[发明专利]基于Leap Motion与机器视觉的人机协作采摘机器人及其控制方法

权利要求书

1.基于Leap Motion与机器视觉的人机协作采摘机器人，包括行走机构、采摘机械臂，所述行走机构上安装有电源、采摘收集筐和机器人控制器，所述采摘机械臂设置在行走机构上，所述采摘机械臂上设置有采摘机械手，其特征在于：还包括远程操控系统，所述远程操控系统包括电脑和Leap Motion体感传感器，所述Leap Motion体感传感器与电脑通讯连接，所述电脑与机器人控制器通讯连接；所述采摘机械手上设置有相机，所述相机与机器人控制器通讯连接，所述相机和机器人控制器均与电源电连接。

2.根据权利要求1所述的基于Leap Motion与机器视觉的人机协作采摘机器人，其特征在于：所述采摘机械臂包括旋转平台、大臂和小臂，所述旋转平台上固定连接有肩关节电机，所述肩关节电机与大臂铰接，所述小臂上固定连接有肘关节电机，所述大臂远离旋转平台的一端与肘关节电机铰接，所述肩关节电机和肘关节电机均与机器人控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的基于Leap Motion与机器视觉的人机协作采摘机器人，其特征在于：所述旋转平台包括基座上板和基座下板，所述基座下板固定连接在行走机构上，所述基座上板与基座下板之间连接有支撑柱，所述基座下板上安装有转动电机，所述基座上板上转动连接有转动平台，所述转动电机的输出轴穿过基座上板与转动平台固定连接，所述转动电机的输出轴与基座上板滑动连接，所述肩关节电机固定安装在转动平台上，所述转动电机与机器人控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的基于Leap Motion与机器视觉的人机协作采摘机器人，其特征在于：所述采摘机械手包括安装支架，所述小臂远离大臂的一端固定连接有腕关节电机，所述安装支架的一侧固定连接有腕连接板，所述安装支架的另一侧固定连接有夹持机械手，所述腕连接板与腕关节电机铰接相连；所述安装支架上固定连接有相机安装板，所述相机安装在相机安装板上，所述腕关节电机与机器人控制器电连接。

5.根据权利要求4所述的基于Leap Motion与机器视觉的人机协作采摘机器人，其特征在于：所述腕连接板上固定安装有腕转动电机，所述腕转动电机的输出轴与安装支架固定连接，所述腕转动电机与机器人控制器电连接。

6.根据权利要求5所述的基于Leap Motion与机器视觉的人机协作采摘机器人，其特征在于：所述夹持机械手上方的安装支架上固定安装有切割电机，切割电机的输出轴固定连接有连接块，所述连接块位于切割电机与夹持机械手之间，所述连接块上固定有切割刀，所述切割电机与机器人控制器电连接。

7.根据权利要求6所述的基于Leap Motion与机器视觉的人机协作采摘机器人，其特征在于：所述夹持机械手包括连杆、第一夹爪和第二夹爪，所述连杆固定连接在安装支架上，所述第一夹爪和第二夹爪均滑动连接在连杆上，所述连杆上固定连接有机械手驱动电机，所述机械手驱动电机与机器人控制器电连接。

8.根据权利要求7所述的基于Leap Motion与机器视觉的人机协作采摘机器人，其特征在于：所述相机安装板上设有环形滑槽和环形安装孔，所述相机上固定有相机固定板，所述相机固定板与环形滑槽和环形安装孔之间安装有紧固螺钉。

9.根据权利要求8所述的基于Leap Motion与机器视觉的人机协作采摘机器人，其特征在于：所述行走机构为履带式作业平台车。

10.根据权利要求9所述的基于Leap Motion与机器视觉的人机协作采摘机器人的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、相机对果树图片进行实时采集并对果实进行识别和处理，Leap Motion体感传感器识别手掌手势进行履带式作业平台车位置调节；

S2、电脑对Leap Motion体感传感器上手掌坐标和手掌手势信息进行采集，通过机械臂逆运动学求解出采摘机械臂转动电机、肩关节电机、肘关节电机、腕关节电机、腕转动电机的旋转角度；

S3、采摘机械臂运动，相机对当前视野果实进行模板匹配，采摘机械手的夹持中心点坐标与果实中心点坐标重合，采摘机械手对果实进行采摘；

S4、采摘机械臂控制采摘机械手从当前摘果位置运动到采摘收集筐位置，卸果。