專利名稱：一種自主導航的履帶式移動水果采摘機器人及水果采摘方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種自主導航的履帶式水果采摘機器人。
背景技術(shù)：
我國是水果生產(chǎn)大國，近年水果的年產(chǎn)量在9500萬噸左右，約占世界水果總產(chǎn)量的18%。從20世紀70年代至今，果園的種植面積和總產(chǎn)量一直呈現(xiàn)上升的趨勢。根據(jù)以往調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，蘋果、柑橘、梨是我國水果的主要種植品種，無論是面積還是產(chǎn)量均一直排在前三位，約占整個水果產(chǎn)量的50%左右。進入21世紀以來，我國人口面臨老齡化問題日趨嚴重，而且隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)勞動力逐漸向工業(yè)及其他行業(yè)轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)勞動力短缺嚴重且成本逐漸提高。水果采摘作業(yè)是水果生產(chǎn)中最耗時、最費力的環(huán)節(jié)，其收獲又屬于勞動密集型作業(yè)，水果收獲期間需投入的勞力約占整個生產(chǎn)過程的50%。而且在水果采摘作業(yè)中經(jīng)常需要借助梯子登高，長時間作業(yè)不僅勞動強度大而且具有一定的危險性。以上眾多因素給水果的收獲帶來了極大的困難，因此研究開發(fā)一種自動化的水果采摘機器人迫在眉睫。水果采摘機器人不僅能夠降低果農(nóng)的勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、保證果實及時采收、保證果品質(zhì)量， 而且對于促進我國農(nóng)業(yè)科技進步，加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程有著重大的推動作用。放眼全球，對農(nóng)業(yè)機器人的研究大概始于20世紀80年代初。目前日本、法國和美國在該領(lǐng)域已成為研究的先鋒。相對于這些發(fā)達國家，我國在該領(lǐng)域的研究起步較晚，大概始于20世紀90年代中期。目前國內(nèi)有不少院校、研究所都在進行采摘機器人和智能農(nóng)業(yè)機械相關(guān)的研究。西北農(nóng)林科技大學對蘋果采摘機器人手臂控制進行了研究；浙江大學對番茄收獲機械手進行了運動學分析；上海交通大學對黃瓜采摘進行了研究；江蘇大學對番茄收獲機械手進行相應(yīng)研究等。此外，郭峰等運用彩色圖像處理技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，開發(fā)出草莓揀選機器人；趙杰文等研究了基于HIS顏色特征的田間成熟番茄識別技術(shù)；梁喜鳳等對番茄收獲機械手運動學特性進行了分析，并對番茄收獲機械手運動學優(yōu)化與仿真進行了試驗。從以上研究可以看出，國內(nèi)的科研人員在果蔬采摘領(lǐng)域做了大量的工作，但是水果的采摘是個極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前仍有很多難題沒有解決。比如以上研究大多是集中在水果采摘機械臂、各種末端執(zhí)行器、視覺傳感器系統(tǒng)等幾個單方面的研究，幾乎沒有人將水果采摘機械臂、末端執(zhí)行器、傳感器系統(tǒng)和智能移動平臺整個系統(tǒng)結(jié)合在一起深入研究。這就帶來一個問題，研究出來的采摘機器人仍然需要人的協(xié)助(將采摘機器人固定在車輛上， 人工駕駛車輛，不能自主導航)才能完成采摘任務(wù)。該問題不僅在國內(nèi)出現(xiàn)，而且在國外也廣泛存在。