本實(shí)用新型涉及一種水果采摘機(jī)器人，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺的水果采摘機(jī)器人。

背景技術(shù)：

公知，智能機(jī)器人的發(fā)展是我國(guó)近年來研究的熱點(diǎn)，通過智能機(jī)器人的應(yīng)用，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中能有效提高作業(yè)效率、降低生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度和成本。在農(nóng)業(yè)機(jī)器人方面，水果采摘機(jī)器人是發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要手段之一，而采摘機(jī)器人的視覺定位系統(tǒng)是采摘作業(yè)能成功完成的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，采摘機(jī)器人的視覺定位系統(tǒng)必須能精確、有效地實(shí)現(xiàn)采摘目標(biāo)的識(shí)別、定位，包括利用視覺系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)器人的行走導(dǎo)航等。

然而，相對(duì)于當(dāng)前國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人的研究所取得的成果仍然比較少，因農(nóng)業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性，存在采摘機(jī)器人的研究成果還只能在單一的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行采摘試驗(yàn)，而且存在采摘成功率不高，視覺定位精度低等問題。這不僅成為了制約采摘機(jī)器人走向應(yīng)用的瓶頸問題，也對(duì)采摘機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)以及其視覺定位系統(tǒng)的研究提出了更高的要求，因此需要一種采摘機(jī)器人增加機(jī)器視覺自動(dòng)識(shí)別功能，從而提高采摘機(jī)器人智能化的程度，使得采摘機(jī)器人領(lǐng)域有較大的突破，現(xiàn)有利用雙目進(jìn)行識(shí)別的裝置，但是其技術(shù)還不夠成熟而且精度不高，另外雙目處理得到三維圖像，精度不高，并且處理速度慢的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)背景技術(shù)中采摘機(jī)器人的不足，提供一種基于機(jī)器視覺的水果采摘機(jī)器人。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括車架、廣角相機(jī)、機(jī)械爪，其特征在于，所述車架底部設(shè)有蓄電池，所述車架左右兩側(cè)設(shè)有左前輪、左后輪、右后輪和右前輪，所述車架上設(shè)有廣角相機(jī)，所述廣角相機(jī)正下方設(shè)有圖像處理裝置，所述廣角相機(jī)左右兩側(cè)設(shè)有通過齒輪嚙合帶動(dòng)左前輪、左后輪的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)；通過齒輪嚙合帶動(dòng)右后輪、右前輪的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述廣角相機(jī)上方車架的橫梁上設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)，第一步進(jìn)電機(jī)通過傳動(dòng)軸連接傳動(dòng)齒輪，所述傳動(dòng)齒輪固定連接大臂的底端，所述大臂通過固定軸活動(dòng)連接車架的橫梁，所述大臂的頂端設(shè)有前置攝像頭，所述大臂上端設(shè)有第二步進(jìn)電機(jī)，第二步進(jìn)電機(jī)通過齒輪嚙合連接機(jī)械手前臂，所述機(jī)械手前臂連接機(jī)械爪，所述蓄電池分別連接左驅(qū)動(dòng)電機(jī)、右驅(qū)動(dòng)電機(jī)、廣角相機(jī)、第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、前置攝像頭和PLC控制器，所述左驅(qū)動(dòng)電機(jī)、右驅(qū)動(dòng)電機(jī)、廣角相機(jī)、第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、前置攝像頭分別連接PLC控制器。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果是：通過機(jī)器視覺來實(shí)現(xiàn)果品的自動(dòng)識(shí)別，通過廣角相機(jī)和前置攝像頭相互配合來實(shí)現(xiàn)果品的精確采摘，解決了雙目相機(jī)三維重構(gòu)的精度和效率的不足，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)處理信息，可以對(duì)果品進(jìn)行快速采摘。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的軸測(cè)圖。

圖2為本實(shí)用新型的左視圖。

圖3為本實(shí)用新型的主視圖。

圖4為本實(shí)用新型的仰視圖。

圖5為本實(shí)用新型的俯視圖。

圖6為本實(shí)用新型車架的立體圖。

圖7為本實(shí)用新型的流程圖。

圖8為本實(shí)用新型圖像處理裝置的流程圖。

在圖中，1、左前輪2、左后輪3、車架4、廣角相機(jī)5、右后輪6、右前輪7、傳動(dòng)軸，11、傳動(dòng)齒輪12、機(jī)械手前臂13、機(jī)械爪14、前置攝像頭15、第二步進(jìn)電機(jī) 16、大臂17、第一步進(jìn)電機(jī)18、右驅(qū)動(dòng)電機(jī)19、左驅(qū)動(dòng)電機(jī)20、蓄電池21、圖像處理裝置22、固定軸23、PLC控制器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖1-7和實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型所具有的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)，但不能對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施和保護(hù)范圍構(gòu)成任何限定。

