一种基于图像识别的疏花臂及其使用方法与流程

本申请涉及农业设备技术领域，具体涉及一种基于图像识别的疏花臂及其使用方法。

背景技术：

疏花作业是果园生产管理中的农事作业之一，是提高果园坐果率和果品质量的重要措施，具有季节性强、劳动强度大等特点。

目前疏花的方法有人工疏花、化学疏花和机械疏花。人工疏花费时费力，化学疏花高效但是易造成环境污染。人工疏花阶段，效率低，劳动量大，成本高，采用大型疏花机进行机械疏花则可以克服上述问题。

但是机械疏花大部分处于试验阶段，因此疏花机在进行疏花作业时，一般是无选择性疏花，对枝叶损害较大。

技术实现要素：

本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种基于图像识别的疏花臂，包括一底座，与所述底座滑动连接的底台，所述底台上设置有控制器、图像采集设备、机械臂和疏花执行器，所述控制器分别与所述图像采集设备、所述机械臂和所述疏花执行器电连接。

采用上述实现方式，需要进行疏花作业时，通过图像采集设备采集花朵图像，然后人工选择需要剪除的花朵。然后远程通过控制器控制机械臂和疏花执行器完成疏花作业。这样虽然是机械疏花，但是可以根据人的要求选择性疏花，提高了疏花质量，且疏花的过程是有选择性的，对果树枝叶损害小。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述底座上设置有滑轨，所述底台通过所述滑轨与所述底座滑动连接。滑轨的设置，可以使得底台在底座上横向移动，实现带动图像采集设备、机械臂和疏花执行器整体移动，满足对不同位置进行疏花作业的要求。

结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述机械臂包括第一关节、第二关节、第三关节和第四关节，所述第一关节第一端与所述底台转动连接，所述第二关节两端分别与所述第一关节的第二端和所述第三关节的第一端活动连接，所述第四关节的第一端与所述第三关节的第二端活动连接，所述第四关节的第二端设置所述疏花执行器，关节连接处均设置有电机，所述电机与所述控制器电连接。机械臂设置有多个关节，提高了机械臂的灵活性。在关节连接处设置电机，电机的转动输出轴与关节连接转轴相连接，通过控制电机实现关节的活动。

具体地，位于第一关节第一端的电机用于控制第一关节的旋转，位于第二关节第一端的电机用于控制第二关节的上下移动，位于第二关节第二端的电机用于控制第三关节的上下移动，位于第三关节第二端前端的电机可以控制第四关节的上下移动，位于第四关节第二端的电机可以控制疏花执行器的旋转，位于第三关节第一端的电机可控制疏花执行器的动作。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述图像采集设备包括固定在所述第一关节上的相机支柱，所述相机支柱上固定设置有摄像机和深度相机，所述摄像机和所述深度相机均与所述控制器电连接。第一关节可以基于底台转动，转动时带动摄像机和深度相机同时转动。摄像机用于捕捉果树花朵信息，深度相机用于测量果树和机械臂位置距离信息，以便机械臂可以准确的移动到待疏花朵的位置，进行精准疏花。

结合第一方面第二或三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述疏花执行器包括掌台，所述掌台与所述第四关节的第二端转动连接，所述掌台上设置有连接杆，所述连接杆的一端与所述掌台活动连接，所述连接杆的另一端设置有剪刀。位于第四关节第二端的电机可以控制掌台的旋转，连接杆受位于位于第三关节第一端的电机可控制，电机旋转，连接杆转动，带动剪刀完成修剪动作。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述第四关节和所述掌台的转动角度为360度。

结合第一方面，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述底坐上设置有底座电机，所述底座电机与所述控制电连接，用于控制所述底台移动。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述控制器包括图像传输装置、人机交互装置和电机控制装置，所述图像传输装置分别与所述图像采集设备和所述人机交互装置电连接，所述电机控制装置分别与所述人机交互装置和电机电连接。图像传输装置用于接收和发送摄像机和深度相机采集的图像信息，人机交互装置用于实现控制室与控制器之间信息的交互，电机控制装置用于控制电机的工作状态，包括电机的启停、转速以及转动方向。

结合第一方面第七种可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述人机交互装置包括无线模块，所述无线模块用于发送图像信息或接收控制信息。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于图像识别的疏花臂的使用方法，采用第一方面或第一方面任一可能实现方式所述的基于图像识别的疏花臂，所述方法包括：将底座固定于农用机械上，对疏花臂进行通电；图像采集设备中的高清摄像机和深度相机拍摄果树花朵信息并通过控制器中的无线模块发送到控制室；控制室根据接收的果树花朵图像信息，确定出待剪除的花朵的位置，并通过无线模块回传给所述控制器；控制器控制机械臂和疏花执行器内的电机转动，将需要剪除的花朵剪断。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种基于图像识别的疏花臂的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的第一关节与底台连接处示意图；

图3为本申请实施例提供的一种疏花执行器的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种基于图像识别的疏花臂使用方法的流程示意图；

