[发明专利]一种基于CNN的智能草莓采摘机器人控制系统

说明书

本发明涉及一种基于CNN的智能草莓采摘机器人控制系统，属于智慧农业技术领域。该控制系统包括草莓存在检测模块、草莓成熟度检测模块、机械爪运动控制模块、草莓尺寸检测模块、草莓标签粘贴模块和中央处理单元；该控制系统通过上述模块实现草莓图像采集，草莓识别，草莓成熟度的判别，机器人运动控制，草莓分拣，草莓标签贴装的采摘过程。本发明能够实现快速高效智能的采摘成熟草莓，而且可以让客户了解到草莓从播种到食用全周期的信息。

技术领域

本发明属于智慧农业技术领域，涉及智慧农业和图像识别领域，具体涉及一种基于CNN识别算法的智能草莓采摘机器人控制系统。

背景技术

随着物联网技术、机器人技术和图像识别技术的不断发展，越来越多的智能设备进入到农业生产当中，同时伴随着人力成本的不断提高，农业生产对于智能机器人的需求越发迫切。当前草莓采摘主要依靠人工进行，效率低下并且成本较高。即使存在部分草莓采摘机械，虽然也属于自动化的范畴，不能够满足具体的应用场景的需求。草莓的成熟不是同步的，采摘的过程中需要把成熟的草莓采摘出来，同时不采摘未成熟的草莓。对于草莓这种经济作物，在精细化农业生产的过程中，不仅需要将成熟的草莓进行分级，同时还需要建立草莓的成长信息库。草莓的分级可以更好的满足用户的需求，也能够让农民获得更多的收益，草莓建立成长信息库可以让消费者更加放心。

基于现有草莓采摘技术的缺陷以及低效率采摘，目前亟需一种能够快速高效智能采摘草莓的机器人，以此满足草莓采摘场景下的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于CNN的智能草莓采摘机器人控制系统，用于提高草莓的智能采摘效率和准确率，还能实现对采摘的草莓进行信息跟踪。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于CNN的智能草莓采摘机器人控制系统，包括草莓存在检测模块、草莓成熟度检测模块、机械爪运动控制与定位导航模块、草莓尺寸检测模块、草莓标签粘贴模块和中央处理单元；

所述草莓存在检测模块：通过摄像头获取机器人前方图像并检测出具有草莓的图像；

所述草莓成熟度检测模块：使用部署的模型对草莓的图像进行成熟度判断；

所述机械爪运动控制和定位导航模块：通过中央处理单元对机械爪进行控制，根据双目视觉的定位信息对机械爪进行运动控制，导航机械爪摘取草莓；

所述草莓尺寸检测模块：使用摄像头获取采摘草莓的图像，使用图像标定技术，检测得到草莓的尺寸，然后中央处理单元按照用户的分类标准对草莓分类；

所述草莓标签粘贴模块：在得到草莓分类结果之后，将生成的草莓信息标签打印出来，然手使用柔性机械爪将标签贴到草莓上边，完成之后再把草莓放进托盘中。

所述中央处理单元：用于控制上述模块的各种运动。

进一步，所述草莓成熟度检测模块具体包括：前期收集不同成熟度的草莓和未成熟的草莓，建立数据集，数据集分为测试集和训练集，使用CNN算法利用训练集进行草莓成熟度判断模型的训练；在训练的过程中最后使用测试集对模型进行测试，通过测试即能将模型部署，使用部署的模型对草莓的图片进行成熟度判断。

进一步，所述草莓成熟度检测模块的检测过程为：输入系统中一幅图像，首先使用seclective方法生成一系列proposals，然后经过卷积层和池化层得到卷积特征图，使用感兴趣区域(region of interest，ROI)层处理最后一个卷积层得到特征图，为每一个proposal生成一个定长的特征向量；再将ROI层输出的向量输入到全连接层，产生最终用于多任务学习的特征并用于计算多任务的损失；最后将所有结果通过非极大一直处理产生最终目标的检测和识别结果。