果蔬采摘机器人机械臂及机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种果蔬采摘机器人机械臂及机器人。
【背景技术】
[0002]目前，人工采摘果蔬的过程中需要对果蔬的成熟度进行判断并逐个采收，采摘工作耗时、费力。而且，随着近年来农业劳动力的流失，人力成本逐步上升，采摘成本已经成为果蔬生产支出的主要部分。因此，开发具备自动采收功能的机器人，可以实现减轻农民劳动强度、缓减农业生产成本上涨等目的，将其应用于实际生产中，对于维持果蔬生产的可持续发展具有重要意义。
[0003]目前，通过采摘机器人的视觉单元对成熟的果蔬进行目标识别定位，并由采摘机器人的执行部件对目标进行采收。该过程中，执行部件根据视觉单元的静态识别定位结果，一次性接近目标进行采收。
[0004]然而，目标果蔬在执行部件接近其的过程中，可能会收到执行部件的碰撞而偏离初始位置，使得采摘机器人无法精确获得目标果蔬的空间位置信息而采摘失败。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供一种果蔬采摘机器人机械臂及机器人，以达到提高自动采摘的精度的目的，从而使得自动采摘技术能够广泛的应用于果蔬生产。
[0006]第一个方面，本实用新型提供一种果蔬采摘机器人机械臂，包括:采摘手抓(1)、气缸(2)、视觉单元(3)、测距单元(4)及机械臂(5)，所述机械臂(5)包括机械臂底座(51)和机械臂小臂(52)，其中，
[0007]所述采摘手抓(I)安装在所述机械臂小臂(52)的一端，所述气缸(2)与所述测距单元(4)安装在所述机械臂小臂(52)的上方，且所述气缸(2)位于所述机械臂小臂(52)与所述测距单元(4)之间，所述视觉单元(3)固定在所述气缸(2)上且可随着所述气缸(2)的活塞的伸缩而上下移动，所述视觉单元(3)与所述测距单元(4)同轴且朝向安装所述采摘手抓(I)的一端。
[0008]在第一个方面的第一种可能的实现方式中，所述视觉单元(3)具体为摄像机。
[0009]结合第一个方面或第一个方面的第一种可能的实现方式，在第一个方面的第二种可能的实现方式中，所述测距单元(4)具体为传感器。
[0010]第二个方面，本实用新型提供一种机器人，包括如上第一个方面、第一个方面的第一种或第二种方式实现的果蔬采摘机器人机械臂。
[0011]本实用新型提供一种果蔬采摘机器人机械臂及机器人，通过将视觉单元与测距单元安装在果蔬采摘机器人机械臂执行部件中的机械臂小臂上，使得视觉单元和测距单元可以随着执行部件的移动而实时获取目标果蔬的图像信息并进行动态调节，从而提高自动采摘的精度，使得自动采摘技术能够广泛的应用于果蔬生产。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型提供的果蔬采摘机器人机械臂的结构示意图；
[0013]图2为本实用新型图像定位过程示意图；
[0014]图3为本实用新型提供的果蔬采摘机器人机械臂的测距状态示意图。
【具体实施方式】
[0015]图1为本实用新型提供的果蔬采摘机器人机械臂的结构示意图。如图1所示，本实用新型提供的果蔬采摘机器人机械臂100包括:采摘手抓1、气缸2、视觉单元3、测距单元4及机械臂5，所述机械臂5包括机械臂底座51和机械臂小臂52，其中，所述采摘手抓I安装在所述机械臂小臂52的一端，所述气缸2与所述测距单元4安装在所述机械臂小臂52的上方，且所述气缸2位于所述机械臂小臂52与所述测距单元4之间，所述视觉单元3固定在所述气缸2上且可随着所述气缸2的活塞的伸缩而上下移动，所述视觉单元3与所述测距单元4同轴且朝向安装所述采摘手抓I的一端。
[0016]如图1所示，本实用新型提供的果蔬采摘机器人机械臂中，采摘手爪I和机械臂5相当于执行部件，机械臂5用于固定在机器人上或独立工作，机械臂小臂52相对于机械臂底座52的角度可调整，采摘手爪I用于对果实进行剪切和分离，视觉单元3和测距单元4同轴安装于机械臂小臂52的上方，且视觉单元3在前，测距单元4在后，视觉单元安装在气缸2的活塞末端，气缸2与机械臂小臂52固定，随着气缸活塞的伸缩，视觉单元3上下移动。本实用新型实施例中，视觉单元3例如可以为摄像机，如可见光或其他高光谱摄像机，测距单元4例如可以为传感器，如激光测距传感器、超声传感器、结构光传感器、红外传感器或其他具有空间测量功能的传感器。需要说明的是，上述的采摘手爪I和机械臂5并不限于图1所示的机械臂，在其他可行的实现方式中，也可以以其他方式实现。
