一种基于双目识别的智能山楂采摘机器人制造技术

本发明专利技术为一种基于双目识别技术的智能山楂采摘机器人。该机器人包括山楂采摘装置、行进装置、图像采集处理装置；所述的山楂采摘装置包括机械手臂、小容量收集装置和大容量收集装置；所述的大容量收集装置为长方体箱体，固定在行进装置上；所述行进装置为履带式行进装置；所述图像采集处理装置包括三个可伸缩机架和三个CCD相和工业控制计算机，位于行进装置上。本发明专利技术中当山楂与剪刀网位置关系图像传回工业控制计算机后判断剪刀网是否收缩，剪断山楂梗，完成采摘，这样的设计充分保护了山楂果实。

An Intelligent Hawthorn Picking Robot Based on Binocular Recognition

The invention relates to an intelligent Hawthorn picking robot based on binocular recognition technology. The robot includes Hawthorn picking device, moving device and image acquisition processing device; the Hawthorn picking device includes mechanical arm, small capacity collecting device and large capacity collecting device; the large capacity collecting device is a cuboid box, fixed on the moving device; the moving device is a crawler type moving device; the image acquisition processing device includes three extensible devices. The retractable rack, three CCD phases and industrial control computers are located on the traveling device. In the invention, when the image of the position relationship between hawthorn and scissors net is transmitted back to the industrial control computer, the shrinkage of the scissors net is judged, the Hawthorn stalk is cut and the harvesting is completed. The design fully protects the Hawthorn fruit.

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目识别的智能山楂采摘机器人
本专利技术是一种用于山楂采摘的机械设备，特别涉及一种基于双目识别的智能山楂采摘系统，属于农业机械领域。
技术介绍
山楂，属于一种核果类水果，果可生吃或作果脯果糕，干制后可入药，是中国特有的药果兼用树种。山楂树属于落叶乔木，树皮粗糙，并且树枝上一般有刺，生于山坡林边或灌木丛中，结的果实近球形，直径1-1.5厘米，深红色，有浅色斑点，一般是一簇一簇地结果，果实一小堆一小堆地垂下来。考虑到山楂的上述特性，目前人们的山楂采摘方式普遍为人工敲打使其掉落，再通过人工将其拾起，这样一是浪费了人力资源，并且山楂刺也容易对人造成伤害，二是将山楂打落会对山楂果实产生损坏。针对上述问题，山楂采摘的装置层出不穷。专利申请号为200420010332.X的技术专利，是一种靠机械抓钩的采摘方式，该装置采用抓钩使果实卡入金属丝之间，回拉使得果实落入回收袋内，该方式可以节省一些人力，不过主要还是靠人力进行采摘，并且容易损坏果实，专利申请号为201621262238.2和201320795313.1的技术专利也提出了两种便携式山楂采摘器，虽说采摘原理不太一样，但都是人工进行采摘，都是机械受力，容易对果实造成伤害。还有专利申请号为201610191601.4的专利技术专利，该种高效山楂采摘器由马达驱动装置上的驱动轴带动两滚针轮相向转动，在滚针轮进行工作的时候容易对果实造成伤害。所以迫切需要一种智能山楂采摘装置来大大提高采摘效率和品质，节省人力物力。