一种双目视觉机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种双目视觉机器人。

背景技术：

机器人（robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

近年来，随着农业生产的规模化、多样化和精确化，农业生产作业要求逐渐提高，许多作业项目(如蔬菜和水果的挑选与采摘、蔬菜的嫁接)都是劳动密集型工作，再加上时令的要求，保证作业质量成为关键问题。果品采摘作业是水果生产链中最耗时、最费力的一个环节。采摘作业季节性强、劳动强度大、费用高，因此保证果实适时采收、降低收获作业费用是农业增收的重要途径。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。目前，国内水果采摘作业基本上都是人工进行，不仅费用所占成本比例较高，而且时间较为集中。

作为一个农业大国，单从果蔬生产来说，机械化程度亟待提高；同时果蔬生产中的各道工序的劳动效率都不高，诸如果蔬的栽培、管理以及采摘等，造成这些现象的主要原因在于当前国内劳动力结构失衡以及人口老龄化等问题。上世纪80年代之后，工农业商品价格混乱，两者比价不科学，“剪刀差”扩大，农民劳作负担不小，且收入一直维持在较低水平，这些问题导致国内从事农业的劳动力大量转移，逐渐变的短缺，一些地方农田管理混乱，有的被荒弃，在这种背景下，农业技术的发展难以进行，相关技术的推广以及农业劳动生产率的提升都受到了极大的约束。具体的形式有：农业生产所需的劳动力无法得到满足，而这正是农业劳动力大量输出造成的，进而农业产量也受到很大的影响；农业劳动力中的人才因农业的效益问题而转向非农业部门，进而引起农业劳动力素质的降低。就上述情况中国也引进采摘机器人，采摘机器人作为农业机器人的重要类型，其作用在于能够降低工人劳动强度和生产费用、提高劳动生产率和产品质量、保证果实适时采收，因而具有很大的发展潜力。

采摘机器人却别其它机器人，对于目标物品的定位需要准确，如果偏差过大，对于采摘的果蔬，肯定会造成破坏，降低农业人员的产出，但是现有的采摘机器人大部分都是采用常用的单摄像头，采集目标数据，经过处理器处理，根据光照，温度等信息，来判断目标的位置，进行采摘，这种方法对于目标的定位还是不够准确，也是这个原因造成现在中国对于采摘机器人无法得到广泛应用的原因。

技术实现要素：

有鉴于此，为了解决现有技术中机器人对于目标物品定位不够准确的问题，本发明提供一种双目视觉机器人。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种双目视觉机器人，包括光源系统、工控主机系统和末端执行设备，所述工控主机系统发出控制命令控制所述光源系统和所述末端执行设备；

所述光源系统包括控制器、光源驱动模块和负载光源，所述控制器接收所述控制命令后发出控制信号至光源驱动模块，所述光源驱动模块根据接收的控制信号控制输出相应的驱动信号驱动所述负载光源进行工作；

所述末端执行设备上设置有两个数据采集模块，两个所述数据采集模块采集负载光源照射区域的图像信息，并将所述图像信息发送至所述工控主机系统，所述工控主机系统根据所述图像信息反馈出执行信号，所述末端执行设备根据所述执行信号执行相应的动作；

所述工控主机系统内设置数据处理模块，所述数据处理模块根据两个所述数据采集模块到的不同角度的图像信息进行空间定位，确定目标物体的坐标位置。

优选的，所述工控主机系统内还设置光照处理模块、光照接收模块以及显示器，所述光照处理模块根据所述光照接收模块接收到的光照强度，将所述光照强度进行量化并且进行等级区分，所述显示器用于实时显示量化区分后的所述光照强度等级。

优选的，所述光源系统上还设置光照调节模块，所述光照调节模块为电位器，调节所述电位器改变负载光源的参考电压来改变所述光照强度。

优选的，两个所述数据采集模块包括两个彩色ccd相机，两个所述彩色ccd相机固定在末端执行设备上，用于采集相同场景的所述图像信息，然后将对每个所述图像信息进行值域化成为二值图像，然后进行平滑、边缘检测，经圆弧hough变换后即为圆弧的中心坐标，对比两幅图中的信息并进行匹配，得目标物体三维坐标。

优选的，所述工控主机系统还包括设置有主处理器、存储器以及通信接口，所述存储器用于存储所述光照强度的量化等级信息，所述通信接口用于对所述主处理器进行升级时信息的接入。

