[发明专利]基于数字孪生的农作物采摘方法和装置

说明书

基于数字孪生的农作物采摘方法和装置。本发明公开了一种基于数字孪生的农作物采摘装置，包括数字孪生平台、机器人采摘装置和三维虚拟操作平台；所述数字孪生平台，响应传感器获取到的数据以及实时用户需求，进行预判并将结果反馈到三维虚拟操作平台中，由用户确认后，数字孪生平台向机器采摘装置下达指令；所述机器人采摘装置，接收来自数字孪生平台的控制信息，处理来自平台的控制信息，采摘成熟作物，完成采摘动作；所述三维虚拟操作平台，连接机器人采摘装置后，通过数字孪生平台生成的三维虚拟场景进行3D游戏，控制机器人完成采摘,在玩游戏的过程中来实现对作物的采摘。通过上述方式，将作物的现实生长环境转化成为3D游戏场景，用户玩游戏的过程实际是控制机器人采摘的过程。

技术领域

本发明涉及农作物采摘领域，特别是涉及一种基于数字孪生的农作物采摘方法和装置。

背景技术

农作物的采摘是一件既耗费体力又耗费时间的事情，是农作物生产链中最耗时、最费力的一个环节。同时,采摘作业质量的好坏还直接影响到产品的后续加工和储存。如何以低成本获得高品质的产品是农作物生产环节中必须重视和考虑的问题。由于采摘作业的复杂性,目前我国的采摘自动化和智能化程度仍然很低，基本上农作物采摘作业都是手工进行。随着人口的老龄化和农业劳动力的减少,农业生产成本也相应提高,这样会大大降低产品的市场竞争力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的农作物采摘方法和装置，将作物的现实生长环境转化成为3D游戏场景，用户玩游戏的过程实际是控制机器人采摘的过程。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于数字孪生的农作物采摘装置，包括数字孪生平台、机器人采摘装置和三维虚拟操作平台；

所述数字孪生平台，响应传感器获取到的数据以及实时用户需求，进行预判并将结果反馈到三维虚拟操作平台中，由用户确认后，数字孪生平台向机器采摘装置下达指令；

所述机器人采摘装置，接收来自数字孪生平台的控制信息，处理来自平台的控制信息，采摘成熟作物，完成采摘动作；

所述三维虚拟操作平台，连接机器人采摘装置后，通过数字孪生平台生成的三维虚拟场景进行3D游戏，控制机器人完成采摘,在玩游戏的过程中来实现对作物的采摘。

进一步的是，所述数字孪生平台包括数字孪生体、孪生数据库和调度系统；

所述数字孪生体，对用户需求进行可行性分析与状态预测，包括判断果实是否成熟；

孪生数据库，为来自机器采摘装置的传感器数据与调度历史记录提供快速存取功能；

调度系统，接受实时用户需求与多源异构数据，调度数字孪生体与孪生数据库，并反馈用户预测结果，等待用户确认信号，向机器采摘装置下达指令。

进一步的是，所述数字孪生体包括预测分析器、植物生长模型、植物生长模型和神经网络分类器，所述数字孪生体基于植物生长模型，使用基于神经网络分类器的预测分析器在预测孪生体中对用户需求进行可行性分析与状态预测，包括判断果实是否成熟。

进一步的是，所述机器人采摘装置包括执行模块、驱动传动模块、摄像模块、电源模块和控制模块；

所述执行模块，执行作物采摘动作；

所述驱动传动模块，驱动机械手的运动；

所述摄像模块，对采摘作物扫描处理，提供作物生长数据；

所述电源模块，为设备供电；

所述5G通信模块，数据传输与通信控制；

所述控制模块，将传感器数据汇总并传递给数字孪生平台，并处理来自数字孪生平台的控制信息，采摘成熟作物，完成采摘动作。