一種基于機(jī)器視覺的水果采摘機(jī)器人，它包括車架3、廣角相機(jī)4、機(jī)械爪13，所述車架3底部設(shè)有蓄電池20，所述車架3左右兩側(cè)設(shè)有左前輪1、左后輪2、右后輪5和右前輪6，所述車架3上設(shè)有廣角相機(jī)4，所述廣角相機(jī)4正下方設(shè)有圖像處理裝置21，所述廣角相機(jī)4左右兩側(cè)設(shè)有通過齒輪嚙合帶動(dòng)左前輪1、左后輪2的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)19；通過齒輪嚙合帶動(dòng)右后輪5、右前輪6的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)18，所述廣角相機(jī)4上方車架3的橫梁上設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)17，第一步進(jìn)電機(jī)17通過傳動(dòng)軸7連接傳動(dòng)齒輪11，所述傳動(dòng)齒輪11固定連接大臂16的底端，所述大臂16通過固定軸22活動(dòng)連接車架3的橫梁，所述大臂16的頂端設(shè)有前置攝像頭14，所述大臂16上端設(shè)有第二步進(jìn)電機(jī)15，第二步進(jìn)電機(jī)15通過齒輪嚙合連接機(jī)械手前臂12，所述機(jī)械手前臂12連接機(jī)械爪13，所述蓄電池20分別連接左驅(qū)動(dòng)電機(jī)19、右驅(qū)動(dòng)電機(jī)18、廣角相機(jī)4、第一步進(jìn)電機(jī)17、第二步進(jìn)電機(jī)15、前置攝像頭14和PLC控制器23，所述左驅(qū)動(dòng)電機(jī)19、右驅(qū)動(dòng)電機(jī)18、廣角相機(jī)4、第一步進(jìn)電機(jī)17、第二步進(jìn)電機(jī)15、前置攝像頭14分別連接PLC控制器23。

在采摘果品時(shí)：

1、通過PLC控制器分別控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)車架可以自由的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車架運(yùn)動(dòng)到果樹的前端時(shí)，此時(shí)車架固定不動(dòng)；

2、先通過廣角相機(jī)4初步判斷一下果品的分布情況，廣角相機(jī)4得到的圖片會(huì)經(jīng)過圖像處理裝置21進(jìn)行處理，以該圖片為平面坐標(biāo)系，然后將果品的平面位置的坐標(biāo)傳給PLC控制器，這時(shí)圖像處理裝置21將得到的圖像的灰度值進(jìn)行計(jì)算，確定將果品和樹葉進(jìn)行分開的二值化的最佳閾值，然后對(duì)圖像進(jìn)行二值化，從而將果品和樹葉進(jìn)行分開，將區(qū)域內(nèi)的水果按照從做往右、從上往下進(jìn)行依次標(biāo)記，然后計(jì)算相關(guān)的參數(shù)，比如果品的大小和在以該圖像為坐標(biāo)的位置，將相關(guān)的位置信息傳給PLC控制器；

3、然后分別從標(biāo)記的順序依次進(jìn)行采摘，比如，首先采摘果品，圖像處理裝置21將從廣角相機(jī)4中獲得的照片處理后的位置信息傳給PLC控制器，通過前置攝像頭14進(jìn)行定位，使得前置攝像頭14對(duì)準(zhǔn)1號(hào)水果的坐標(biāo)；

4、第二步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)使得大臂16繞著車架3順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得機(jī)械手前臂進(jìn)行較大幅度的抬升和下降，將果品的位置信息傳給PLC控制器，PLC控制器通過控制第一步進(jìn)電機(jī)17和第二步進(jìn)電機(jī)15來控制機(jī)械手前臂12和大臂16，使得果品始終處于前置攝像頭14的圖像的中間位置；

5、當(dāng)機(jī)械手前臂12靠近水果時(shí)，PLC控制器通過控制第一步進(jìn)電機(jī)17和第二步進(jìn)電機(jī)15來實(shí)時(shí)的調(diào)整位置，從而使得機(jī)械爪13逐步接近果品，當(dāng)果品在前置攝像頭14中成像的位置達(dá)到一定的大?。ㄐ枰脩籼崆邦A(yù)設(shè)），說明此時(shí)機(jī)械手前臂12已經(jīng)靠近果品，這時(shí)機(jī)械爪13可以對(duì)果品進(jìn)行抓取。通過相同的方式依次摘取其他的果品，當(dāng)廣角相機(jī)4拍攝的圖片中的水果摘取完以后，通過調(diào)整機(jī)器人的姿勢(shì)，然后重新拍照，從而按照上述相同的方式進(jìn)行果品的采摘，通過廣角相機(jī)和前置攝像頭相互配合來實(shí)現(xiàn)果品的精確采摘，解決了雙目相機(jī)三維重構(gòu)的精度和效率的不足，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)處理信息，可以對(duì)果品進(jìn)行快速采摘。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。