果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂及機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂及機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，人工采摘果蔬的過(guò)程中需要對(duì)果蔬的成熟度進(jìn)行判斷并逐個(gè)采收，采摘工作耗時(shí)、費(fèi)力。而且，隨著近年來(lái)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的流失，人力成本逐步上升，采摘成本已經(jīng)成為果蔬生產(chǎn)支出的主要部分。因此，開(kāi)發(fā)具備自動(dòng)采收功能的機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)減輕農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度、緩減農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本上漲等目的，將其應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于維持果蔬生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
[0003]目前，通過(guò)采摘機(jī)器人的視覺(jué)單元對(duì)成熟的果蔬進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別定位，并由采摘機(jī)器人的執(zhí)行部件對(duì)目標(biāo)進(jìn)行采收。該過(guò)程中，執(zhí)行部件根據(jù)視覺(jué)單元的靜態(tài)識(shí)別定位結(jié)果，一次性接近目標(biāo)進(jìn)行采收。
[0004]然而，目標(biāo)果蔬在執(zhí)行部件接近其的過(guò)程中，可能會(huì)收到執(zhí)行部件的碰撞而偏離初始位置，使得采摘機(jī)器人無(wú)法精確獲得目標(biāo)果蔬的空間位置信息而采摘失敗。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提供一種果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂及機(jī)器人，以達(dá)到提高自動(dòng)采摘的精度的目的，從而使得自動(dòng)采摘技術(shù)能夠廣泛的應(yīng)用于果蔬生產(chǎn)。
[0006]第一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供一種果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂，包括:采摘手抓(1)、氣缸(2)、視覺(jué)單元(3)、測(cè)距單元(4)及機(jī)械臂(5)，所述機(jī)械臂(5)包括機(jī)械臂底座(51)和機(jī)械臂小臂(52)，其中，
[0007]所述采摘手抓(I)安裝在所述機(jī)械臂小臂(52)的一端，所述氣缸(2)與所述測(cè)距單元(4)安裝在所述機(jī)械臂小臂(52)的上方，且所述氣缸(2)位于所述機(jī)械臂小臂(52)與所述測(cè)距單元(4)之間，所述視覺(jué)單元(3)固定在所述氣缸(2)上且可隨著所述氣缸(2)的活塞的伸縮而上下移動(dòng)，所述視覺(jué)單元(3)與所述測(cè)距單元(4)同軸且朝向安裝所述采摘手抓(I)的一端。
[0008]在第一個(gè)方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述視覺(jué)單元(3)具體為攝像機(jī)。
[0009]結(jié)合第一個(gè)方面或第一個(gè)方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一個(gè)方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述測(cè)距單元(4)具體為傳感器。
[0010]第二個(gè)方面，本實(shí)用新型提供一種機(jī)器人，包括如上第一個(gè)方面、第一個(gè)方面的第一種或第二種方式實(shí)現(xiàn)的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂。
[0011]本實(shí)用新型提供一種果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂及機(jī)器人，通過(guò)將視覺(jué)單元與測(cè)距單元安裝在果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂執(zhí)行部件中的機(jī)械臂小臂上，使得視覺(jué)單元和測(cè)距單元可以隨著執(zhí)行部件的移動(dòng)而實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)果蔬的圖像信息并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而提高自動(dòng)采摘的精度，使得自動(dòng)采摘技術(shù)能夠廣泛的應(yīng)用于果蔬生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型提供的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型圖像定位過(guò)程示意圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型提供的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂的測(cè)距狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1為本實(shí)用新型提供的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型提供的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂100包括:采摘手抓1、氣缸2、視覺(jué)單元3、測(cè)距單元4及機(jī)械臂5，所述機(jī)械臂5包括機(jī)械臂底座51和機(jī)械臂小臂52，其中，所述采摘手抓I安裝在所述機(jī)械臂小臂52的一端，所述氣缸2與所述測(cè)距單元4安裝在所述機(jī)械臂小臂52的上方，且所述氣缸2位于所述機(jī)械臂小臂52與所述測(cè)距單元4之間，所述視覺(jué)單元3固定在所述氣缸2上且可隨著所述氣缸2的活塞的伸縮而上下移動(dòng)，所述視覺(jué)單元3與所述測(cè)距單元4同軸且朝向安裝所述采摘手抓I的一端。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂中，采摘手爪I和機(jī)械臂5相當(dāng)于執(zhí)行部件，機(jī)械臂5用于固定在機(jī)器人上或獨(dú)立工作，機(jī)械臂小臂52相對(duì)于機(jī)械臂底座52的角度可調(diào)整，采摘手爪I用于對(duì)果實(shí)進(jìn)行剪切和分離，視覺(jué)單元3和測(cè)距單元4同軸安裝于機(jī)械臂小臂52的上方，且視覺(jué)單元3在前，測(cè)距單元4在后，視覺(jué)單元安裝在氣缸2的活塞末端，氣缸2與機(jī)械臂小臂52固定，隨著氣缸活塞的伸縮，視覺(jué)單元3上下移動(dòng)。本實(shí)用新型實(shí)施例中，視覺(jué)單元3例如可以為攝像機(jī)，如可見(jiàn)光或其他高光譜攝像機(jī)，測(cè)距單元4例如可以為傳感器，如激光測(cè)距傳感器、超聲傳感器、結(jié)構(gòu)光傳感器、紅外傳感器或其他具有空間測(cè)量功能的傳感器。需要說(shuō)明的是，上述的采摘手爪I和機(jī)械臂5并不限于圖1所示的機(jī)械臂，在其他可行的實(shí)現(xiàn)方式中，也可以以其他方式實(shí)現(xiàn)。