图1-4中，符号表示为：

1-底座，2-底台，3-控制器，4-滑轨，5-底座电机，6-第一关节，7-第二关节，8-第三关节，9-第四关节，10-相机支柱，11-摄像机，12-深度相机，13-掌台，14-连接杆，15-剪刀。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图1为本申请实施例提供的一种基于图像识别的疏花臂的结构示意图，参见图1，本申请实施例中的基于图像识别的疏花臂包括：底座1，与所述底座1滑动连接的底台2，所述底台2上设置有控制器3、图像采集设备、机械臂和疏花执行器，所述控制器3分别与所述图像采集设备、所述机械臂和所述疏花执行器电连接。

所述底座1上设置有滑轨4，所述底台2通过所述滑轨4与所述底座1滑动连接。所述底坐上设置有底座电机5，所述底座电机5与所述控制电连接，用于控制所述底台2移动。滑轨4的设置，可以使得底台2在底座1上横向移动，实现带动图像采集设备、机械臂和疏花执行器整体移动，满足对不同位置进行疏花作业的要求。

本实施例中，所述机械臂包括第一关节6、第二关节7、第三关节8和第四关节9。参见图2，所述第一关节6第一端与所述底台2转动连接，所述第二关节7两端分别与所述第一关节6的第二端和所述第三关节8的第一端活动连接，所述第四关节9的第一端与所述第三关节8的第二端活动连接，所述第四关节9的第二端设置所述疏花执行器，第四关节9的转动角度为360度。关节连接处均设置有电机，所述电机与所述控制器3电连接。机械臂设置有多个关节，提高了机械臂的灵活性。在关节连接处设置电机，电机的转动输出轴与关节连接转轴相连接，通过控制电机实现关节的活动。

具体地，位于第一关节6第一端的电机用于控制第一关节6的旋转，位于第二关节7第一端的电机用于控制第二关节7的上下移动，位于第二关节7第二端的电机用于控制第三关节8的上下移动，位于第三关节8第二端前端的电机可以控制第四关节9的上下移动，位于第四关节9第二端的电机可以控制疏花执行器的旋转，位于第三关节8第一端的电机可控制疏花执行器的动作。

所述图像采集设备包括固定在所述第一关节6上的相机支柱10，所述相机支柱10上固定设置有摄像机11和深度相机12，所述摄像机11和所述深度相机12均与所述控制器3电连接。第一关节6可以基于底台2转动，转动时带动摄像机11和深度相机12同时转动。摄像机11用于捕捉果树花朵信息，深度相机12用于测量果树和机械臂位置距离信息，以便机械臂可以准确的移动到待疏花朵的位置，进行精准疏花。

参见图3，所述疏花执行器包括掌台13，所述掌台13与所述第四关节9的第二端转动连接，所述掌台13的转动角度为360度。所述掌台13上设置有连接杆14，所述连接杆14的一端与所述掌台13活动连接，所述连接杆14的另一端设置有剪刀15。位于第四关节9第二端的电机可以控制掌台13的旋转，连接杆14受位于位于第三关节8第一端的电机可控制，电机旋转，连接杆14转动，带动剪刀15完成修剪动作。

所述控制器3包括图像传输装置、人机交互装置和电机控制装置，所述图像传输装置分别与所述图像采集设备和所述人机交互装置电连接，所述电机控制装置分别与所述人机交互装置和电机电连接。图像传输装置用于接收和发送摄像机11和深度相机12采集的图像信息，人机交互装置用于实现控制室与控制器3之间信息的交互，电机控制装置用于控制电机的工作状态，包括控制电机的启动、转速以及转动方向。所述人机交互装置包括无线模块，所述无线模块用于发送图像信息或接收控制信息。

由上述实施例可知，本实施例提供了一种基于图像识别的疏花臂，需要进行疏花作业时，通过图像采集设备采集花朵图像，然后人工选择需要剪除的花朵。然后远程通过控制器3控制机械臂和疏花执行器完成疏花作业。这样虽然是机械疏花，但是可以根据人的要求选择性疏花，提高了疏花质量，且疏花的过程是有选择性的，对果树枝叶损害小。

与上述实施例提供的一种基于图像识别的疏花臂相对应，本申请还提供了一种基于图像识别的疏花臂的使用方法的实施例，参见图4，所述方法包括：

s101，将底座1固定于农用机械上，对疏花臂进行通电。

s102，图像采集设备中的高清摄像机11和深度相机12拍摄果树花朵信息并通过控制器3中的无线模块发送到控制室。

s103，控制室根据接收的果树花朵图像信息，确定出待剪除的花朵的位置，并通过无线模块回传给所述控制器3。

控制室中的控制人员通过智能设备查看高清摄像机11和深度相机12捕捉的图片，并在智能设备端进行操作，决定花朵的去留，通过无线模块再传递给控制器3。

s104，控制器3控制机械臂和疏花执行器内的电机转动，将需要剪除的花朵剪断。

各关节通过与其内部电机转动的配合，机械臂可完成移动和旋转动作，移动到待疏花朵的位置。位于第四关节9第二端的电机可以控制掌台13的旋转，连接杆14受位于位于第三关节8第一端的电机可控制，电机旋转，连接杆14转动，带动剪刀15完成修剪动作。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。