将其从RGB格式转换成HSV格式(在此格式之中各个颜色的分区更加明显，使得苹果的分离更加简单)，再对图像进行侵蚀，膨胀的操作来凸显出苹果的位置，返回一个苹果相对于摄像头视角的相对坐标，通过该技术可以实现对水果的定位，再配合一定的采摘设备和控制方法，即可实现高度自动化采摘，但是目前还缺乏相关技术。

发明内容

本发明的目的是利用opencv(一个基于BSD许可(开源)发行的跨平台计算机视觉库)中提供的图像处理和计算机视觉方面的通用算法实现苹果的位置定位，通过自带的微处理器直接控制机电元件的动作而实现整体机械的移动与旋转，通过超声波传感器通过测量发出和接受返回的时间并用其与声速的乘积来间接表示与苹果之间的距离，使得整体机械运行至合理采摘位置，使刀具动作，完成采摘。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种智能水果采摘机，其特征在于：包括用于行走的车体、用于采摘的水果采摘机构、摄像头、控制装置以及安装固定装置，所述安装固定装置包括旋转底座、升降支座和伸缩采摘杆，旋转底座固定安装在车体上，升降支座安装在旋转底座的自由旋转部分上，伸缩采摘杆通过俯仰机构安装在升降支座的自由伸缩端顶部，所述水果采摘机构安装在伸缩采摘杆的自由伸缩端顶部，水果采摘机构上设有超声波距离传感器，所述摄像头安装在伸缩采摘杆上，伸缩采摘杆上设有测量其与水平面夹角的三维姿态传感器，所述控制装置通过摄像头连续采集图像信息，并计算出水果在摄像头画面中位置信息，然后通过旋转底座和升降支座调整采摘杆与待采摘水果同高的水平位置，最后利用超声波距离传感器反馈的水果距离信息，通过伸缩采摘杆带动水果采摘机构对水果进行采摘。

作为改进，所述旋转底座上设有测量升降支座旋转角度的第一角度传感器，俯仰机构上设有测量其调整伸缩采摘杆俯仰角度的第二角度传感器，升降支座上设有测量其伸缩变化量的第一位移传感器，伸缩采摘杆上设有测量其伸缩变化量的第二位移传感。

作为改进，所述旋转底座为水平旋转舵机，俯仰机构为垂直旋转舵机，升降支座为第一电动推杆，伸缩采摘杆为第二电动推杆，所述水果采摘机构为自动采摘刀，上述水平旋转舵机、垂直旋转舵机、第一电动推杆、第二电动推杆和自动采摘刀均通过控制装置控制。

作为改进，所述车体为自动行走车体或者手动行走车体。

一种智能水果采摘机自动采摘方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、首先将车体行走至待采摘的果树对面；

步骤二、通过摄像头采集水果信息，并将摄像头采集画面的中心定义为平面坐标系的原点；