[发明专利]一种机器人采摘多串堆叠葡萄的方法

摘要

本发明提供了一种机器人采摘多串堆叠葡萄的方法，其特征在于：分别对各个采摘点设定采摘预备点和抓取位姿；末端执行器先到达采摘预备点，并在采摘预备点调整末端执行器的抓取位姿，再进给到采摘点执行采摘任务。该方法可降低采摘碰损风险，提高采摘效率与采摘成功率。

主权项

1.一种机器人采摘多串堆叠葡萄的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1步，采集果园的RGB图像I₁以及对应的深度图I₂；S2步，对RGB图像I₁进行果梗识别得到各个果梗的矩形感兴趣区域；获取各个矩形感兴趣区域的中心(x_i，y_i)作为采摘点P_i的XOY平面坐标；S3步，根据深度图I₂的深度信息z，在各个果梗的矩形感兴趣区域内，获取各个采摘点P_i的中心深度距离z_i；各个采摘点P_i的像素坐标为(x_i，y_i，z_i)；S4步，根据摄像机标定原理，求解出像素坐标系到世界坐标系的变换矩阵M₀，通过变换矩阵M₀将各个采摘点P_i的像素坐标(x_i，y_i，z_i)转换为世界坐标(x′_i，y′_i，z′_i)；S5步，拟合出葡萄串的防碰撞圆柱包围体V以及防碰撞圆柱包围体直径D；S6步，计算XOZ平面内当前采摘点P_i与剩余采摘点中最相近采摘点之间的距离Lmin_i；并设定安全裕度为kLmin_i；其中，k为裕度系数；S7步，判断当前采摘点P_i的安全裕度与L₁的大小关系，L₁为末端执行器机械爪的最大水平张开宽度：若L₁≤kLmin_i，则设定当前采摘点P_i为第一类采摘点，并跳至S8步；若将L₁＞kLmin_i，则设定当前采摘点P_i为第二类采摘点，并跳至S9步；S8步，对第一类采摘点进行采摘，包括如下分步骤：S81步，把世界坐标系与末端执行器的基座坐标系重合；在世界坐标系的OY轴上选取与采摘点P_i(x′_i，y′_i，z′_i)处于同一水平面的坐标Pa_i(0，y′_i，0)；根据的矢量方向作为末端执行器从第一类采摘预备点移动到采摘点P_i的进给方向，求解抓取位姿M_i；S82步，在方向上，选取与采摘点P_i(x′_i，y′_i，z′_i)同一高度且水平距离L₂＝防碰撞圆柱包围体直径D的一点Pb_i(xb′_i，y′_i，zb′_i)作为第一类采摘预备点；S83步，末端执行器运动到第一类采摘预备点Pb_i，并调整为抓取位姿M_i，然后根据方向进给到采摘点P_i后执行采摘任务；之后跳至S10步；S9步，对第二类采摘点进行采摘，包括如下分步骤：S91步，根据采摘点P_i的XOZ平面坐标(x′_i，z′_i)与水平距离最小的采摘点Pj_i的平面坐标(xj′_i，zj′_i)的方向作为末端执行器由第一类采摘预备点到采摘点Pi的进给方向，求解抓取位姿M_i；S92步，在方向上，选取与采摘点P_i(x′_i，y′_i，z′_i)同一高度且水平距离L₂＝防碰撞圆柱包围体直径D的一点Pb_i(xb′_i，y′_i，zb′_i)作为第二类采摘预备点；S93步，末端执行器运动到第二类采摘预备点Pb_i，并调整为抓取位姿M_i，然后根据方向进给到采摘点P_i后执行采摘任务；之后跳至S10步；。S10步，判断当前采摘点是否为最后一个采摘点：若是，则结束采摘；否则跳至S6步执行下一个采摘点采摘任务。