一种花椒采摘系统、花椒采摘方法及采摘车移动方法

1.本发明属于花椒采摘的技术领域，具体涉及一种花椒采摘系统、花椒采摘方法及采摘车移动方法。


背景技术：

2.花椒采摘的方法一般分为手工采摘和机器采摘，机器采摘相比手工采摘的优势在于：不伤手，不费力，可以避免工人被花椒刺刺伤，提高了采摘安全性；速度快，工作效率是人工的5-6倍；降低劳动强度；使用轻便安全，操作方便灵活，经济实用。
3.目前，市面上的花椒采摘机的采摘原理分为三种：1、类似“理发推剪”的结构从花椒果柄处剪断，进行采摘；2、以机械手抓取方式，将花椒果实拽下；3、以滚转运动，带动铁丝，将花椒颗粒敲打下来。然而，使用第1、2种采摘原理的采摘机要求高精度对准花椒果柄或者花椒粒进行操作；使用第3种采摘原理的采摘机在花椒采摘过程中并未对花椒果实、花椒枝叶、花椒花芽做专门保护，且采摘效果存较大提升空间。在采摘效率方面，现有自动化的采摘设备虽然使用了双目立体定位技术，但在定位算法上，均使用人工设定算子以及特征的方法来进行图像处理，配合使用空间几何学方法进行目标定位。因此，在识别花椒时，识别效果受背景、光线影响较大、鲁棒性差；在成本上，只出现过一个载具搭载一个采摘设备的技术，没有充分发挥载具的效能。在载具设计方面，现有载具存在转弯半径大、单桥驱动的缺点，不利于在具有树冠低矮特征的花椒园中行进。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种花椒采摘系统、花椒采摘方法及采摘车移动方法，旨在更好的采摘花椒果实、定位花椒果实以及在采摘园中方便采摘车移动。
5.本发明的技术方案是：
6.本发明提供了一种花椒采摘系统，包括采摘装置和若干个双目摄像头，所述采摘装置包括若干采摘机构和若干机械臂，所述机械臂的一端与采摘车连接，且另一端与采摘机构、双目摄像头连接；
7.所述采摘机构包括空心转筒和第一电机，所述第一电机位于机械臂上，所述第一电机的输出轴与空心转筒的一端连接，所述空心转筒的另一端开口设置，所述空心转筒的内部沿周向设置有若干个扇叶，且侧壁沿周向设置有贯通的若干组通风孔，所述空心转筒的外侧壁沿周向设置有若干组采摘部，所述采摘部包括若干个采摘凸起，相邻采摘凸起形成采摘卡槽。
8.上述技术方案的工作原理如下：
9.双目摄像头用于获取果实图像信息，以处理获得位置信息。通过机械臂灵活操作采摘装置对花椒进行采摘，所述第一电机通过输出轴带动空心转筒转动，机械臂将空心转筒接近花椒树并进行扫动，以面接触的方式，对一整个区域范围的花椒作采摘。在此过程中，旋转空心转筒并使其内部的扇叶随之转动产生气流，由于花椒树的枝叶、花芽与花椒果
实的重力不同，因此气流透过通风孔可以将花椒树的枝叶、花芽吹开，方便采摘花椒果实，同时可以阻止花椒树的枝叶、花芽被卷入采摘机构，避免了采摘时对花椒树的损伤。
10.本发明通过设置采摘装置和双目摄像头，能很好地对花椒树的果实进行采摘，效率高，具有较好的实用性。
11.为了更好地实现本发明，进一步的，所述机械臂包括若干第二电机、若干连杆，任意相邻两个连杆之间设有第二电机，所述机械臂一端的连杆与采摘车连接，且另一端的连杆与第一电机的侧壁连接，所述双目摄像头通过支撑杆连接在设有第一电机的连杆上。
12.相邻连杆之间的第二电机驱动其中一个连杆相对转动，实现采摘机构的角度调节，所述机械臂另一端的连杆上还设置有驱动第二电机升降的第三电机，实现其他连杆的整体升降运动，本发明通过多轴驱动的方式，使得采摘机构能够更好地采摘花椒果实，提高了操作的灵活性。
