具有自动识别和快速定位功能的抓取平台制造技术

本发明专利技术提供具有自动识别和快速定位功能的抓取平台，所述抓取平台的总体架构为：计算机系统分别与伺服电机M1，伺服电机M2，伺服电机M3，伺服电机M4，气泵，气缸，裁刀电磁阀，摄像头电连接，其利用摄像头采集目标的坐标位置，利用并联平台迅速将末端执行器运送至目标的坐标位置，利用吸气加裁剪于一体的末端执行器进行抓取，本发明专利技术在计算机智能控制系统的调控下，各个环节相互配合，自动化程度高，操作简单，目标抓取效率高，大大降低了人员的劳动强度。

Grabbing platform with automatic identification and rapid positioning function

【技术实现步骤摘要】
具有自动识别和快速定位功能的抓取平台
本专利技术涉及农业机械设备领域，尤其涉及具有自动识别和快速定位功能的抓取平台。
技术介绍
机械手技术是近年来发展起来的一种高科技生产设备，是机器人的重要分支，通过对机械手预先编程控制可以使其完成各种预期的机械作业；其结构特征具有人和机器的特点，具有智能和自适应能力。由于其能够准确地完成目标任务，可在各种环境中完成作业，因此在国民经济中有着广阔的前景。我国是一个农业生产大国，但随着农业生产规模的不断扩大和精耕细作的要求，某些区域呈现出劳动力不足的现象；而果蔬的采摘是一项劳动密集型的工作，其时令要求较高，因此对于果蔬高效采摘平台的研究具有重要的意义。相对国外人工采摘机器人的发展，我国在采摘研究领域中的人工智能机器人的研发还仍处于起步阶段。现有技术中遇到的技术问题是：第一、如何在复杂多变的环境下实现对苹果的寻觅察找：第二、如何在初步确定苹果所在空间位置的情况下，实现对苹果准确的跟踪定位：第三、如何在准确定位苹果之后，实现对苹果的剪断和收集。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种具有自动识别系统和快速定位系统的抓取平台。本专利技术是以如下技术方案实现的：具有自动识别和快速定位功能的抓取平台，所述抓取平台的总体架构为：计算机系统分别与伺服电机M1，伺服电机M2，伺服电机M3，伺服电机M4，气泵，气缸，裁刀电磁阀，摄像头电连接。进一步地，所述计算机系统与伺服电机M1，伺服电机M2，伺服电机M3，伺服电机M4电连接，用于驱动对应的转动副R11，R21，P3并联运作，从而控制并联平台的移动、转动和速度。进一步地，所述计算机系统与气泵，气缸电连接，用于实现末端执行器的抓紧和放松功能，所述计算机系统与裁刀电磁阀电连接，用于实现末端执行器的果蔬裁剪功能。进一步地，所述计算机系统与摄像头电连接，用于对果蔬进行空间定位。进一步地，所述平台采用固定在摄像头安装座前端的两个摄像头及专用算法构成三维立体成像系统，所述三维立体成像系统利用两个摄像头的图像对空间目标进行定位的基本过程为：1)建立三维立体成像测量系统，并标定所有参数(包括成像系统的摄像头内部参数和两摄像头之间的结构参数)；2)左右摄像头同时采集目标图像；3)利用摄像头的后投影模型，分别对两幅图像进行畸变校正；4)对畸变校正后的图像，利用目标检测方法，分别求出左右图像中特征点的“亚像素”精度级图像坐标，由极线约束和顺序一致性原则，建立对应点的匹配关系；5)根据建立的对应匹配点，由三维立体成像模型，求出空间目标特征点的3D坐标和枝干的图像信息。6)将求出的目标特征点的坐标数据传给计算机系统，经过坐标系转换后，再将坐标数据传递给并联平台。进一步地，所述并联运动平台包括静平台，动平台、转动副R4，三条单开链Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和四个伺服电机，所述并联运动平台还包括特定拓扑结构，所述并联运动平台的拓扑结构为3-RRC+R。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的抓取平台，将三维立体成像应用于其目标定位系统，可以有效地实现对果实的定位，能够适应果树采摘机器人作业环境的复杂性和作业目标的特殊性。