[发明专利]一种果园机器人主动视觉探测系统及探测方法

说明书

本发明涉及一种果园机器人主动视觉探测系统及探测方法。系统包括移动平台、相机、相机位姿调节机构和控制器；相机位姿调节机构包括直线导轨、直线滑块、直线电机、支架、圆弧导轨、圆弧滑块和圆弧电机；直线滑块安装在直线导轨上，并通过直线电机的驱动在直线导轨上移动；圆弧导轨所在平面与直线导轨相互垂直，圆弧导轨的圆心朝向一侧果树，且当圆弧导轨与一棵果树对应时，圆弧导轨的圆心与果树树冠中心重合；圆弧滑块安装在圆弧导轨上，并通过圆弧电机的驱动在圆弧导轨上移动；相机固接在圆弧滑块上，且相机的摄像头始终朝向圆弧导轨的圆心；控制器通过控制圆弧电机和直线电机的运转调整相机的位姿。

技术领域

本发明属于农业机械、农业机器人领域，具体涉及一种能获取果园作业目标信息的果园机器人主动视觉探测系统及探测方法。

背景技术

随着物质生活的丰富，人们对水果的需求量越来越高，极大地促进了果园种植规模的增长，这使果园管理作业成为一项具有挑战性的工作。传统果园管理作业多依赖于工人手工操作，这种方式费时费力，而且成本较高，而手工作业极大地依赖于操作者的经验知识，容易引起一些不必要的主观错误。农业机器人的提出为农业生产向节能、高效、低成本、高质量发展指明了方向，也避免了枯燥、繁重的人工作业。随着信息技术的高速发展，农业机器人技术获得了极大的提升。在果园管理作业中，农业机器人自动化管理方式正在逐渐代替手工作业方式，使工人从枯燥乏味的工作中摆脱出来。果园作业目标信息获取是机器人自动化管理的前提。目前，在农业机器人自动化管理过程中，信息获取方式多为固定高度的相机拍摄方式，该方法所能得到的信息有限，已逐渐无法满足越来越高的作业要求。因此，完整、高效的信息获取方式对果园自动化管理作业具有重要意义。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种果园机器人主动视觉探测系统及探测方法，用于获取果园自动化作业中的作业目标信息，从而改善传统果园作业中人工作业强度大以及现有果园自动化作业中作业目标信息获取效率低等问题。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种果园机器人主动视觉探测系统，包括移动平台2、相机10、相机位姿调节机构和控制器3。

所述相机位姿调节机构包括直线导轨5、直线滑块13、直线电机14、支架6、圆弧导轨7、圆弧滑块12和圆弧电机9。

所述直线导轨5通过支承台4固接在移动平台2上，直线导轨5平行于移动平台2的前进方向；所述直线滑块13安装在直线导轨5上，并通过直线电机14的驱动在直线导轨5上移动。

所述支架6的一端固接在直线滑块13上，另一端固接在圆弧导轨7的中部；所述圆弧导轨7所在平面与直线导轨5相互垂直，圆弧导轨7的圆心朝向一侧果树，且当圆弧导轨7与一棵果树对应时，圆弧导轨7的圆心与果树树冠中心重合。

所述圆弧滑块12安装在圆弧导轨7上，并通过圆弧电机9的驱动在圆弧导轨7上移动。

所述相机10固接在圆弧滑块12上，且相机10随圆弧滑块12在圆弧导轨7上做圆弧运动的过程中，相机10的摄像头始终朝向圆弧导轨7的圆心。

所述控制器3安装在移动平台2上，控制器3分别与相机10、圆弧电机9和直线电机14连接，向相机10发送拍照指令并记录存储相机10采集的作业目标信息；控制器3通过控制圆弧电机9和直线电机14的运转调整相机10的位姿。

所述移动平台2为导轨式、轮式或履带式移动平台。

所述作业目标包括果树的果实、叶子、枝干。

一种根据所述的系统的果园机器人主动视觉探测方法，该方法包括如下步骤：

S1、控制器3控制移动平台2启动，当移动平台2移动到果树8的位置，圆弧导轨7与一棵果树对应且圆弧导轨7的圆心与果树树冠中心重合时，控制器3发送指令控制移动平台2停止移动；