13.为了更好地实现本发明，进一步的，还包括夹持机构，所述采摘车的前端设置有夹持机构，所述夹持机构包括两个开合臂和两个第一液压缸，两个所述开合臂的一端均铰接在采摘车上，且两个所述开合臂围成一个圆形的夹持空间，两个所述第一液压缸分别位于采摘车上，且两个所述第一液压缸的活塞端分别与开合臂连接，所述第一液压缸驱动两个开合臂打开或关闭，两个开合臂的顶部分别对应设置有采摘装置。
14.工作时，两个第一液压缸相互配合驱动两个开合臂打开，并环绕花椒树树干围住后，第一液压缸驱动两个开合臂合拢，机械臂带动采摘机构对花椒树进行采摘。
15.为了更好地实现本发明，进一步的，还包括收集机构，所述收集机构包括第一帆布、第二帆布和收集槽，所述开合臂的顶部沿周向设置有第一帆布，且底部横向设置有第二帆布，相邻第二帆布相对侧分别通过弹簧绳与开合臂连接，相邻开合臂顶部的第一帆布合并形成收集空间，相邻开合臂底部的第二帆布合并形成的夹持空间内，且相邻第二帆布的一端构成通槽，所述通槽的底部对应设置有收集槽，所述收集槽与采摘车连接。
16.第一帆布位于两个开合臂的顶部，收集落下来的花椒果实，第二帆布通过两个弹簧绳安装在两个开合臂形成的夹持空间内，开合臂夹持花椒树树干时，弹簧绳随树干变形，并使得第二帆布尽量贴合树干，采集完毕后，经第一帆布收集到的花椒果实全部落入第二帆布上，此时，开合臂打开并退出环抱花椒树树干后，合拢开合臂，翻转板向上翻转，第二帆布上的花椒果实经通槽全部落入到收集槽内，完成对花椒果实的收集。
17.为了更好地实现本发明，进一步的，还包括设置在采摘车前端的转动板，所述夹持机构通过转动板与采摘车连接，两个所述开合臂和两个第一液压缸均安装在转动板上，所述转动板与车体铰接，且所述转动板的底部通过第二液压缸与采摘车连接，所述第二液压缸驱动转动板向上或向下翻转。
18.转动板向上翻转，带动夹持机构和采摘装置向上翻转，方便采摘车在果园中移动，需要采摘时，转动板向下翻转即可。
19.为了更好地实现本发明，进一步的，所述采摘车包括车体和多个转向轮，所述车体上设置有驱动转向轮转动的转向机构；所述转向机构包括第四电机、主动齿轮和从动齿轮，所述第四电机位于车体上，且所述第四电机的输出轴延伸至车体的底部与主动齿轮连接，所述从动齿轮与车体可转动连接，所述转向轮通过从动齿轮与车体连接，所述主动齿轮与从动齿轮啮合。
20.第四电机转动带动主动齿轮转动，进而驱动从动齿轮转动，使得转向轮转向，同时，主动齿轮的轮齿数小于从动齿轮的轮齿数，起到减速器的作用。
21.本发明还提供了一种花椒采摘方法，包括以下步骤：
22.s1、以双目摄像头为原点建立坐标系，通过双目摄像头获取目标图像，并处理得到目标的三维坐标pn(xns,yns,zns)；
23.s2、以两个开合臂围成的夹持空间的轴心处为原点，将目标的三维坐标pn进行坐标变换得到三维坐标po(xos,yos,zos)；
24.其中，坐标变换的公式为po＝tn*pn+mn；
[0025][0026][0027]
式中，po为以两个开合臂围成的夹持空间的轴心处为原点，采摘车的三维坐标，tn为第n个机械臂相对于采摘车基点处的旋转矩阵，pn为以双目摄像头为原点，目标的三维坐标，mn为第n个机械臂上的双目摄像头相对于采摘车基点处的平移矩阵，α、β、γ分别为双目摄像头坐标系z轴、y轴和x轴对采摘车坐标系z轴、y轴和x轴的夹角；
[0028]
s3、计算目标到所有机械臂上的采摘机构的距离，按距离对机械臂进行排序，实现按距离将果实分配给机械臂采摘，检测模板分配的机械臂是否正在采摘，如果是，则检测下一机械臂，如果否，则控制器指令当前机械臂进行采摘；
[0029]
s4、判断机械臂在采摘过程中是否发现新目标，如果是，则新增采摘目标，并重复步骤s3，如果否，则控制器判断是否完成所有目标的的采摘，如果采摘完成，则结束采摘，如果采摘未完成，则重复步骤s3。