[0017]本實(shí)用新型提供的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂，通過(guò)將視覺(jué)單元與測(cè)距單元安裝在果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂執(zhí)行部件中的機(jī)械臂小臂上，使得視覺(jué)單元和測(cè)距單元可以隨著執(zhí)行部件的移動(dòng)而實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)果蔬的圖像信息并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而提高自動(dòng)采摘的精度，使得自動(dòng)采摘技術(shù)能夠廣泛的應(yīng)用于果蔬生產(chǎn)。另外，視覺(jué)單元可隨著機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動(dòng)從不同視覺(jué)對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行定位，可以更加充分獲取目標(biāo)果蔬的過(guò)視角信息。
[0018]下面，結(jié)合圖1、圖2及圖3對(duì)本實(shí)用新型提供果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂的工作原理做詳細(xì)說(shuō)明，其中，圖2為本實(shí)用新型圖像定位過(guò)程示意圖，圖3為本實(shí)用新型提供的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂的測(cè)距狀態(tài)示意圖。
[0019]請(qǐng)參照?qǐng)D1，當(dāng)目標(biāo)果蔬進(jìn)入視覺(jué)單元3的視場(chǎng)后，氣缸2處于伸出狀態(tài)，視覺(jué)單元3通過(guò)圖像處理算法，獲取圖像中目標(biāo)果蔬中心與圖像中心的偏移量，機(jī)械臂根據(jù)偏移量調(diào)整機(jī)械臂底座51和機(jī)械臂小臂52的旋轉(zhuǎn)角度，并實(shí)時(shí)進(jìn)行圖像采集處理，使得目標(biāo)果蔬在圖像中逐步接近圖像中心點(diǎn)位置，直至目標(biāo)果蔬的中心與圖像中心點(diǎn)重合，其中，圖像中心點(diǎn)為視覺(jué)單元3采集到的圖像的中心。具體請(qǐng)參照?qǐng)D2，如圖2所示，陰影部分為目標(biāo)果蔬進(jìn)入視場(chǎng)后視覺(jué)單元3所采集到的圖像，虛線所示果蔬為目標(biāo)果蔬最初始的位置，實(shí)線果蔬為目標(biāo)果蔬的最終位置。當(dāng)目標(biāo)果蔬的中心與圖像中心點(diǎn)的位置重合時(shí)時(shí)，視覺(jué)單元3的光軸、測(cè)距單元4的射線以及目標(biāo)果蔬處于同一直線。然后，控制氣缸2縮回，如圖3所示，觸發(fā)測(cè)距單元4進(jìn)行測(cè)量以獲取目標(biāo)果蔬與測(cè)距單元4的直線距離，從而獲得目標(biāo)果蔬的空間信息，接著，機(jī)械臂操作采摘手爪I接近并采摘目標(biāo)果實(shí)。
[0020]另外，在上述果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還提供一種機(jī)器人，其包括如上所的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程此處不再贅述。
[0021]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂，其特征在于，包括:采摘手抓(1)、氣缸(2)、視覺(jué)單元(3)、測(cè)距單元(4)及機(jī)械臂(5)，所述機(jī)械臂(5)包括機(jī)械臂底座(51)和機(jī)械臂小臂(52)，其中，所述采摘手抓(I)安裝在所述機(jī)械臂小臂(52)的一端，所述氣缸(2)與所述測(cè)距單元(4)安裝在所述機(jī)械臂小臂(52)的上方，且所述氣缸(2)位于所述機(jī)械臂小臂(52)與所述測(cè)距單元(4)之間，所述視覺(jué)單元(3)固定在所述氣缸(2)上且可隨著所述氣缸(2)的活塞的伸縮而上下移動(dòng)，所述視覺(jué)單元(3)與所述測(cè)距單元(4)同軸且朝向安裝所述采摘手抓⑴的一端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂，其特征在于，所述視覺(jué)單元(3)具體為攝像機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂，其特征在于，所述測(cè)距單元(4)具體為傳感器。4.一種機(jī)器人，其特征在于，包括如上權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂及機(jī)器人，包括：采摘手抓安裝在機(jī)械臂小臂的一端，氣缸與測(cè)距單元安裝在機(jī)械臂小臂的上方，且氣缸位于機(jī)械臂小臂與測(cè)距單元之間，視覺(jué)單元固定在氣缸上且可隨著氣缸的活塞的伸縮而上下移動(dòng)，視覺(jué)單元與測(cè)距單元同軸且朝向安裝采摘手抓的一端，通過(guò)將視覺(jué)單元與測(cè)距單元安裝在果蔬采摘機(jī)器人機(jī)械臂執(zhí)行部件中的機(jī)械臂小臂上，使得視覺(jué)單元和測(cè)距單元可以隨著執(zhí)行部件的移動(dòng)而實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)果蔬的圖像信息并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而提供自動(dòng)采摘的精度。
【IPC分類(lèi)】B25J13/08, B25J11/00, A01D46/30
【公開(kāi)號(hào)】CN204622060
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520271638
【發(fā)明人】馮青春, 王曉楠, 姜?jiǎng)P, 王國(guó)華, 蔡吉晨, 劉傳
【申請(qǐng)人】北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年4月29日