因此，從本質(zhì)上講，水果的采摘還沒有真正實現(xiàn)完全自動化，無人化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種自主導航的履帶式水果采摘機器人，本發(fā)明就是針對以上研究中存在的問題，將六自由度的采摘機械臂、末端執(zhí)行器、傳感器系統(tǒng)和智能移動平臺整個系統(tǒng)結(jié)合在一起，將六自由度的采摘機械臂的運動、末端采摘機械手的抓取和智能移動平臺的自主導航等幾個關(guān)鍵步驟融合在一起，真正實現(xiàn)了水果采摘的完全自動化，無人化。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種自主導航的履帶式水果采摘機器人，包括機械執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征是 所述機械執(zhí)行系統(tǒng)包括履帶式智能移動平臺、六自由度的采摘機械臂和兩指式末端采摘機械手；
所述履帶式智能移動平臺包括兩個履帶總成、實驗設(shè)備固定機架、支撐立柱、橫梁、減速機、前箱體和后箱體及側(cè)面擋板，其中兩個履帶總成通過四根橫梁與履帶支撐梁焊接，實驗設(shè)備固定機架和履帶式智能移動平臺之間通過四根支撐立柱連接，前箱體和后箱體及側(cè)面擋板由支撐立柱上的支架支撐；
每個所述履帶總成包括承重輪、導向輪、張緊輪、驅(qū)動輪、履帶、履帶支撐梁、減速機及減速機固定座，減速機安裝在減速機固定座上；
所述采摘機械臂固定在履帶式智能移動平臺前端的采摘機械臂固定基座上，采摘機械臂的控制柜固定在履帶式智能移動平臺的后端；
所述雙目攝像機位于六自由度的采摘機械臂末端關(guān)節(jié)的上側(cè)，兩個GPS接收機分別位于工控機的前后兩側(cè)。伺服電機驅(qū)動器及電氣柜放置在履帶式智能移動平臺中部，工控機主機位于電氣柜上側(cè)，運動控制卡、數(shù)據(jù)采集卡、圖像采集卡分別插裝在工控機的PCI插槽內(nèi)，單目攝像機組件位于工控機上方。所述控制系統(tǒng)包括工控機、運動控制卡、數(shù)據(jù)采集卡、圖像采集卡、伺服電機、光電編碼器、兩個GPS接收機、單目攝像機組件、雙目攝像機、激光測距傳感器、力傳感器、滑覺傳感器、控制電路、伺服電機驅(qū)動器及電氣柜。一種利用自主導航的履帶式水果采摘機器人進行水果采摘的方法，其特征在于包括以下步驟
單目攝像機檢測果樹的位置；
當檢測到視野范圍內(nèi)有果樹時，工控機向運動控制卡發(fā)送履帶式智能移動平臺停止前進指令，同時向采摘機械臂的控制器發(fā)送指令，使采摘機械臂上的雙目攝像機旋轉(zhuǎn)到正對果樹方向；
雙目立體視覺系統(tǒng)采集果樹和障礙物的圖像信息，對成熟果實及其周圍障礙物進行圖像識別，然后主控制器工控機解算出果實相對采摘機械臂基坐標的空間位置坐標以及水果抓取所需位姿信息。接下來主控制器工控機再對采摘路徑進行規(guī)劃，確保采摘過程中機械臂不會碰到障礙物。最后兩指式末端采摘機械手抓取水果，將水果放入水果收集箱內(nèi)；
重復(fù)執(zhí)行以上過程，直到采摘范圍里的水果全部采摘完畢，履帶式智能移動平臺繼續(xù)前進，并重復(fù)以上行走和水果采摘過程；
當雙目攝像機檢測到路面果樹行特征丟失，則采摘機器人到達地頭，立刻啟動轉(zhuǎn)彎程序，當再次檢測到果樹行特征時，采摘機器人繼續(xù)跟蹤行特征，并重復(fù)以上的水果采摘過禾呈。
還包括以下步驟
如果前進過程中雙目攝像機和激光測距傳感器檢測到移動平臺前進方向上有障礙物， 工控機就會將雙目攝像機檢測的障礙物大小信息、激光測距傳感器與雙目攝像機檢測的采摘機器人距離障礙物的深度信息、GPS系統(tǒng)檢測的采摘機器人當前位姿信息以及路面的環(huán)境信息進行綜合處理計算；