[0030]
为了更好地实现本发明，进一步的，步骤s1中，还包括预处理图像，具体步骤如下：
[0031]
s11、在不同背景、不同光照的情况下拍摄至少1000张图像，并将图片进行水平翻转、随机剪裁、随机缩放的方式增强数据；
[0032]
s12、将图像按8∶1∶1的比例分为训练集、验证集和测试集并送入网络模型进行深度学习，测试集用于深度学习网络训练，验证集用于检测网络的损失情况，测试集用于对网络模型和训练参数进行最终评估。
[0033]
训练集用于深度学习网络训练，每个轮次训练完毕后，验证集检测网络的损失情况，如果发现训练集的损失不断降低，验证集的损失出现升高，则表示模型出现了过拟合，应停止训练，当最终的训练完毕后，测试集对网络模型和训练参数进行最终评估。
[0034]
为了更好地实现本发明，进一步的，所述网络模型包括回归网络和两个特征提取网络，两个所述特征提取网络分别提取双目摄像头的两个摄像头获取的图片特征，输出结果合并成一组1*1*2048的数据后送入回归网络，最后输出目标点的空间几何坐标。
[0035]
其中，损失函数使用l2损失。
[0036]
本发明还提供了一种采摘车移动方法，包括以下步骤：采摘车的转向轮按照转向公式控制转向角度αn，且按照轮速公式控制转向的转速vn；
[0037]
转向公式为：
[0038][0039]
轮速公式为：
[0040][0041]
式中，
[0042]
ω为采摘车的旋转角速度，
[0043]
θ为采摘车的速度方向，
[0044]
(xn，yn)为采摘车的转向轮的坐标，
[0045]
(xo，yo)为采摘车的旋转中心点坐标。
[0046]
本发明提供了一种控制采摘车移动的方法，使得采摘车移动半径小，有利于在树冠低矮的花椒园中行进，具有较好的实用性。
[0047]
本发明的有益效果是：
[0048]
1.本发明通过机械臂与采摘装置的配合，能很好地对花椒树的果实进行灵活采摘，本发明通过机械臂带动采摘机构采摘花椒果实，增加了采摘效率，且采摘车上设有多个采摘机构，充分利用了采摘车的效能，效率高，具有较好的实用性；
[0049]
2.本发明通过转向机构单独驱动转向轮转向，实现采摘车的小半径转弯，具有较好的实用性；
[0050]
3.本发明通过设置采摘机构，方便采摘花椒果实，同时可以阻止花椒树的枝叶、花芽被卷入采摘机构，避免了采摘时对花椒树的损伤，具有较好的实用性；
[0051]
4.本发明通过设置夹持机构，方便采摘机构对花椒树进行采摘，通过设置转动板，方便采摘车在果园中移动，通过设置收集机构，方便收集采摘完成的花椒果实，具有较好的实用性；
[0052]
5.本发明通过双目摄像头对花椒果实进行精确定位，识别花椒果实的速度更快、更准确且因外界环境受到的干扰更小，具有较好的实用性；
[0053]
6.本发明中采摘车移动的方法，使得采摘车移动半径小，有利于在树冠低矮的花椒园中行进，具有较好的实用性。
附图说明
[0054]
图1是花椒采摘系统的整体结构示意图一；
[0055]
图2是花椒采摘系统的整体结构示意图二；
[0056]
图3是图2中a处的放大图；
[0057]
图4是图2中b处的放大图；
[0058]
图5是第四电机的结构示意图；
[0059]
图6是采摘机构的结构示意图；
[0060]
图7是机械臂的结构示意图；
[0061]
图8是图7中a处的放大图；
[0062]
图9是图7中b处的放大图；
[0063]
图10是花椒采摘方法的流程图；
[0064]
图11是采摘车移动的原理框图。
[0065]
附图标记说明：
[0066]
