一种增大效率的农业采摘机器人、控制系统及方法与流程

1.本发明涉及采摘机器人技术领域，尤其涉及一种增大效率的农业采摘机器人、控制系统及方法。


背景技术：

2.智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策，智慧农业就是充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3s技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。
3.但是，智慧农业不仅是农业管理上的实现智慧管理，农业设备上也要实现智慧操作，但是，目前很多农业设备还是比较传统，例如蔬菜水果的采摘，大部分还是依赖人工分辨好坏而后手动完成采摘动作，不采摘效率低，人力成本高，不利于现代化快速的发展，基于此，本发明设计一种增大效率的农业采摘机器人、控制系统及方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中人力采摘成本效率低，成本高的问题，而提出的一种增大效率的农业采摘机器人、控制系统及方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种增大效率的农业采摘机器人，包括底座，所述底座的底部设置有万向轮，所述底座的顶部等距固定设置有多个液压缸，所述液压缸的活塞端共同固定焊接有支撑板，所述支撑板的顶部分别焊接固定有固定座与操纵台，所述操纵台内设置有操纵机构，所述固定座的顶部固定设置有照相机本体，所述操纵台内设置有机械爪机构，所述机械爪机构包括有滑动座与两个相对的设置的夹爪，两个所述夹爪滑动连接在滑动座的座壁上，两个所述夹爪上均设置有弹性夹持装置与动力装置。
6.在上述增大效率的农业采摘机器人中，所述弹性夹持装置包括有作用腔与弧形腔，所述作用腔与弧形腔均开设在夹爪的内部，两个所述弧形腔相对应的一侧贯穿胶合固定有弹性垫，所述弧形腔上的腔壁上贯穿固定设置有阀门，所述作用腔内滑动连接有滑动板，两个所述作用腔相背离的一侧均贯穿固定设置有过滤网，所述滑动板开设有第一通孔，所述作用腔的底壁与弧形腔相靠近的腔壁共同开设有第二通孔，所述第一通孔与第二通孔上均固定连接有单向阀。
7.在上述增大效率的农业采摘机器人中，所述动力装置包括有两个固定板，两个所述固定板分别对应焊接在两个所述夹爪的外壁上，所述固定板远离夹爪的位置均焊接有固定杆，所述固定杆上均焊接有弹簧，所述弹簧的另一端均焊接有滑动齿条，所述滑动齿条贯穿过滤网并与滑动板焊接固定，所述固定板上转动连接有转动轴，所述转动轴的另一端焊
接有缺齿轮，所述缺齿轮与滑动齿条啮合连接。
8.一种增大效率的农业采摘机器人控制系统，包括图像监测单元、距离监测单元、主控制器、机械爪控制定位导航单元以及夹持作业单元，所述图像监测单元包括有图像采集器与图像处理器，所述图像处理器与主控制器连接，图像采集器用于采集待采摘的水果信息并将其输送给图像处理器，所述图像处理器将对图像采集器输送来的图像进行优化处理并输送给主控制器当中，所述距离监测单元与主控制连接，用于对水果与机械爪的位置进行测量，并且将测量之后的结果输送至主控制器当中，所述主控制器连接有机械爪控制定位导航单元，所述机械爪定位导航单元用于对机械爪的运动轨迹进行规划，所述主控制器连接夹持作业单元，所述夹持作业单元用于在对水果的夹持进行加紧，由此完成采摘过程。
9.在上述增大效率的农业采摘机器人控制系统中，所述距离监测单元包括但不限于由激光扫描仪与激光测距模块组合而成。
10.在上述增大效率的农业采摘机器人控制系统中，所述采摘信息包括采摘水果的大小、采摘水果的成熟度、采摘水果的质量。
11.本发明还公开了一种增大效率的农业采摘机器人控制方法，其包括如下步骤：
12.s1：图像监测单元获取水果的图像，并将水果的图像输送至距离监测单元与主控制器当中；
13.s2：距离监测单元计算出水果与机械爪控制模块的距离并将其输送至主控制器当中；
