[发明专利]一种基于履带式机器人的棉花打顶方法

权利要求书

1.一种基于履带式机器人的棉花打顶方法，其特征在于，所述方法为应用于履带式机器人进行棉花打顶的方法，所述履带式机器人包括：车身，所述车身底盘下方两侧的履带，以所述机器人前行方向为正方向，所述履带后部驱动机器人运动的步进电机，所述车身前部的四自由度机械臂，所述机械臂的前伸爪头部位的圆筒状切刀装置，所述车身正中间的自动升降杆，所述自动升降杆顶部位置上的双目摄像头，所述车身内部的核心控制板以及电机驱动板,所述车身尾部的电池模块；

所述方法包括：

利用所述双目摄像头获取棉株上部枝叶分布情况，进行图像处理以确定所述植株的顶芽位置；所述植株上部枝叶分布情况包括棉株的茎秆分叉信息；所述顶芽位置以所述履带式机器人的初始位置信息为参考；

获取所述棉株顶芽三维坐标，匹配所述机械臂的位置信息规划出所述机械臂的运动路径；

控制所述机械臂按照设定的运动路径移动到芽尖部位附近，确保不触碰侧叶造成植株损伤，且距离需保证有效打顶；所述芽尖部位附近为芽尖的上方临近位置；

控制所述机械臂将所述爪部圆筒形旋转切刀伸至芽尖头部，切除顶芽完成棉花植株的打顶工作；

控制所述机械臂收回并按照前述步骤继续打顶操作；控制所述履带式机器人按照固定步数前进至下一工作点，根据棉花株高实时控制所述自动升降杆调整所述双目摄像头高度，直至达到合理打顶操作位置；所述合理打顶操作位置由植株顶端高度和所述双目摄像头的高度对比差值确定。

2.根据权利要求1所述的基于履带式机器人的棉花打顶方法，其特征在于，所述机械臂包括依次连接于所述车身底盘的底座、大臂、小臂、爪部打顶装置，设置于所述车身底盘的底座的大臂水平转动舵机、设置于所述大臂内的大臂竖直转动舵机、设置于所述小臂与所述爪部打顶装置之间的前小臂竖直方向转动舵机；设置于所述前小臂竖直方向转动舵机与所述大臂之间的后小臂竖直转动舵机；

所述大臂水平转动舵机用来控制所述底座在水平方向转动，所述底座带动所述大臂在水平方向上转动；所述大臂竖直转动舵机用来控制所述大臂以与所述底座的连接处为中心，在竖直方向上转动；所述后小臂竖直转动舵机用来控制所述小臂以与所述大臂的连接处为中心，在竖直方向上转动；所述设置于所述小臂与所述爪部打顶装置之间的所述前小臂竖直方向转动舵机用来控制所述爪部打顶装置以所述小臂为旋转中心做竖直方向的转动。

3.根据权利要求1所述的基于履带式机器人的棉花打顶方法，其特征在于，所述利用所述双目摄像头获取棉株上部枝叶分布情况，进行图像处理以确定所述植株的顶芽位置，具体包括：

获取一定数量的图像集，所述图像集包括棉株整体图像，通过对图片进行自适应阈值分割的预处理，将棉株整体信息从背景中划分出来；

利用所述图像集选择合适的边缘算子将所述棉株图像轮廓离散化，求取所述棉株图像的边缘；

求取所述棉株图像的边缘后，在堆栈空间存放其离散边缘点，代入霍夫变换检测函数中，检测出所述棉株上部枝叶的边缘直线；

在所述边缘直线中设定两组返回条件:导出一队斜率最接近的直线对和参数坐标系中投影最密集的两点在图像矩阵下连接的直线对。确认筛选出的直线对为所述棉株上部枝叶的两侧边缘线，实现所述棉株图像的上部枝叶边缘提取；

所述棉株的顶尖会和主茎杆形成一个分支，而打顶要求去掉的所述棉株顶尖位置就是所述分支的位置，确定投影值连续处于极小的横轴位置后，以连续图像列进行水平投影法处理；

所述水平投影法处理具体为在投影过程中从图像低端下向上进行差值逼近操作，当到达所述棉株顶端分叉处位置时移动偏差若突然增大，即确认该位置为所述棉株的顶芽位置。