10、采摘车；11、车体；12、转向轮；13、转向机构；131、主动齿轮；132、从动齿轮；133、第四电机；14、夹持机构；141、开合臂；142、第一液压缸；15、转动板；16、第二液压缸；17、收集机构；171、第一帆布；172、第二帆布；173、收集槽；20、采摘装置；21、采摘机构；211、空心转筒；212、第一电机；213、扇叶；214、通风孔；215、采摘凸起；216、采摘卡槽；22、机械臂；221、第二电机；222、连杆；223、双目摄像头；224、快拆件；225、第三电机。
具体实施方式
[0067]
实施例1：
[0068]
一种花椒采摘系统，如图1所示，包括采摘装置20和若干个双目摄像头223，所述采摘装置20包括若干采摘机构21和若干机械臂22，所述机械臂22的一端与采摘车10连接，且另一端与采摘机构21、双目摄像头223连接。
[0069]
所述采摘机构21包括空心转筒211和第一电机212，所述第一电机212位于机械臂22上，如图6所示，所述第一电机212的输出轴与空心转筒211的一端连接，所述空心转筒211的另一端开口设置，所述空心转筒211的内部沿周向设置有若干个扇叶213，且侧壁沿周向设置有贯通的若干组通风孔214，所述空心转筒211的外侧壁沿周向设置有若干组采摘部，所述采摘部包括若干个采摘凸起215，相邻采摘凸起215形成采摘卡槽216。
[0070]
双目摄像头223获取果实位置信息，第一电机212通过输出轴带动空心转筒211转动，机械臂22将空心转筒211接近花椒树并进行扫动，以面接触的方式，对一整个区域范围的花椒作采摘。在此过程中，旋转空心转筒211并使其内部的扇叶213随之转动产生气流，由于花椒树的枝叶、花芽与花椒果实的重力不同，因此气流透过通风孔214可以将花椒树的枝叶、花芽吹开，方便采摘花椒果实，同时可以阻止花椒树的枝叶、花芽被卷入采摘机构21，避免了采摘时对花椒树的损伤；本发明通过设置采摘装置20和双目摄像头223，能很好地对花椒树的果实进行采摘，效率高，具有较好的实用性。
[0071]
实施例2：
[0072]
本实施例是在实施例1的基础上进行优化，如图7-图9所示，所述机械臂22包括若干第二电机221、若干连杆222，任意相邻两个连杆222之间设有第二电机221，所述机械臂22一端的连杆222与采摘车10连接，且另一端的连杆222与第一电机212的侧壁连接，所述双目摄像头223通过支撑杆连接在设有第一电机212的连杆222上。
[0073]
第二电机221驱动连杆222在竖直方向上运动，实现采摘机构21的上下移动，第三电机225驱动连杆222旋转，实现采摘机构21的圆周运动，通过多轴驱动的方式，使得采摘机构21能够更好地采摘花椒果实，双目摄像头223提高了识别花椒果实的准确度。
[0074]
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
[0075]
实施例3：
[0076]
本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，如图1、图2所示，还包括夹持机构14，所述采摘车10的前端设置有夹持机构14，所述夹持机构14包括两个开合臂141和两个第一液压缸142，两个所述开合臂141的一端均铰接在采摘车10上，且两个所述开合臂141围成
一个圆形的夹持空间，两个所述第一液压缸142分别位于采摘车10上，且两个所述第一液压缸142的活塞端分别与开合臂141连接，所述第一液压缸142驱动两个开合臂141打开或关闭，两个开合臂141的顶部分别对应设置有采摘装置20。
[0077]