14.s3：主控制器采集图像监测单元采集到的图像信息与距离监测单元监测到的位置信息进行汇总计算出水果的大小、成熟度与距离后将采摘命令输送至机械爪控制定位导航模块；
15.s4：机械爪控制定位导航单元规划出机械爪的运动路径完成采摘工作；
16.s5：主控制器控制夹持作业单元进行对采摘果实的夹紧。
17.在上述增大效率的农业采摘机器人控制方法中，所述距离监测单元包括但不限于由激光扫描仪与激光测距模块组合而成。
18.在上述增大效率的农业采摘机器人控制方法中，所述采摘信息包括采摘水果的大小、采摘水果的成熟度、采摘水果的质量。
19.与现有的技术相比，本发明的优点在于：
20.1、本发明中，通过弹性垫等结构，使得通过弹性垫的膨胀作用对果实进行夹取，从而使得水果的表面保持完整，不易对水果本身造成损坏，保证了夹取水果的质量；
21.2、本发明中，通过照相机本体的作用使得对水果的图像进行照射并传递到主控制器当中，并通过主控制器控制弹性夹持装置进行工作，使得控制半齿轮转动，从而通过与滑动齿条的啮合作用带动滑动板进行往复方向上的移动，从而能够将空气输送至弧形腔内，以此使得弹性垫进行膨胀，进而实现对水果的夹紧；
22.3、本发明通过设置多个液压缸结构，多个液压缸同步进行工作从而使得支撑板可以进行下移动，从而可以根据水果果实的高低对固定座与操纵台进行调整，因而可以使得夹爪可以对不同高度的水果进行夹持作用；
23.4、本发明提出的增大效率的农业采摘机器人控制系统及方法能够精确的控制机械爪定位导航单元自动完成采摘动作，并通过夹持作业单元对采摘果实进行夹紧的作用，
从而节省了人力物力，采摘效率大，而且采摘水果的大小、采摘水果的成熟度、采摘水果的质量可以通过无线网实时输出给主控制机当中，由主控制机进行采摘，用户可以知晓每次采摘的具体情况，智能化程度高。
附图说明
24.图1为本发明提出的一种增大效率的农业采摘机器人的结构图；
25.图2为本发明提出的一种增大效率的农业采摘机器人中夹爪的结构示意图；
26.图3为本发明提出的一种增大效率的农业采摘机器人中a部分的放大示意图；
27.图4为本发明提出的一种增大效率的农业采摘机器人控制方法流程图。
28.图中：1底座、2液压缸、3支撑板、4固定座、5照相机本体、6、操纵台、7滑动座、8夹爪、9作用腔、10弧形腔、11过滤网、12弹性垫、13阀门、14固定板、15固定杆、16转动轴、17缺齿轮、18弹簧、19滑动齿条、20滑动板、21第一通孔、22单向阀、23第二通孔。
具体实施方式
29.以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
30.实施例
31.参照图1
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4，一种增大效率的农业采摘机器人，包括底座1，底座1的底部设置有万向轮，底座1的顶部等距固定设置有多个液压缸2，液压缸2使得支撑板3上面的高度可以进行调整，从而使得装置便于对不同高度上的水果进行采摘，液压缸2的活塞端共同固定焊接有支撑板3，支撑板3的顶部分别焊接固定有固定座4与操纵台6，操纵台6内设置有操纵机构，固定座4的顶部固定设置有照相机本体5，操纵台6内设置有机械爪机构，机械爪机构包括有滑动座7与两个相对的设置的夹爪8，两个相对设置的夹爪8受到操纵台6内操纵机构的作用相对运动，进而对水果进行夹持作用，两个夹爪8滑动连接在滑动座7的座壁上，两个夹爪8上均设置有弹性夹持装置与动力装置。
32.弹性夹持装置包括有作用腔9与弧形腔10，作用腔9与弧形腔10均开设在夹爪8的内部，两个弧形腔10相对应的一侧贯穿胶合固定有弹性垫12，弧形腔10上的腔壁上贯穿固定设置有阀门13，作用腔9内滑动连接有滑动板20，两个作用腔9相背离的一侧均贯穿固定设置有过滤网11，通过设置过滤网11，使得在进行水果采摘的过程中，水果的落叶不至于掉落到滑动板20上，使得滑动板20上的重力变大，使得滑动齿条19不便于带动滑动板20上移，滑动板20开设有第一通孔21，作用腔9的底壁与弧形腔10相靠近的腔壁共同开设有第二通孔23，第一通孔21与第二通孔23上均固定连接有单向阀22，通过单向阀22控制气体的流动方向，使得滑动板20向着靠近过滤网11运动时，空气从第一通孔21内进入到滑动板20的下方，当滑动板20远离过滤网11时，此时空气将会被滑动板20经由第二通孔23被压入到弧形腔10内，从而使得弧形腔10内被注入空气，使得弹性垫12进行膨胀，便于对水果表面进行夹持。