如果計算結(jié)果顯示采摘機器人可以避障，則系統(tǒng)立刻啟動避障程序，如果計算結(jié)果顯示不能繞過障礙物，采摘機器人就立刻停止在原地并發(fā)出警報。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的優(yōu)點是(1)在水果采摘領(lǐng)域首次將采摘機器人的自主導航系統(tǒng)和水果自動采摘系統(tǒng)融合在一起，實現(xiàn)了水果采摘完全自動化、無人化；(2)履帶式智能移動平臺結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，能適應(yīng)多種復(fù)雜路況，驅(qū)動輪和承重輪采用的是高分子材料，在滿足強度的前提下減輕了重量，同時還能起到一定的減震作用；(3)整個移動平臺由伺服電機和減速機驅(qū)動，用編碼器來反饋當前位置信息，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的位置控制；(4)導航采用的DGPS系統(tǒng)，除了基站的接收機以外，智能移動平臺上還有兩個接收機。該系統(tǒng)不僅能獲取智能移動平臺位置和姿態(tài)信息，而且主控制器工控機還能將DGPS獲取的導航信息與雙目攝像機、激光測距傳感器的信息進行融合，這就大大提高了智能移動平臺導航精度和避障能力；(5) 所述采摘機器人視覺傳感器中的雙目攝像機采用分時復(fù)用方案，避免使用兩個雙目相機， 既滿足了使用要求，又節(jié)約成本。當智能移動平臺需要視覺導航時，六自由度的采摘機械臂旋轉(zhuǎn)至導航所需的初始位姿，進行導航圖像信息的采集。當需要采摘水果時，六自由度的采摘機械臂末端關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)至正對果樹方向，采集果樹圖像信息，解算水果空間位置坐標，獲取水果抓取所需位姿信息；(6)實驗設(shè)備固定架與采摘機器人的底盤用螺栓聯(lián)接，方便拆卸， 可以做到一機多用，如在非水果收獲季節(jié)可用作除草、噴藥、施肥、播種等多種機器人的智能移動平臺；(7)智能移動平臺既可以使用直流電源供電也可以使用交流電源供電，這就大大提高了平臺的適應(yīng)性，減少了使用環(huán)境的限制；
為了倡導“節(jié)能減排、綠色低碳”的環(huán)保理念，在設(shè)計中所定的方案在滿足使用要求的前提下，結(jié)構(gòu)設(shè)計都是力求簡單化，輕型化。如傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)多采用三相380V轉(zhuǎn)三相 200V的三相隔離變壓器給伺服驅(qū)動器供電(這種變壓器不僅非常笨重，而且能耗太高，發(fā)熱量太大)。考慮到以上不良因素，在本設(shè)計中我們拋棄了傳統(tǒng)的思路，采用最新研制的智能伺服變壓器，這就使得采摘機器人總體重量減輕25%，變壓器本身成本降低50%，整個機器人能耗也隨之降低30%以上。本發(fā)明解決了水果采摘勞動力短缺且成本過高這一問題，降低了果農(nóng)的勞動強度、提高了勞動生產(chǎn)率、降低了生產(chǎn)成本、保證了果實及時采收、保證了果品質(zhì)量。本發(fā)明推進了水果采摘技術(shù)的革新，對促進我國農(nóng)業(yè)科技進步，加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化
進程有重要意義。


圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明驅(qū)動底盤的伺服電機驅(qū)動控制電路圖。圖3是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的主要功能模塊構(gòu)成示意圖。
圖1中，1為兩指式末端采摘機械手、2為雙目攝像機、3為六自由度的采摘機械臂、 4為采摘機械臂固定基座、5為三相隔離變壓器6為實驗設(shè)備固定機架、7為前箱體、8為箱體托架、9為支撐立柱、10為張緊輪、11為履帶、12為橫梁、13為履帶支撐梁、14為減速機、 15為減速機固定座、16為驅(qū)動輪、17為軸承支撐架、18為承重輪、19為伺服電機、20為導向輪、21為后箱體及側(cè)面擋板、22為六自由度的采摘機械臂控制柜、23為顯示器、M為伺服電機驅(qū)動器、25為水果收集箱、26為第一 GPS接收機、27為工控機、28為單目攝像機組件、29 為第二 GPS接收機、30為電氣柜、31為鋰電池系統(tǒng)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述