进一步地，如图2所示，还包括收集机构17，所述收集机构17包括第一帆布171、第二帆布172和收集槽173，所述开合臂141的顶部沿周向设置有第一帆布171，且底部横向设置有第二帆布172，相邻第二帆布172相对侧分别通过弹簧绳与开合臂141连接，相邻开合臂141顶部的第一帆布171合并形成收集空间，相邻开合臂141底部的第二帆布172合并形成的夹持空间内，且相邻第二帆布172的一端构成通槽，所述通槽的底部对应设置有收集槽173，所述收集槽173与采摘车10连接。
[0078]
进一步地，如图2、图4所示，还包括设置在采摘车10前端的转动板15，所述夹持机构14通过转动板15与采摘车10连接，两个所述开合臂141和两个第一液压缸142均安装在转动板15上，所述转动板15与车体11铰接，且所述转动板15的底部通过第二液压缸16与采摘车10连接，所述第二液压缸16驱动转动板15向上或向下翻转。
[0079]
工作时，第一液压缸142驱动两个开合臂141打开，并环绕花椒树树干围住后，第一液压缸142驱动两个开合臂141合拢，机械臂22带动采摘机构21对花椒树进行采摘，第一帆布171位于两个开合臂141的顶部，收集落下来的花椒果实，第二帆布172通过两个弹簧绳安装在两个开合臂141形成的夹持空间内，开合臂141夹持花椒树树干时，弹簧绳随树干变形，并使得第二帆布172尽量贴合树干，采集完毕后，经第一帆布171收集到的花椒果实全部落入第二帆布172上，此时，开合臂141打开并退出环抱花椒树树干后，合拢开合臂141，翻转板向上翻转，第二帆布172上的花椒果实经通槽全部落入到收集槽173内，完成对花椒果实的收集，转动板15向上翻转，带动夹持机构14和采摘装置20向上翻转，方便采摘车10在果园中移动，需要采摘时，转动板15向下翻转即可。
[0080]
本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。
[0081]
实施例4：
[0082]
本实施例是在实施例1的基础上进行优化，如图1-图3、图5所示，所述采摘车10包括车体11和多个转向轮12，所述车体11上设置有驱动转向轮12转动的转向机构13；所述转向机构13包括第四电机133、主动齿轮131和从动齿轮132，所述第四电机133位于车体11上，且所述第四电机133的输出轴延伸至车体11的底部与主动齿轮131连接，所述从动齿轮132与车体11可转动连接，所述转向轮12通过从动齿轮132与车体11连接，所述主动齿轮131与从动齿轮132啮合。
[0083]
第四电机133转动带动主动齿轮131转动，进而驱动从动齿轮132转动，使得转向轮12转向，同时，主动齿轮131的轮齿数小于从动齿轮132的轮齿数，起到减速器的作用。
[0084]
本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。
[0085]
实施例5：
[0086]
一种花椒采摘方法，如图10所示，包括以下步骤：
[0087]
s1、以双目摄像头223为原点建立坐标系，通过双目摄像头223获取目标图像，并处理得到目标的三维坐标pn(xns,yns,zns)；
[0088]
s2、以两个开合臂141围成的夹持空间的轴心处为原点，将目标的三维坐标pn进行坐标变换得到三维坐标po(xos,yos,zos)；
[0089]
其中，坐标变换的公式为po＝tn*pn+mn；
[0090][0091][0092]
式中，po为以两个开合臂141围成的夹持空间的轴心处为原点，采摘车10的三维坐标，tn为第n个机械臂22相对于采摘车10基点处的旋转矩阵，pn为以双目摄像头223为原点，目标的三维坐标，mn为第n个机械臂22上的双目摄像头223相对于采摘车10基点处的平移矩阵，α、β、γ分别为双目摄像头223坐标系z轴、y轴和x轴对采摘车10坐标系z轴、y轴和x轴的夹角；