优选的，所述数据采集模块还包括限位传感器、碰撞传感器和限位传感器，所述限位传感器、所述碰撞传感器和所述限位传感器均连接到所述主处理器上。

优选的，还包括移动机构，所述移动机构采用履带式的结构。

优选的，还包括导航控制系统，所述导航控制系统控制所述移动机构运行，所述导航控制系统与所述主处理器通信连接。

有益效果：

本发明通过设置有数据采集模块，对目标进行图像采集，然后完成对目标物体的定位，使目标定位更加准确；并且为了更精确的定位，设置了光源系统，数据采集模块采集时，使拍摄的图像能达到最优效果，从而使定位更准确。

附图说明

图1为本发明一种双目视觉机器人的结构框图；

图2为本发明中数据采集模块的几何模型的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，本发明实施例提出了一种双目视觉机器人，光源系统、工控主机系统和末端执行设备，工控主机系统发出控制命令控制光源系统和末端执行设备；

光源系统包括控制器、光源驱动模块和负载光源，控制器接收控制命令后发出控制信号至光源驱动模块，光源驱动模块根据接收的控制信号控制输出相应的驱动信号驱动负载光源进行工作；

末端执行设备上设置有两个数据采集模块，两个数据采集模块采集负载光源照射区域的图像信息，并将图像信息发送至工控主机系统，工控主机系统根据图像信息反馈出执行信号，末端执行设备根据执行信号执行相应的动作；

工控主机系统内设置数据处理模块，数据处理模块根据两个数据采集模块到的不同角度的图像信息进行空间定位，确定目标物体的坐标位置。

工控主机系统内还设置光照处理模块、光照接收模块以及显示器，光照处理模块根据光照接收模块接收到的光照强度，将光照强度进行量化并且进行等级区分，显示器用于实时显示量化区分后的光照强度等级。

光源系统上还设置光照调节模块，光照调节模块为电位器，调节电位器改变负载光源的参考电压来改变光照强度。

如图2两个数据采集模块包括两个彩色ccd相机，两个彩色ccd相机固定在末端执行设备上，用于采集相同场景的图像信息，然后将对每个图像信息进行值域化成为二值图像，然后进行平滑、边缘检测，经圆弧hough变换后即为圆弧的中心坐标，对比两幅图中的信息并进行匹配，得目标物体三维坐标。其中圆弧hough变换一种使用表决原理的参数估计技术。其原理是利用图像空间和hough参数空间的点－线对偶性，把图像空间中的检测问题转换到参数空间，具体原理是hough变换的实质是将图像空间内具有一定关系的像元进行聚类，寻找能把这些像元用某一解析形式联系起来的参数空间累积对应点。在参数空间不超过二维的情况下，这种变换有着理想的效果。

其中在图像采集过程中，机器人的视觉定位需要精确，但是环境复杂，双数据采集模块为了确定目标的空间位置信息，但是在图像采集时，关照有强有弱，造成采集的图像信息不同，明显的都知道，图像信息差的定位肯定也不是很准确，需要一定强度的光照，本发明不是根据照射出的光照强度，而且根据光照接收模块接收的光照强度进行量化等级，这样才能保证数据采集模块模块时的采集对象亮度是最优化，也方便人员可调。

工控主机系统还包括设置有主处理器、存储器以及通信接口，存储器用于存储光照强度的量化等级信息，通信接口用于对主处理器进行升级时信息的接入。

数据采集模块还包括限位传感器、碰撞传感器和限位传感器，限位传感器、碰撞传感器和限位传感器均连接到主处理器上，多种传感器融合，机器人更加智能化。

还包括移动机构，移动机构采用履带式的结构。履带式结构结构简单，且驱动也很方便，能适用于各种地面，本发明中采用此结构方便人员操作。

还包括导航控制系统，导航控制系统控制移动机构运行，导航控制系统与主处理器通信连接。

以信息传输步骤为依据，划分采摘机器人为三个主要模块，按照先后顺序依次为：视觉信息获取模块、信息处理模块和动作执行模块。其中，信息获取层包括数据采集模块模块，即双ccd相机的双目立体视觉；信息处理层即信息处理模块，由主控制器负责；信息执行层，即动作执行模块执行，通过主控制器发出控制信号，辅助导航控制系统，末端执行设备到达指定地点完成指定动作。

最后需要说明的是：以上仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围内。