如圖1，本實施例的自主導航和自動采摘的移動式水果采摘機器人主要由兩指式末端采摘機械手1、雙目攝像機2、六自由度的采摘機械臂3、采摘機械臂固定基座4、三相隔離變壓器5、實驗設(shè)備固定機架6、前箱體7、箱體托架8、支撐立柱9、張緊輪10、履帶11、橫梁12、 履帶支撐梁13、減速機14、減速機固定座15、驅(qū)動輪16、軸承支撐架17、承重輪18、伺服電機19、導向輪20、后箱體及側(cè)面擋板21、六自由度的采摘機械臂控制柜22、顯示器23、伺服電機驅(qū)動器對、水果收集箱25、GPS接收機I 26、工控機27、單目攝像機組件觀、6 3接收機II 29、電氣柜30、鋰電池系統(tǒng)31等組成。電氣柜30的內(nèi)部有斷路器，熔斷器，智能伺服變壓器；電氣柜30的外部有空氣開關(guān)、漏電保護器等。單目攝像機組件觀包括單目攝像機以及配套的云臺及其固定支架。兩指式末端采摘機械手1內(nèi)部有力傳感器和滑覺傳感器，夾持不同水果時可以設(shè)定不同的閾值，以此來適應(yīng)多種不同種類水果的抓取。雙目像機2在其下表面有安裝孔和定位孔，雙目相機通過工字型固定架與六自由度的采摘機械臂3上的安裝孔用螺釘進行聯(lián)接。采摘水果時雙目相機2用來識別蘋果，并解算蘋果相對于六自由度的采摘機械臂基座的空間位置坐標。采摘機械臂固定基座4用螺栓固定在實驗設(shè)備固定機架6的前端，具體位置可調(diào)，以方便采摘機器人在不同行距的果園環(huán)境下工作。另外，為了保持整個平臺的重量平衡和降低布線時的電磁干擾等問題，將六自由度的采摘機械臂控制柜22布置于實驗設(shè)備固定機架6的后端。水果收集箱25、電氣柜30、工控機27、GPS接收機沈和27、單目相機觀、伺服電機驅(qū)動器M都位于實驗設(shè)備固定機架6的中部。其中電氣柜30直接用螺釘固定在實驗設(shè)備固定機架6上。電氣柜內(nèi)部的斷路器，熔斷器，智能伺服變壓器均用螺釘固定在絕緣板上。外部的空氣開關(guān)及漏電保護器則用螺釘固定在電氣柜的側(cè)面，這樣布置的好處是當采摘機器人遇到突發(fā)事件可以立刻停機。工控機主機27位于電氣柜30的上方。 GPS接收機沈與四位于工控機27的前后兩側(cè)，單目攝像機組件觀則位于工控機27的上面，伺服電機驅(qū)動器M安裝在采摘機械臂控制柜22和電氣柜30之間。工控機27的顯示器23位于采摘機械臂控制柜22的上方。用于整個系統(tǒng)供電的鋰電池系統(tǒng)31安裝在橫梁 12上。前箱體7、后箱體及側(cè)面擋板21均由箱體托架8固定在支撐立柱9上。前后箱體上均留有圓孔，其中前箱體上的孔主要用來穿線以減少平臺表面布線，使整個平臺外觀整潔有序。后箱體上除了穿線孔以外還有部分較大的圓孔是通風孔，用于給采摘機械臂控制柜22散熱。支撐立柱9與橫梁12采用螺栓聯(lián)接為了方便拆卸和一機多用。橫梁12和履帶支撐梁13直接焊接在一起。履帶11內(nèi)側(cè)的導向輪20、承重輪18、張緊輪10的支撐軸均焊接在履帶支撐梁13上。伺服電機19與減速機14采用螺栓聯(lián)接。減速機14及其固定座15固定在底盤的機架上。伺服電機19由工控機27、編碼器(圖中未畫出)及內(nèi)部的運動控制卡(圖中未畫出) 來實現(xiàn)精確的位置控制。整個機器人的位置控制由伺服電機19上的編碼器(圖中未畫出) 進行反饋。第一 GPS接收機沈和第二 GPS接收機27、雙目相機2、單目相機觀、激光測距傳感器、力傳感器、滑覺傳感器(圖中未畫出)以及工控機27構(gòu)成了采摘機器人導航、避障以及水果抓取的環(huán)境感知系統(tǒng)。一種利用自主導航的履帶式水果采摘機器人進行水果采摘的方法，其特征在于包括以下步驟
單目攝像機觀檢測果樹的位置；
當檢測到視野范圍內(nèi)有果樹時，工控機27向運動控制卡發(fā)送履帶式智能移動平臺停止前進指令，同時向采摘機械臂3的控制器發(fā)送指令，使采摘機械臂上的雙目攝像機2旋轉(zhuǎn)到正對果樹方向；