[0093]
s3、计算目标到所有机械臂22上的采摘机构21的距离，按距离对机械臂22进行排序，实现按距离将果实分配给机械臂22采摘，检测模板分配的机械臂22是否正在采摘，如果是，则检测下一机械臂22，如果否，则控制器指令当前机械臂22进行采摘；
[0094]
s4、判断机械臂22在采摘过程中是否发现新目标，如果是，则新增采摘目标，并重复步骤s3，如果否，则控制器判断是否完成所有目标的的采摘，如果采摘完成，则结束采摘，如果采摘未完成，则重复步骤s3。
[0095]
进一步地，步骤s1中，还包括预处理图像，具体步骤如下：
[0096]
s11、在不同背景、不同光照的情况下拍摄至少1000张图像，并将图片进行水平翻转、随机剪裁、随机缩放的方式增强数据；
[0097]
s12、将图像按8∶1∶1的比例分为训练集、验证集和测试集并送入网络模型进行深度学习，测试集用于深度学习网络训练，验证集用于检测网络的损失情况，测试集用于对网络模型和训练参数进行最终评估。
[0098]
进一步地，所述网络模型包括回归网络和两个特征提取网络，两个所述特征提取网络分别提取双目摄像头223的两个摄像头获取的图片特征，输出结果合并成一组1*1*2048的数据后送入回归网络，最后输出目标点的空间几何坐标。
[0099]
实施例6：
[0100]
一种采摘车移动方法，如图11所示，包括以下步骤：采摘车10的转向轮12按照转向公式控制转向角度αn，且按照轮速公式控制转向的转速vn；
[0101]
转向公式为：
[0102][0103]
轮速公式为：
[0104][0105]
式中，
[0106]
ω为采摘车10的旋转角速度，
[0107]
θ为采摘车10的速度方向，
[0108]
(xn，yn)为采摘车10的转向轮12的坐标，
[0109]
(xo，yo)为采摘车10的旋转中心点坐标。
[0110]
本发明提供了一种控制采摘车10移动的方法，使得采摘车10移动半径小，有利于在树冠低矮的花椒园中行进，具有较好的实用性。
[0111]
实施例7：
[0112]
如图1-图11所示，一种花椒采摘系统，包括采摘装置20和若干个双目摄像头223，所述采摘装置20包括若干采摘机构21和若干机械臂22，所述机械臂22的一端与采摘车10连接，且另一端与采摘机构21、双目摄像头223连接。
[0113]
所述采摘机构21包括空心转筒211和第一电机212，所述第一电机212位于机械臂22上，所述第一电机212的输出轴与空心转筒211的一端连接，所述空心转筒211的另一端开口设置，所述空心转筒211的内部沿周向设置有若干个扇叶213，且侧壁沿周向设置有贯通的若干组通风孔214，所述空心转筒211的外侧壁沿周向设置有若干组采摘部，所述采摘部包括若干个采摘凸起215，相邻采摘凸起215形成采摘卡槽216。
[0114]
所述采摘机构21为凸起的波浪形结构，所述采摘机构21为波浪形钢丝，所述采摘机构21设置在空心转筒211的外侧壁，且与空心转筒211的外侧壁保持5mm至8mm距离，所述采摘机构21与空心转筒211的外侧壁切面平行，相邻扇叶213之间设置有一组通风孔214，所述扇叶213倾斜设置。
[0115]
