[发明专利]一种基于双目视觉的柑橘采摘机器人及其实现方法

说明书

本发明公开了一种基于双目视觉的柑橘采摘机器人及其实现方法，机器人包括三自由度移动机构、末端执行机构、双目测距视觉识别机构、超声波测距机构、底座支撑机构和嵌入式主控制端；三自由度移动机构整体位于底座支撑机构之上，同步带直线模组滑台竖直固定于移动平台的上方，丝杆导轨滑台通过升降伸缩机构连接件与同步带直线模组滑台连接，并与同步带直线模组滑台呈15～30度的倾斜角度；末端执行机构固定在丝杆导轨滑台的末端。本发明的结构简单，控制方便，采用导轨行走式结构，运动平稳性好，可以克服果园地势陡峭的地形障碍，减轻人力采摘的工作强度，柑橘采摘的精确度高。

技术领域

本发明涉及农业机器人领域，特别涉及一种基于双目视觉的柑橘采摘机器人及其实现方法。

背景技术

柑橘不仅可以满足我们日常的食用要求，还具有较高的药用价值，中医学认为柑橘的果皮、核、叶和橘络，全是“地道药材”。柑橘的挂果量非常高，并且其成熟时间大致相当。柑橘成熟后要在较短的时间内采摘完成并售出，以保证其新鲜度，故采摘柑橘对于大面积种植柑橘的果农来说是一个很大的挑战。目前，柑橘主要是人工采摘，机械化程度非常低。人工采摘柑橘具有劳动强度大、采摘效率不高且成本较大等缺点，加上近年来越来越多的农业劳动力转移到其他产业，农村劳动力资源不足的问题日益严峻，迫切需要发明一种自动采摘柑橘的机器。

由于柑橘树枝条茂盛，柑橘的挂果方式也各不一样，故采摘过程比较复杂，目前尚未有较成熟的柑橘采摘机器。发明专利“一种轮式移动水果采摘机器人及水果采摘方法”(公开号为CN102124866A)，其移动平台包括第一驱动轮总成、第二驱动轮总成、第一从动轮总成、第二从动轮总成、平台机架、电机控制柜、水果收集箱以及侧面挡板，其中第一驱动轮总成、第二驱动轮总成、第一从动轮总成、第二从动轮总成与平台机架之间采用螺钉联接，侧面挡板用铆钉铆接在平台机架上，电机控制柜固定在轮式智能移动平台的中部；水果收集箱位于机械臂和电机控制柜之间。该移动平台只适合在比较平坦道路上移动，难以适应柑橘园的地势地貌。因为我国栽培柑橘的地区主要集中在湖南、江西、四川、福建、浙江、广西、湖北、广东和重庆等，这些地区的山区较多，柑橘多种在山区上，若使用这种轮式移动平台，需要花很大资本进行路面改造，实施起来难度非常巨大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种采摘效率高、使用方便、成本低的基于双目视觉的柑橘采摘机器人及其实现方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于双目视觉的柑橘采摘机器人，包括三自由度移动机构1、末端执行机构2、嵌入式从控制端3、双目测距视觉识别机构4、超声波测距机构5、PC视觉处理端6、嵌入式主控制端7、底座支撑机构8；三自由度移动机构1整体位于底座支撑机构8之上，三自由度移动机构1包括移动平台39、同步带直线模组滑台18、丝杆导轨滑台28，移动平台39通过同步带固定件33固定在同步带12的上端，同步带直线模组滑台18竖直固定于移动平台39的上方，升降步进电机20位于同步带直线模组滑台18的上部，丝杆导轨滑台28通过3D打印的升降伸缩机构连接件30与同步带直线模组滑台18连接，并与同步带直线模组滑台18呈15～30度的倾斜角度；末端执行机构2固定在丝杆导轨滑台28的末端；双目测距视觉识别机构4固定在竖直放置的同步带直线模组滑台18的顶端；超声波测距机构5中的超声波模块41固定于底座支撑机构8之上，用于测量三自由度移动机构1水平方向的运动距离。

移动平台39由铝型材搭建而成，通过梯形螺母、螺丝及角件进行连接；电机固定架9与轴承固定架17分别固定在底座支撑机构8的左右两侧；直流电机10固定在电机固定架9上，两个整体径向滑动轴承13和15固定在轴承固定架17上，传动杆16通过过盈配合连接固定于两个整体径向滑动轴承13和15的轴承孔内；第一同步带轮11通过螺纹紧固连接安装于直流电机10的电机轴上，第二同步带轮14通过螺纹紧固连接固定于传动杆16上，同步带12的两端分别与第一同步带轮11、第二同步带轮14连接，同步带固定件33固定于移动平台39的一侧。