一种基于双目识别的智能山楂采摘机器人指的是一种能自动识别，采摘，并回收的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有摘山楂技术中需要耗费大量的人力资源，并且容易损坏果实的问题，提出了一种基于工业控制计算机控制的自动双目识别并安全采摘山楂的一种智能采摘装置。本专利技术的技术方案是：一种基于双目识别技术的智能山楂采摘机器人，该装置包括山楂采摘装置、行进装置、图像采集处理装置；所述的山楂采摘装置包括机械手臂、小容量收集装置和大容量收集装置；所述的机械手臂包括底座、旋转台、大臂、连接体、伸缩杆、小臂和旋转轴；旋转台底部的圆柱端与底座固连、大臂的下端与旋转台上端的转动圆盘相连，大臂上端与连接体通过转轴连接；连接体上端通过伸缩杆与小臂下端相连；小臂上端通过转轴与旋转轴的尾端相连，旋转轴前端与小容量收集装置固连；所述底座固定在大容量收集装置的正前方；机械手臂的每个自由度内安装有内置电机，各个自由度电机分别与工业控制计算机电连接；所述的小容量收集装置，包括主动轮、伸缩轴、从动轮、传感器、固定装置5、剪刀网、小容量收集容器；所述的小容量收集容器为长方形筒体，其上端口相对的两侧，前端各设置有1个主动轮，中部各设置有一个从动轮；每个主动轮和从动轮上，均安装有一个伸缩轴，第三侧的端口上固定有固定装置，固定装置的上部设置有传感器；剪刀网的两侧分别与4个伸缩轴相连，一端与固定装置相连；所述的自动伸缩剪刀网由底边锋利的长条形刀片交叉拼接，每个交叉点被连接管和螺钉固定，形成边长5～7厘米的正方形网孔；所述的小容量收集容器的底部端口设置有自动闸门，自动闸门上安装压力传感器；所述的小容量收集容器上端口的两侧均设置有轨道，所述的主动轮和从动轮3安装在轨道上；前端的两个主动轮外侧连接车轮固定架，车轮固定架表面连接电机和直流电源；所述的大容量收集装置为长方体箱体，固定在行进装置上；所述行进装置为履带式行进装置；所述图像采集处理装置包括三个可伸缩机架和三个CCD相和工业控制计算机；每个可伸缩机架上安装有一个CCD相机，一个可伸缩机架位于车体正前方，另外两个可伸缩机架位于大容量收集装置凹槽上表面后部；工业控制计算机位于车体前方平台上一侧，分别与三个CCD相机、机械手臂内各自由度电机、行进装置电机、小容量收集装置主动轮电机、传感器相连。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：1、本专利技术全新的设计结构，采用车轮加履带的组合使得该装置在山地行进平稳，不会将山楂洒落在地，并且采用自动循迹装置，使得本专利技术自动沿着规划好的路线行进。2、本专利技术全新的采摘山楂方式，采用由工业控制计算机控制机械手臂进行伸缩，通过CCD相机扫描山楂与剪刀网的位置，当山楂完全进入剪刀网后由工业控制计算机控制剪刀网收缩，山楂进入收集箱从而完成采摘。3、剪刀网的全新设计，在先接触山楂的外表面光滑，内测锋利剪断山楂梗，而且是由工业控制计算机控制自动伸缩，山楂与剪刀网位置关系图像传回工业控制计算机后判断剪刀网是否收缩，剪断山楂梗，完成采摘，这样的设计充分保护了山楂果实。4、本专利技术采用了基于深度学习残差神经网络的图像处理技术，智能的识别达到成熟度的山楂果实，通过结合双目立体视觉技术，实现坐标定位，指挥采摘过程；并记录将要成熟的山楂果实，结合山楂的生长规律，选取下次进行采摘的时间，并标记果实位置，上传云平台。5、本专利技术采用了大数据平台的智慧农业方式，记录将要成熟的山楂果实，结合山楂的生长规律，选取下次进行采摘的时间，并标记果实位置，上传云平台，使得智能山楂采摘机器人能够具有记忆功能，确保山楂采摘不遗漏。附图说明图1为本专利技术一种基于双目识别的智能山楂采摘机器人的整体结构示意图；图2为本专利技术一种基于双目识别的智能山楂采摘机器人采摘装置中机械手臂结构示意图；图3为本专利技术一种基于双目识别的智能山楂采摘机器人采摘装置中小容量收集装置上视结构示意图；图4为本专利技术一种基于双目识别的智能山楂采摘机器人采摘装置中小容量收集装置主动轮结构示意图；图5为本专利技术一种基于双目识别的智能山楂采摘机器人采摘装置中小容量收集装置下视结构示意图；图6为本专利技术的工作流程图；图中：1、小容量收集装置；2、机械手臂；3、电源；4、工业控制计算机；5、可伸缩机架和CCD相机；6、大容量收集装置；7、可伸缩机架和CCD相机；8、可伸缩机架和CCD相机；9、行进装置；10、车体；201、旋转轴；202、小臂；203、伸缩杆；204、连接体；205、大臂；206、旋转台；207、底座；101、主动轮；102、伸缩轴；103、从动轮；104、传感器；105、固定装置；106、剪刀网；107、小容量收集容器；1011、车轮固定架；1012、电机；1013、直流电源；108、闸门；109、传感器；具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细描述，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。