所述机械臂22包括若干第二电机221、若干连杆222，任意相邻两个连杆222之间设有第二电机221，所述机械臂22一端的连杆222与采摘车10连接，且另一端的连杆222与第一电机212的侧壁连接，所述双目摄像头223通过支撑杆连接在设有第一电机212的连杆222上，相邻两个连杆222之间还设有快拆件224，快拆件224通过抱箍的形式将连杆222固定在第二电机221的输出轴上，快拆件224的一端与第二电机221的输出轴固定连接，另一端与第二电机221的输出轴螺纹连接，通过拧松螺栓，即可改变连杆222的长度；所述机械臂22由伺服关节电机(硬件：115：1减速机行星减速电机，500线编码器)连接空心不锈钢管构成。伺服电机由分布式伺服控制器(stm32f103处理器，btn7971b驱动芯片)控制，所有伺服控制器之间由485总线串联接收运动指令，其伺服控制器分散布置在各个伺服电机外壳上，编码器以及电机至驱动器的线路得以简化，同时提高编码器信号可靠性，所安装的双目摄像头223与图像处理单元(jetson tx2)通过usb线缆连接，该图像单元又通过串口与伺服控制器连接，其处理之后的目标位置数据可作为本机械臂22工作指令；伺服控制器又具备485接口，可将目标位置数据送往总控制器，同时接收采摘任务指令。
[0116]
还包括夹持机构14，所述采摘车10的前端设置有夹持机构14，所述夹持机构14包括两个开合臂141和两个第一液压缸142，两个所述开合臂141的一端均铰接在采摘车10上，且两个所述开合臂141围成一个圆形的夹持空间，两个所述第一液压缸142分别位于采摘车10上，且两个所述第一液压缸142的活塞端分别与开合臂141连接，所述第一液压缸142驱动两个开合臂141打开或关闭，两个开合臂141的顶部分别对应设置有采摘装置20；
[0117]
还包括收集机构17，所述收集机构17包括第一帆布171、第二帆布172和收集槽173，所述开合臂141的顶部沿周向设置有第一帆布171，且底部横向设置有第二帆布172，相邻第二帆布172相对侧分别通过弹簧绳与开合臂141连接，相邻开合臂141顶部的第一帆布171合并形成收集空间，相邻开合臂141底部的第二帆布172合并形成的夹持空间内，且相邻
第二帆布172的一端构成通槽，所述通槽的底部对应设置有收集槽173，所述收集槽173与采摘车10连接；收集机构17由支撑杆、帆布和收集槽173构成支撑杆焊接在开合臂141上，与开合臂141平面呈45
°
放射状。支撑杆之间由帆布连接，开合臂141底部也由帆布覆盖，帆布整体构成“碗状”外形。
[0118]
还包括设置在采摘车10前端的转动板15，所述夹持机构14通过转动板15与采摘车10连接，两个所述开合臂141和两个第一液压缸142均安装在转动板15上，所述转动板15与车体11铰接，且所述转动板15的底部通过第二液压缸16与采摘车10连接，所述第二液压缸16驱动转动板15向上或向下翻转；
[0119]
所述采摘车10包括车体11和多个转向轮12，所述车体11上设置有驱动转向轮12转动的转向机构13；所述转向机构13包括第四电机133、主动齿轮131和从动齿轮132，所述第四电机133位于车体11上，且所述第四电机133的输出轴延伸至车体11的底部与主动齿轮131连接，所述从动齿轮132与车体11可转动连接，所述转向轮12通过从动齿轮132与车体11连接，所述主动齿轮131与从动齿轮132啮合；
[0120]
一种花椒采摘方法，包括以下步骤：
[0121]
s1、以双目摄像头223为原点建立坐标系，通过双目摄像头223获取目标图像，并处理得到目标的三维坐标pn(xns,yns,zns)；
[0122]
s2、以两个开合臂141围成的夹持空间的轴心处为原点，将目标的三维坐标pn进行坐标变换得到三维坐标po(xos,yos,zos)；
[0123]
其中，坐标变换的公式为po＝tn*pn+mn；
[0124][0125][0126]