[0017]本实用新型提供的果蔬采摘机器人机械臂，通过将视觉单元与测距单元安装在果蔬采摘机器人机械臂执行部件中的机械臂小臂上，使得视觉单元和测距单元可以随着执行部件的移动而实时获取目标果蔬的图像信息并进行动态调节，从而提高自动采摘的精度，使得自动采摘技术能够广泛的应用于果蔬生产。另外，视觉单元可随着机械臂的转动从不同视觉对多个目标进行定位，可以更加充分获取目标果蔬的过视角信息。
[0018]下面，结合图1、图2及图3对本实用新型提供果蔬采摘机器人机械臂的工作原理做详细说明，其中，图2为本实用新型图像定位过程示意图，图3为本实用新型提供的果蔬采摘机器人机械臂的测距状态示意图。
[0019]请参照图1，当目标果蔬进入视觉单元3的视场后，气缸2处于伸出状态，视觉单元3通过图像处理算法，获取图像中目标果蔬中心与图像中心的偏移量，机械臂根据偏移量调整机械臂底座51和机械臂小臂52的旋转角度，并实时进行图像采集处理，使得目标果蔬在图像中逐步接近图像中心点位置，直至目标果蔬的中心与图像中心点重合，其中，图像中心点为视觉单元3采集到的图像的中心。具体请参照图2，如图2所示，阴影部分为目标果蔬进入视场后视觉单元3所采集到的图像，虚线所示果蔬为目标果蔬最初始的位置，实线果蔬为目标果蔬的最终位置。当目标果蔬的中心与图像中心点的位置重合时时，视觉单元3的光轴、测距单元4的射线以及目标果蔬处于同一直线。然后，控制气缸2缩回，如图3所示，触发测距单元4进行测量以获取目标果蔬与测距单元4的直线距离，从而获得目标果蔬的空间信息，接着，机械臂操作采摘手爪I接近并采摘目标果实。
[0020]另外，在上述果蔬采摘机器人机械臂的基础上，本实用新型还提供一种机器人，其包括如上所的果蔬采摘机器人机械臂，具体实现过程此处不再赘述。
[0021]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种果蔬采摘机器人机械臂，其特征在于，包括:采摘手抓(1)、气缸(2)、视觉单元(3)、测距单元(4)及机械臂(5)，所述机械臂(5)包括机械臂底座(51)和机械臂小臂(52)，其中，所述采摘手抓(I)安装在所述机械臂小臂(52)的一端，所述气缸(2)与所述测距单元(4)安装在所述机械臂小臂(52)的上方，且所述气缸(2)位于所述机械臂小臂(52)与所述测距单元(4)之间，所述视觉单元(3)固定在所述气缸(2)上且可随着所述气缸(2)的活塞的伸缩而上下移动，所述视觉单元(3)与所述测距单元(4)同轴且朝向安装所述采摘手抓⑴的一端。2.根据权利要求1所述的果蔬采摘机器人机械臂，其特征在于，所述视觉单元(3)具体为摄像机。3.根据权利要求1或2所述的果蔬采摘机器人机械臂，其特征在于，所述测距单元(4)具体为传感器。4.一种机器人，其特征在于，包括如上权利要求1?3任一项所述的果蔬采摘机器人机械臂。
【专利摘要】本实用新型提供一种果蔬采摘机器人机械臂及机器人，包括：采摘手抓安装在机械臂小臂的一端，气缸与测距单元安装在机械臂小臂的上方，且气缸位于机械臂小臂与测距单元之间，视觉单元固定在气缸上且可随着气缸的活塞的伸缩而上下移动，视觉单元与测距单元同轴且朝向安装采摘手抓的一端，通过将视觉单元与测距单元安装在果蔬采摘机器人机械臂执行部件中的机械臂小臂上，使得视觉单元和测距单元可以随着执行部件的移动而实时获取目标果蔬的图像信息并进行动态调节，从而提供自动采摘的精度。
【IPC分类】B25J13/08, B25J11/00, A01D46/30
【公开号】CN204622060
【申请号】CN201520271638
【发明人】冯青春, 王晓楠, 姜凯, 王国华, 蔡吉晨, 刘传
【申请人】北京农业智能装备技术研究中心
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月29日