[发明专利]一种基于图像识别的草莓自主采摘机器人

说明书

本发明提供了一种基于图像识别的草莓自主采摘机器人。所述采摘机器人要由传送分离模块、剪切识别模块、收集模块与驱动模块组成。所述的传送分离模块为两个位于机体两侧的传送带系统，用于传送并排布待识别草莓；所述的剪切识别模块设于传送分离模块内与主体外壳两侧，用于识别并剪切成熟草莓；所述收集模块主要为一位于机体中下部的可抽拉抽屉，用于收集剪下的草莓；所述驱动装置为设于机体底部的四组履带系统，带动机体前进。所述草莓采摘机器人采摘过程中不需要人力协助，且在保证果实安全的同时可实现机体行进与采摘作业协同进行，提高了采摘效率，降低了采摘人工成本。

技术领域

本发明属于农业机械领域，涉及一种草莓采摘机器人，特别涉及一种可对草莓进行传送分离、识别、剪切、收集与分类的机器人和一种可完成草莓分离的机械装置。

背景技术

果蔬采摘是农业生产链中最耗时耗力的一个环节,其成本高、季节性强、需要大量劳动力高强度的工作。但是由于工业生产的迅速发展分流了大量农业劳动力以及人口老龄化加剧等原因,使得能够从事农业生产的劳动力越来越少,单靠人工劳作已经不能满足现有的需要。随着计算机图像处理技术和各种智能控制理论的发展,使采用机器人采摘果蔬成为可能。果蔬采摘机器人是一类针对水果和蔬菜,可以通过编程来完成采摘等相关作业任务的具有感知能力的自动化机械收获系统,是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学、农业和生物等学科于一体的交叉边缘性科学,需要涉及机械结构、视觉图像处理、机器人运动学动力学、传感器技术、控制技术以及计算信息处理等多方面学科领域知识。

草莓是多年生草本植物，营养价值高，含有多种营养物质，易于吸收，具有很高的保健和医疗价值。近年来，随着草莓种植的推广，国内草莓种植地面积迅速增长，目前国内草莓采摘地方法都是由人工采摘，但人工采摘成本较高，据有关资料显示人工成本约占总成本的四分之一，且盛果期劳动作业强度大，严重制约着草莓种植业的发展。由此，开发一款实用可靠，环保高效且成本较低的草莓采摘机器人是大势所趋。

为实现草莓采摘的自动化，国内学者研发出了很多形式的草莓采摘机器人。专利申请号为CN108617265A，名称为“手推式草莓采摘控制方法”，提供了一种手推手控式的草莓辅助采摘装置，采用一系列手控机械联动装置来采摘草莓。该装置虽然节能精妙，但是一方面由于地垄的坡度，高度，跨度往往不同种植地之间各有不同，且没有一个统一的标准，故该装置的普适性较低。另一方面，该装置的唯一动力来源为人的推力，草莓的识别剪切与收集都依靠人工，所以仍存在劳动力需求较高的问题。专利申请号为CN107711079A，名称为“草莓采摘机器人及草莓采摘方法”，提供了一种包括位移装置，传动装置和采摘装置的精度高不伤果的草莓采摘方法。但是，在此装置的运作中当采摘装置检测到附近的草莓式，位移装置停止移动，装置进行草莓采摘。草莓为成簇结果，且株与株之间较紧凑，采用随停式草莓采摘机将会大大耗费时间。

由此可见，开发出一款实用可靠，自动化程度高，环保高效且成本较低的草莓采摘机器人有着重要的意义。

发明内容

为解决现有的技术不足，本发明的效果在于设计一种集传送分离、识别、剪切、收集和分类为一体的、机体可向前行进运动的同时实施采摘功能的草莓自主采摘装置。

为达到上述效果，本发明提出的草莓采摘机主要包括传送分离模块、识别剪切模块、收集分类模块与驱动模块。

所述的传送分离模块主要包括电机，若干圆带，圆带轮，舵机，拨轮与鼓风机。其中两圆带轮分别位于该机构首尾两处，若干圆带等间距绕于两圆带轮轴上组成圆带传送带，拨轮与鼓风机位于传送带空腔内，且该传送分离模块与地面的夹角可根据实际地垄的坡度进行调节。当传送分离模块运作时，电机带动其中一个圆带轮转动，从而带动圆带传送带组运动。在该机构运作过程中，借助同一电机，拨轮进行旋转运动，在草莓经过拨轮时，该分离装置能够将草莓进行有效规整，达到整齐较均匀排列的目的，为下一步识别和剪切做铺垫。同时空腔内部的鼓风机可向外鼓风，以减少叶片遮挡而造成的识别疏漏。