式中，po为以两个开合臂141围成的夹持空间的轴心处为原点，采摘车10的三维坐标，tn为第n个机械臂22相对于采摘车10基点处的旋转矩阵，pn为以双目摄像头223为原点，目标的三维坐标，mn为第n个机械臂22上的双目摄像头223相对于采摘车10基点处的平移矩阵，α、β、γ分别为双目摄像头223坐标系z轴、y轴和x轴对采摘车10坐标系z轴、y轴和x轴的夹角；
[0127]
s3、计算目标到所有机械臂22上的采摘机构21的距离，按距离对机械臂22进行排序，实现按距离将果实分配给机械臂22采摘，检测模板分配的机械臂22是否正在采摘，如果是，则检测下一机械臂22，如果否，则控制器指令当前机械臂22进行采摘；
[0128]
s4、判断机械臂22在采摘过程中是否发现新目标，如果是，则新增采摘目标，并重复步骤s3，如果否，则控制器判断是否完成所有目标的的采摘，如果采摘完成，则结束采摘，如果采摘未完成，则重复步骤s3。
[0129]
进一步地，步骤s1中，还包括预处理图像，具体步骤如下：
[0130]
s11、在不同背景、不同光照的情况下拍摄至少1000张图像，并将图片进行水平翻转、随机剪裁、随机缩放的方式增强数据；
[0131]
s12、将图像按8∶1∶1的比例分为训练集、验证集和测试集并送入网络模型进行深度学习，测试集用于深度学习网络训练，验证集用于检测网络的损失情况，测试集用于对网络模型和训练参数进行最终评估。
[0132]
训练集用于深度学习网络训练，每个轮次训练完毕后，验证集检测网络的损失情况，如果发现训练集的损失不断降低，验证集的损失出现升高，则表示模型出现了过拟合，应停止训练，当最终的训练完毕后，测试集对网络模型和训练参数进行最终评估。
[0133]
进一步地，所述网络模型包括回归网络和两个特征提取网络，两个所述特征提取网络分别提取双目摄像头的两个摄像头获取的图片特征，输出结果合并成一组1*1*2048的数据后送入回归网络，最后输出目标点的空间几何坐标；其中，损失函数使用l2损失。
[0134]
一种采摘车移动方法，包括以下步骤：采摘车10的转向轮12按照转向公式控制转向角度αn，且按照轮速公式控制转向的转速vn；
[0135]
转向公式为：
[0136][0137]
轮速公式为：
[0138][0139]
式中，
[0140]
ω为采摘车10的旋转角速度，
[0141]
θ为采摘车10的速度方向，
[0142]
(xn，yn)为采摘车10的转向轮12的坐标，
[0143]
(xo，yo)为采摘车10的旋转中心点坐标。
[0144]
采摘时，第四电机133驱动主动齿轮131带动从动齿轮132转动，进而使得采摘车10转向，行驶至花椒树干旁停下，第二液压缸16驱动转动板15向下翻转，放下夹持机构14，第一液压缸142驱动两个开合臂141打开并夹持花椒树干后，第一液压缸142驱动两个开合臂141合拢，双目摄像头223识别花椒果实并获取图像，并将图像传送至训练模块和识别定位模块深度学习，最后输出花椒果实的目标坐标，第二电机221和第三电机225驱动机械臂22上下移动和水平旋转，使得采摘机构21位于花椒果实处，第一电机212带动采摘机构21旋转，完成采摘，花椒果实经第一帆布171全部落入第二帆布172上，第二液压缸16驱动转动板15向上翻转，花椒果实在重力的作用下全部落入收集槽173中。
[0145]
特征提取网络当中conv表示卷积网络，conv dw表示深度可分离卷积神经网络。
[0146][0147]
回归网络当中，fc表示全连接网络，relu表示relu激活函数。
[0148][0149]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。