[发明专利]一种青饲机自动抛送系统机械臂运动控制方法

说明书

一种青饲机自动抛送系统机械臂运动控制方法，包括有如下的步骤：利用RGB‑D相机识别车斗，并定位车斗在机械臂坐标系下的位置；根据车斗定位的范围，在车斗范围内设置物料的多个监测点，并获取各个监测点的满度值；按一定顺序依次遍历车斗内监测点的物料的满度值，将满度值与预设满度值进行比较，找出满度值小于预设满度值的首个未满监测点；判断首个未满监测点所位于机械臂的方向，在该方向下的机械臂应转计数累计加一次，同时相反方向的机械臂应转计数清零，其中方向包括左方和右方；判断机械臂应转计数累计是否达到三次及以上，是则机械臂向该方向转动。控制械臂运动对车斗进行自动填充物料。

技术领域

本发明涉及机械臂控制与农业自动化技术领域，尤其是涉及一种青饲机自动抛送系统机械臂运动控制方法。

背景技术

青饲机是一种常用农业收获机械，主要用来收获青绿牧草、燕麦、甜菜茎叶、玉米等青饲作物。青饲机大体由前方割台、机身喂入装置及切碎抛送装置组成。前方割台为一个装有多把甩刀旋转切碎器用于高速收割作物，机身收集作物并将其切碎，然后由抛送装置抛出，青饲机抛出的物料由后方或侧方同向行驶的运输车承接。

具有自动抛送系统的青饲机，机身收集作物并将其切碎，然后由固定在机械臂上的RGB-D相机识别和定位车斗位姿，然后基于RGB-D相机和机械臂坐标变换矩阵，得出车斗在机械臂坐标系下的位姿，自动调整机械臂实现物料的精准抛投。

如公开号为CN109920006A的中国发明专利公开了一种青饲机自动抛送系统位姿变换矩阵的标定方法，得到的位姿变换矩阵就是用于将车斗在相机坐标系下RGB-D相机获得到的坐标数据转换为机械臂坐标系统下的坐标数据。

如公开号为CN108550141A的中国发明专利公开了一种基于深度视觉信息的运动车斗自动识别与定位方法，利用RGB-D对运动车斗自动识别与定位。

青饲机自动抛送系统利用深度相机实现对运输车车斗进行自动识别与定位以及对车斗内物料满度进行检测，基于车斗的识别与定位和物料满度检测，对机械臂进行运动控制实现物料精准的抛洒在车斗未满区域。

目前物料的喷洒主要通过操作员人眼观察车斗内物料的情况，然后通过手柄控制机械臂进行物料的喷洒。通过操作人员手动控制的方式，需要增加一名专业的操作人员增加了收割成本；由于运输车和收获车相对行驶速度会有所不同，导致操作人员要时刻观察车斗状况频繁操作手柄，造成人力劳顿和物料的浪费。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出了一种青饲机自动抛送系统机械臂运动控制方法，控制械臂运动对车斗进行自动填充物料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

建立机械臂坐标系，机械臂坐标系的Z轴与水平面垂直向上，X轴与Y轴呈水平，Y轴随着机械臂运动，X轴为满足笛卡尔坐标系右手定则确得。

机械臂运动有三个自由度，第一自由度为机械臂坐标系下机械臂绕Z轴的转动自由度，第二自由度为机械臂坐标系下机械臂绕X轴的转动自由度，第三自由度为机械臂坐标系下机械臂抛送口处挡板在YZ平面上摆动自由度。

第一自由度可以控制机械臂进行水平面的左右转动，第二自由度可以控制机械臂上下的升降，第三自由度可以控制机械臂的挡板进行上下摆动控制物料的喷射远近。

对于车斗的识别与定位可以参考公开号为CN108550141A的中国发明专利公开。

安装RGB-D相机，并在安装位置进行相机坐标系与机械臂坐标系的准确标定，其标定方法可以参考公开号为CN109920006A的中国发明专利，RGB-D相机实时获取的点云数据转换为机械臂坐标系下的点云数据，这些点可能是车斗的点，也可能是车斗中的物料点，还可能是抛送在空中的物料柱的点。