33.动力装置包括有两个固定板14，两个固定板14分别对应焊接在两个夹爪8的外壁上，固定板14远离夹爪8的位置均焊接有固定杆15，固定杆15上均焊接有弹簧18，弹簧18的另一端均焊接有滑动齿条19，滑动齿条19贯穿过滤网11并与滑动板20焊接固定，固定板14上转动连接有转动轴16，转动轴16的另一端焊接有缺齿轮17，缺齿轮17与滑动齿条19啮合
连接，通过缺齿轮17的转动，由于缺齿轮17与滑动齿条19啮合连接，因而使得滑动齿条19可以进行竖直方向上的往复运动，因而使得滑动板20可以进行往复运动，从而使得空气可以不断地被挤压到弧形腔10内，因而可以使得弹性垫12可以膨胀，进而对水果进行夹持。
34.一种增大效率的农业采摘机器人控制系统，包括图像监测单元、距离监测单元、主控制器、机械爪控制定位导航单元以及夹持作业单元，图像监测单元包括有图像采集器与图像处理器，图像处理器与主控制器连接，图像采集器用于采集待采摘的水果信息并将其输送给图像处理器，图像处理器将对图像采集器输送来的图像进行优化处理并输送给主控制器当中，距离监测单元与主控制连接，用于对水果与机械爪的位置进行测量，并且将测量之后的结果输送至主控制器当中，主控制器连接有机械爪控制定位导航单元，机械爪定位导航单元用于对机械爪的运动轨迹进行规划，主控制器连接夹持作业单元，夹持作业单元用于在对水果的夹持进行加紧，由此完成采摘过程。
35.距离监测单元包括但不限于由激光扫描仪与激光测距模块组合而成，采摘信息包括采摘水果的大小、采摘水果的成熟度、采摘水果的质量。
36.一种增大效率的农业采摘机器人控制方法，包括如下步骤：
37.s1：图像监测单元获取水果的图像，并将水果的图像输送至距离监测单元与主控制器当中；
38.s2：距离监测单元计算出水果与机械爪控制模块的距离并将其输送至主控制器当中；
39.s3：主控制器采集图像监测单元采集到的图像信息与距离监测单元监测到的位置信息进行汇总计算出水果的大小、成熟度与距离后将采摘命令输送至机械爪控制定位导航模块；
40.s4：机械爪控制定位导航单元规划出机械爪的运动路径完成采摘工作；
41.s5：主控制器控制夹持作业单元进行对采摘果实的夹紧。
42.距离监测单元包括但不限于由激光扫描仪与激光测距模块组合而成，采摘信息包括采摘水果的大小、采摘水果的成熟度、采摘水果的质量。
43.本发明在使用的过程中，通过照相机本体1对果实进行影像上的收集，并将检测结果输送至操纵台6，由操纵台6控制夹爪8进行夹紧工作，此时操纵台6内的操纵系统控制缺齿轮17进行转动，由于缺齿轮17与滑动齿条19进行啮合，从而使得滑动齿条19可以带动滑动板20进行往复的移动，并且通过第一通孔21、第二通孔23以及其上连接的单向阀22的作用，使得空气被输送至弧形腔10内，弹性垫12在空压的作用下将会膨胀，进而对水果进行夹紧的作用，从而使得水果在保证自身质量的前提下被夹紧收取，在夹紧之后，由操纵台6内的控制机构控制阀门13开启，将弧形腔10内的空气放出，方便下次进行工作。
44.尽管本文较多地使用了底座1、液压缸2、支撑板3、固定座4、照相机本体5、、操纵台6、滑动座7、夹爪8、作用腔9、弧形腔10、过滤网11、弹性垫12、阀门13、固定板14、固定杆15、转动轴16、缺齿轮17、弹簧18、滑动齿条19、第一通孔21、单向阀22、第二通孔23等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种增大效率的农业采摘机器人、控制系统及方法附加的限制都是与本发明精神相违背的。