[发明专利]一种柑橘采摘机器人系统及其控制方法

摘要

本发明提供了一种柑橘采摘机器人系统及其控制方法，采摘机器人系统包括采摘机器人和控制系统，采摘机器人包括履带式移动平台、壳体、机械臂安装平台、机械臂、双目镜头、单目镜头和采摘机构；控制系统包括中央处理器，以及分别与中央处理器控制连接的图像处理模块、移动平台控制模块、机械臂驱动控制模和采摘机构驱动控制模。由中央处理器预先规划采摘轨迹，通过逆运动学算法来精确控制采摘，采摘精度高，采摘效率高；采摘机器人根据预设路径执行采摘，采摘机器人的导航性能好，可以解决采摘耗时的问题；通过在每一个采摘点循环判断采摘任务是否完成，可以避免果实采摘遗漏的问题，无需人工二次采摘。

主权项

1.一种柑橘采摘机器人系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取柑橘采摘机器人系统，包括采摘机器人和控制系统；采摘机器人包括履带式移动平台和固定设置在履带式移动平台上方的壳体；壳体上方固定设置有机械臂安装平台，机械臂安装平台上安装有机械臂；壳体上还设置有用于识别定位果实的双目镜头和用于识别导航路径的单目镜头；机械臂的采摘端设置有采摘机构，采摘机构包括剪切机构和夹持机构；壳体内设置有果篮放置腔；控制系统包括用于处理双目镜头和单目镜头拍摄图像的图像处理模块、用于控制履带式移动平台的移动平台控制模块、用于控制机械臂各关节的机械臂驱动控制模块、用于控制机械臂采摘机构的采摘机构驱动控制模块和中央处理器，中央处理器分别与图像处理模块、移动平台控制模块、机械臂驱动控制模块和采摘机构驱动控制模块控制连接；S2：制作果园的导航地图，根据果园内果树栽种分布在导航地图内预设导航路径，在导航路径上设置连续的若干采摘点；S3：启动采摘机器人，中央处理器将控制信号传输到移动平台控制模块，移动平台控制模块控制履带式移动平台开始移动；采摘机器人进入导航路径，并进入采摘点；S4：采摘机器人到达该采摘点后，通过双目镜头实时拍摄采摘点附近的待采摘图像信息，由图像处理模块对待采摘图像进行处理，并根据处理后的待采摘图像分析果实的位置，判断并统计处于采摘范围内的果实；S5：中央处理器针对处于采摘范围内的果实建立采摘任务表，并根据果实的位置规划执行每一个采摘任务时机械臂的采摘轨迹；S6：在该采摘点，根据逆运动学算法，通过规划的采摘轨迹反推导出机械臂的运动轨迹；中央处理器将控制信号传输到机械臂驱动控制模块，机械臂驱动控制模块驱动机械臂按照推导的运动轨迹进行运动并完成果实的采摘；S7：采摘该采摘点范围内的果实；中央处理器根据双目镜头的实时拍摄信息判断该采摘点的采摘任务是否完成，若该采摘点的采摘任务完成，执行步骤S8；若该采摘点的采摘任务未完成，则返回执行步骤S6；S8：通过单目镜头拍摄该采摘点的路径信息，中央处理器根据路径信息和采摘机器人的定位信息确定采摘机器人在导航地图中的位置；将采摘机器人在导航地图中的位置与预设导航路径分析对比，判断采摘机器人是否走完导航路径；若采摘机器人还未走完导航路径，则执行步骤S9；若采摘机器人走完导航路径，则执行步骤S10；S9：中央处理器控制采摘机器人进入下一个采摘点，返回执行步骤S4；S10：控制采摘机器人返回停靠基地。