基于深度视觉的香蕉采摘装置及采摘方法与流程

文档序号:22465620发布日期:2020-10-09 21:46阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于深度视觉的香蕉采摘装置,其特征在于,包括升降机构、直线移动机构、采摘机构、深度相机和控制台,所述深度相机设置在采摘机构上,所述采摘机构设置在直线移动机构上,所述直线移动机构设置在升降机构上,所述升降机构用于带动直线移动机构做升降运动,所述直线移动机构用于带动采摘机构做平面运动,所述控制台分别与升降机构、直线移动机构、采摘机构、深度相机连接。

2.根据权利要求1所述的香蕉采摘装置,其特征在于,还包括行走机构,所述升降机构设置在行走机构上。

3.根据权利要求2所述的香蕉采摘装置,其特征在于,所述行走机构包括车架、前车轮、后车轮、第一车轴、第二车轴、方向盘、减震部件和转向部件,所述升降机构设置在车架上,所述前车轮和后车轮均为两个,两个前车轮之间通过第一车轴连接,两个后车轮之间通过第二车轴连接,所述第一车轴和第二车轴均通过减震部件与车架连接,所述方向盘固定在转向部件上,所述转向部件与第一车轴连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的香蕉采摘装置,其特征在于,所述升降机构包括底座、剪叉式升降组件、液压驱动组件和工作平台,所述液压驱动组件设置在底座上,且液压驱动组件分别与剪叉式升降组件、控制台连接,用于带动剪叉式升降组件做升降运动,所述工作平台设置在剪叉式升降组件上,所述直线移动机构设置在工作平台上。

5.根据权利要求4所述的香蕉采摘装置,其特征在于,所述液压驱动组件包括液压缸和液压柱塞杆,所述液压缸与控制台连接,并与液压柱塞杆的第一端连接;

所述剪叉式升降组件包括至少两个支撑杆组,所述支撑杆组从上到下依次设置,每个支撑杆组包括四根支撑杆,四根支撑杆分别为第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆,所述第一支撑杆与第二支撑杆对称设置,所述第三支撑杆与第四支撑杆对称设置,第一支撑杆的中部和第三支撑杆的中部分别与第一横杆的第一端铰接,第二支撑杆和第四支撑杆的中部分别与第一横杆的第二端铰接;

对于最下方的支撑杆组,所述第一支撑杆的第一端和第二支撑杆的第一端分别与第二横杆的两端铰接,所述第三支撑杆的第一端和第四支撑杆的第一端分别与第三横杆的两端铰接;所述第二横杆和第三横杆设置在底座上,所述底座的两侧设有可使第二横杆滑动的第一滑槽,液压柱塞杆的第二端与第二横杆连接;

对于最上方的支撑杆组,所述第一支撑杆的第一端和第二支撑杆的第一端分别与第四横杆的两端铰接,所述第三支撑杆的第一端和第四支撑杆的第一端分别与第五横杆的两端铰接;第四横杆和第五横杆设置在工作平台的底部,所述工作平台的底部两侧设有可使第四横杆滑动的第二滑槽;

对于相邻的上下两个支撑杆组,下方支撑杆组的第一支撑杆的第二端以及上方支撑杆组的第三支撑杆的第二端分别与第六横杆的第一端铰接,下方支撑杆组的第二支撑杆的第二端以及上方支撑杆组的第四支撑杆的第二端分别与第六横杆的第二端铰接;下方支撑杆组的第三支撑杆的第二端以及上方支撑杆组的第一支撑杆的第二端分别与第七横杆的第一端铰接,下方支撑杆组的第四支撑杆的第二端以及上方支撑杆组的第二支撑杆的第二端分别与第七横杆的第二端铰接。

6.根据权利要求1-3任一项所述的香蕉采摘装置,其特征在于,所述直线移动机构包括x轴直线移动组件和y轴直线移动组件;

所述x轴直线移动组件包括第一驱动电机、第一丝杠、第一螺块、第一滑块、第一导轨和第一固定板,所述第一驱动电机与控制台连接,所述第一丝杠的第一端与第一驱动电机连接,第一丝杠的第二端与第一螺块连接,所述y轴直线移动组件设置在第一滑块上,所述第一滑块滑动设置在第一导轨上,且第一滑块与第一丝杠螺旋连接,所述第一驱动电机、第一螺块和第一导轨设置在第一固定板上;