一种基于双目识别技术的智能山楂采摘机器人(简称山楂采摘装置，如图1)，其特征在于该系统包括山楂采摘装置、行进装置、图像采集处理装置；所述的山楂采摘装置包括机械手臂2、小容量收集装置1和大容量收集装置6；所述的机械手臂2如图2所示，包括底座207、旋转台206、大臂205、连接体204、伸缩杆203、小臂202和旋转轴201；旋转台206底部的圆柱端与底座207固连、大臂205的下端与旋转台206上端的转动圆盘通过螺母连接，大臂205上端与连接体204通过转轴连接；连接体204上端通过伸缩杆203与小臂202下端相连；小臂202上端通过转轴与旋转轴201的尾端相连，旋转轴201前端与小容量收集装置1焊接；所述底座207焊接在大容量收集装置6的正前方；机械手臂的每个自由度(即旋转台206、大臂205、连接体204、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双目识别技术的智能山楂采摘机器人，其特征为该装置包括山楂采摘装置、行进装置、图像采集处理装置；所述的山楂采摘装置包括机械手臂、小容量收集装置和大容量收集装置；所述的机械手臂包括底座、旋转台、大臂、连接体、伸缩杆、小臂和旋转轴；旋转台底部的圆柱端与底座固连、大臂的下端与旋转台上端的转动圆盘相连，大臂上端与连接体通过转轴连接；连接体上端通过伸缩杆与小臂下端相连；小臂上端通过转轴与旋转轴的尾端相连，旋转轴前端与小容量收集装置固连；所述底座固定在大容量收集装置的正前方；机械手臂的每个自由度内安装有内置电机，各个自由度电机分别与工业控制计算机电连接；所述的小容量收集装置，包括主动轮、伸缩轴、从动轮、传感器、固定装置5、剪刀网、小容量收集容器；所述的小容量收集容器为长方形筒体，其上端口相对的两侧，前端各设置有1个主动轮，中部各设置有一个从动轮；每个主动轮和从动轮上，均安装有一个伸缩轴，第三侧的端口上固定有固定装置，固定装置的上部设置有传感器；剪刀网的两侧分别与4个伸缩轴相连，一端与固定装置相连；所述的自动伸缩剪刀网由底边锋利的长条形刀片交叉拼接，每个交叉点被连接管和螺钉固定，形成边长5～7厘米的正方形网孔；所述的小容量收集容器的底部端口设置有自动闸门，自动闸门上安装压力传感器；所述的小容量收集容器上端口的两侧均设置有轨道，所述的主动轮和从动轮3安装在轨道上；前端的两个主动轮外侧连接车轮固定架，车轮固定架表面连接电机和直流电源；所述的大容量收集装置为长方体箱体，固定在行进装置上；所述行进装置为履带式行进装置；所述图像采集处理装置包括三个可伸缩机架和三个CCD相和工业控制计算机；每个可伸缩机架上安装有一个CCD相机，一个可伸缩机架位于车体正前方，另外两个可伸缩机架位于大容量收集装置凹槽上表面后部；工业控制计算机位于车体前方平台上一侧，分别与三个CCD相机、机械手臂内各自由度电机、行进装置电机、小容量收集装置主动轮电机、传感器相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于双目识别技术的智能山楂采摘机器人，其特征为该装置包括山楂采摘装置、行进装置、图像采集处理装置；所述的山楂采摘装置包括机械手臂、小容量收集装置和大容量收集装置；所述的机械手臂包括底座、旋转台、大臂、连接体、伸缩杆、小臂和旋转轴；旋转台底部的圆柱端与底座固连、大臂的下端与旋转台上端的转动圆盘相连，大臂上端与连接体通过转轴连接；连接体上端通过伸缩杆与小臂下端相连；小臂上端通过转轴与旋转轴的尾端相连，旋转轴前端与小容量收集装置固连；所述底座固定在大容量收集装置的正前方；机械手臂的每个自由度内安装有内置电机，各个自由度电机分别与工业控制计算机电连接；所述的小容量收集装置，包括主动轮、伸缩轴、从动轮、传感器、固定装置5、剪刀网、小容量收集容器；所述的小容量收集容器为长方形筒体，其上端口相对的两侧，前端各设置有1个主动轮，中部各设置有一个从动轮；每个主动轮和从动轮上，均安装有一个伸缩轴，第三侧的端口上固定有固定装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周亚同，王文，赵存飞，刘玉璋，张潇月，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12