雙目立體視覺系統(tǒng)采集果樹和障礙物的圖像信息，對成熟果實及其周圍障礙物進行圖像識別，然后主控制器工控機27解算出果實相對采摘機械臂3基坐標的空間位置坐標以及水果抓取所需位姿信息。接下來主控制器工控機27再對采摘路徑進行規(guī)劃，確保采摘過程中機械臂不會碰到障礙物。最后兩指式末端采摘機械手1抓取水果，將水果放入水果收集箱內(nèi)；
重復(fù)執(zhí)行以上過程，直到采摘范圍里的水果全部采摘完畢，履帶式智能移動平臺繼續(xù)前進，并重復(fù)以上行走和水果采摘過程；
當雙目攝像機2檢測到路面果樹行特征丟失，則采摘機器人到達地頭，立刻啟動轉(zhuǎn)彎程序，當再次檢測到果樹行特征時，采摘機器人繼續(xù)跟蹤行特征，并重復(fù)以上的水果采摘過程。還包括以下步驟
如果前進過程中雙目攝像機2和激光測距傳感器檢測到移動平臺前進方向上有障礙物，工控機27就會將雙目攝像機2檢測的障礙物大小信息、激光測距傳感器與雙目攝像機2 檢測的采摘機器人距離障礙物的深度信息、GPS系統(tǒng)檢測的采摘機器人當前位姿信息以及路面的環(huán)境信息進行綜合處理計算；
如果計算結(jié)果顯示采摘機器人可以避障，則系統(tǒng)立刻啟動避障程序，如果計算結(jié)果顯示不能繞過障礙物，采摘機器人就立刻停止在原地并發(fā)出警報。進入21世紀，我國人口面臨日益嚴峻的人口老齡化問題，而且隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)勞動力逐漸向工業(yè)及其他行業(yè)轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)勞動力短缺且勞動成本逐漸增高。水果采摘作業(yè)是水果生產(chǎn)中最耗時、最費力的環(huán)節(jié)，其收獲又屬于勞動密集型作業(yè)。水果收獲期間需投入的勞力約占整個生產(chǎn)過程的50%，以上眾多因素給水果的收獲帶來了極大的困難。本發(fā)明的采摘機器人就是為了解決以上水果采摘存在的困難，其不僅能夠降低果農(nóng)的勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、保證果實及時采收、保證果品質(zhì)量，而且對于促進我國農(nóng)業(yè)科技進步，加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程有著重大的推動作用。
上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種自主導航的履帶式水果采摘機器人，包括機械執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征是所述機械執(zhí)行系統(tǒng)包括履帶式智能移動平臺、六自由度的采摘機械臂和兩指式末端采摘機械手；所述履帶式智能移動平臺包括兩個履帶總成、實驗設(shè)備固定機架(6)、支撐立柱(9)、 橫梁(12)、減速機(14)、前箱體(7)和后箱體及側(cè)面擋板(21)，其中兩個履帶總成通過四根橫梁(12)與履帶支撐梁(13)焊接，實驗設(shè)備固定機架(6)和履帶式智能移動平臺之間通過四根支撐立柱(9 )連接，前箱體(7 )和后箱體及側(cè)面擋板(21)由支撐立柱(9 )上的支架支撐；每個所述履帶總成包括承重輪(19)、導向輪(20)、張緊輪(10)、驅(qū)動輪(16)、履帶 (11)、履帶支撐梁(13)、減速機(14)及減速機固定座(15)，減速機(14)安裝在減速機固定座(15)上；所述采摘機械臂(3)固定在履帶式智能移動平臺前端的采摘機械臂固定基座(4)上， 采摘機械臂(3)的控制柜(22)固定在履帶式智能移動平臺的后端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主導航的履帶式水果采摘機器人，其特征在于所述雙目攝像機(2)位于六自由度的采摘機械臂(3)末端關(guān)節(jié)的上側(cè)，兩個GPS接收機分別位于工控機 (27)的前后兩側(cè)；伺服電機驅(qū)動器(24)及電氣柜(30)放置在履帶式智能移動平臺中部，工控機(27)主機位于電氣柜(30)上側(cè)，運動控制卡、數(shù)據(jù)采集卡、圖像采集卡分別插裝在工控機的PCI插槽內(nèi)，單目攝像機組件(28)位于工控機(27)上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主導航的履帶式水果采摘機器人，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括工控機(27)、運動控制卡、數(shù)據(jù)采集卡、圖像采集卡、伺服電機(19)、光電編碼器、兩個GPS接收機、單目攝像機組件(28)、雙目攝像機(2)、激光測距傳感器、力傳感器、滑覺傳感器、控制電路、伺服電機驅(qū)動器(24 )及電氣柜(30 )。
4.一種利用如權(quán)利要求2所述的自主導航的履帶式水果采摘機器人進行水果采摘的方法，其特征在于包括以下步驟單目攝像機(28)檢測果樹的位置；當檢測到視野范圍內(nèi)出現(xiàn)果樹時，工控機(27)向運動控制卡發(fā)送履帶式智能移動平臺停止前進指令，同時向采摘機械臂(3)的控制器發(fā)送指令，使采摘機械臂上的雙目攝像機(2)旋轉(zhuǎn)到正對果樹方向；雙目立體視覺系統(tǒng)采集果樹和障礙物的圖像信息，對成熟果實及其周圍障礙物進行圖像識別，然后主控制器工控機(27)解算出果實相對采摘機械臂(3)基坐標的空間位置坐標以及水果抓取所需位姿信息；接下來主控制器工控機(27 )再對采摘路徑進行規(guī)劃，確保采摘過程中機械臂不會碰到障礙物；最后兩指式末端采摘機械手(1)抓取水果，將水果放入水果收集箱內(nèi)；重復(fù)執(zhí)行以上過程，直到采摘范圍里的水果全部采摘完畢，履帶式智能移動平臺繼續(xù)前進，并重復(fù)以上行走和水果采摘過程；當雙目攝像機(2)檢測到路面果樹行特征丟失，則采摘機器人到達地頭，立刻啟動轉(zhuǎn)彎程序，當再次檢測到果樹行特征時，采摘機器人繼續(xù)跟蹤行特征，并重復(fù)以上的水果采摘過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水果采摘的方法，其特征在于還包括以下步驟如果前進過程中雙目攝像機(2)和激光測距傳感器檢測到移動平臺的前進方向上有障礙物，工控機(27)就會將雙目攝像機(2)檢測的障礙物大小信息、激光測距傳感器與雙目攝像機(2)檢測的采摘機器人距離障礙物的深度信息、GPS系統(tǒng)檢測的采摘機器人當前位姿信息以及路面的環(huán)境信息進行綜合處理計算；如果計算結(jié)果顯示采摘機器人可以避障，則系統(tǒng)立刻啟動避障程序，如果計算結(jié)果顯示不能繞過障礙物，采摘機器人就立刻停止在原地并發(fā)出警報。
全文摘要
一種自主導航的履帶式水果采摘機器人，包括機械執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征是所述機械執(zhí)行系統(tǒng)包括智能移動平臺、水果采摘機械臂和兩指式采摘機械手，所述智能移動平臺包括兩個履帶總成、實驗設(shè)備固定機架、支撐立柱、橫梁、減速機等。所述控制系統(tǒng)包括工控機、運動控制卡、數(shù)據(jù)采集卡、圖像采集卡、編碼器、GPS、單目攝像機組件、雙目攝像機、激光測距傳感器、控制電路等。本發(fā)明將水果采摘機械臂、兩指式采摘機械手、智能移動平臺和傳感器系統(tǒng)幾個部分集成在一起，將果實的識別、采摘機械臂的運動、末端執(zhí)行器的抓取和移動平臺的自主導航與避障等幾個關(guān)鍵技術(shù)進行整合，真正實現(xiàn)水果采摘的自動化、無人化。
文檔編號B25J19/00GK102165880SQ20111002176
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者姬長英, 安秋, 王海青, 田光兆, 趙文旻, 顧寶興 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學