所述y轴直线移动组件包括第二驱动电机、第二丝杠、第二螺块、第二滑块、第二导轨和第二固定板,所述第二驱动电机与控制台连接,所述第二丝杠的第一端与第二驱动电机连接,第二丝杠的第二端与第一螺块连接,所述采摘机构设置在第二滑块上,所述第二滑块滑动设置在第二导轨上,且第二滑块与第二丝杠螺旋连接,所述第二驱动电机、第二螺块和第二导轨设置在第二固定板上。

7.根据权利要求1-3任一项所述的香蕉采摘装置,其特征在于,所述采摘机构包括夹持组件和切割组件,所述深度相机设置在切割组件上,所述切割组件设置在夹持组件上,所述夹持组件设置在直线移动机构上。

8.根据权利要求7所述的香蕉采摘装置,其特征在于,所述夹持组件包括第三固定板、气缸、气缸推杆、推杆、连杆、夹持臂和支撑架,所述第三固定板设置在直线移动机构上,所述切割组件设置在支撑架上,所述气缸和支撑架设置在第三固定板上,气缸与控制台连接,气缸、气缸推杆和推杆依次连接,所述推杆、连杆和夹持臂依次铰接。

9.根据权利要求7所述的香蕉采摘装置,其特征在于,所述切割组件包括第四固定板、链锯驱动电机、切割驱动电机、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮、第四传动齿轮、第一传动轴、第二传动轴、齿轮盖、固定上盖、固定下板和链锯,所述深度相机设置在第四固定板上,所述第四固定板设置在夹持组件上,所述链锯设置在固定上盖和固定下板之间,所述链锯驱动电机和切割驱动电机分别与控制台连接;

所述链锯驱动电机设置在齿轮盖的上部,且链锯驱动电机的电机轴穿过齿轮盖后与第一传动齿轮连接,所述第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合,所述第二传动齿轮与第一传动轴的第一端连接,所述第一传动轴的第二端穿过固定上盖后与链锯连接;

所述切割驱动电机设置在第四固定板的下部,且切割驱动电机的电机轴穿过第四固定板后与第三传动齿轮连接,所述第三传动齿轮与第四传动齿轮啮合,所述第四传动齿轮与第二传动轴的第一端连接,所述第二传动轴的第二端与固定下板连接。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述装置的香蕉采摘方法,其特征在于,所述方法包括:

当采摘不同高度的香蕉串时,通过控制台控制升降机构,使升降机构带动直线移动机构上升或下降,从而使采摘机构和深度相机上升或下降;

当采摘机构到达与香蕉串果柄持平的高度后,通过深度相机采集香蕉串的位置情况图像,并传输至控制台进行分析,生成采摘机构的控制指令;

控制台根据控制指令,先控制直线导轨机构将采摘机构移动至香蕉串果柄处,然后控制采摘机构的夹持组件前伸并夹持住香蕉串果柄;

当夹持组件夹持住香蕉串果柄后,控制台控制采摘机构的切割组件带动链锯的切割链条运动,并控制采摘机构的切割组件使链锯旋转,完成切割动作;

当切割动作完成后,直线导轨机构和采摘机构的切割组件会根据控制台预先设置的回退命令退回到初始位置;

通过控制台控制升降机构使香蕉串下降到运输人员方便取下的位置;

当运输人员将香蕉抓住后,通过控制台控制采摘机构的夹持组件将香蕉串松开,并回退至初始位置,完成采摘作业。


技术总结
本发明公开了一种基于深度视觉的香蕉采摘装置及采摘方法,所述装置包括升降机构、直线移动机构、采摘机构、深度相机和控制台,所述深度相机设置在采摘机构上,所述采摘机构设置在直线移动机构上,所述直线移动机构设置在升降机构上,所述升降机构用于带动直线移动机构做升降运动,所述直线移动机构用于带动采摘机构做平面运动,所述控制台分别与升降机构、直线移动机构、采摘机构、深度相机连接。本发明以解决香蕉采摘方式仍以人工采摘为主的现状,达到机械化采收香蕉的目的,同时在机械化的基础上,采用深度相机实现深度视觉识别,可智能化地精确对准采摘香蕉串的果柄并进行采摘,具有采摘效率高、节省劳动力,精确采摘等特点。

技术研发人员:王红军;彭舟;陈柯文;甄文斌;邹湘军
受保护的技术使用者:华南农业大学
技术研发日:2020.04.23
技术公布日:2020.10.09
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