在并联平台的PID反馈调节作用下，抓取平台具有较高的定位性能，从而可以有效的降低漏采率和破碎率；而单次定位时间耗时较低，有效的缩短机械动作响应时间，该机械手可以有效完成采摘过程的移动、夹紧和切割动作，提高了机械手的机械作业效率及果蔬采摘的效率。本专利技术在计算机智能控制系统的调控下，各个环节相互配合，自动化程度高，操作简单，果蔬采摘效率高，大大降低了人员的劳动强度。附图说明图1是本实施例提供的具有自动识别和快速定位功能的抓取平台的结构示意图；图2是本实施例提供的并联平台的示意图；图3是本实施例提供的末端执行器的结构示意图；图4是本实施例提供的目标定位系统结构图；图5是本实施例提供的抓取平台计算机系统的总体框架图。其中：1-机座，2-支撑杆，3-并联平台，4-连接臂，5-摄像头安装座，6-摄像头，7-气泵，8-末端执行器，9-软管，10-回收果篮，301-静平台，302-动平台，801-连接板，802-气缸，803-吸气管，804-手爪，805-橡胶垫，806-裁刀，Ⅰ-单开链Ⅰ，Ⅱ-单开链Ⅱ，Ⅲ-单开链Ⅲ。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。实施例1：具有自动识别和快速定位功能的抓取平台，如图1所示，所述抓取平台包括机座，支撑杆，并联平台，连接臂，摄像头安装座，摄像头，气泵，末端执行器，软管，回收果篮。所述机座位于最底部，可以将所述抓取平台固定到车辆等移动载体上，所述支撑板竖直固定在机座上，所述并联平台固定在支撑板的前端，所述连接臂固定在并联平台的动平台上，水平设置，所述摄像头安装座固定在连接臂的最前端的上方，所述摄像头有2个摄像头组成，两摄像头的光轴平行，并且两摄像头的水平扫描线位于同一平面，均固定在摄像头安装座的前端，用于采集果蔬的三维立体图像，所述末端执行器为机械手形状，固定在连接臂的前端，所述气泵固定在机座上，与末端执行器管路连接，所述软管固定在末端执行器的正下方，所述回收果篮固定在机座上，与软管的末端相连，已完成采摘的果蔬沿着软管滑落至回收果篮内。进一步地，所述并联运动平台如图2所示，包括静平台，动平台、转动副R4，三条单开链Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和四个伺服电机，所述并联运动平台还包括特定拓扑结构，所述并联运动平台的拓扑结构为3-RRC+R，单开链I(R11‖R12‖C13)的结构等价于(R11‖R12‖R131|P132)；单开链Ⅱ的结构布置与Ⅰ相同，其运动链结构(R21‖R22‖C23)等价于(R21‖R22‖R231|P232)；单开链Ⅲ的结构布置与Ⅰ相同，其运动链结构(R31‖R32‖C33)等价于(R31‖R32‖R331|P332)，其中，转动副R11，R21，R31轴线共面，均位于静平台上，且R11和R21副的两条轴线相互平行，R31副的轴线与它们垂直相交；圆柱副C12，C22，C32轴线共面，均位于动平台上，所述转动副R4位于动平台的中心，与动平台串联，所述并联运动平台具有三平移一转动的四自由度，分别为沿X轴，Y轴和Z轴的平动以及沿Z轴的转动，所述并联运动平台的驱动副为转动副R11，R21，R31，R4，分别由对应的伺服电机M1、M2、M3、M4进行驱动。实施例2：如图2所示，该并联运动平台的并联机构共有运动副数m＝10，构件数n＝10，根据自由度(DOF)公式确定机构的自由度(DOF)为F＝4，且四个自由度分别为沿X轴、Y轴、Z轴的平动以及沿Z轴的转动；对于自由度为F的机构，预选F个运动副为驱动副，并将其刚化.若得到的新机构自由度F’＝0，则预选的F个运动副可同时为驱动副。由于机构的自由度为4，预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有自动识别和快速定位功能的抓取平台，其特征在于，所述抓取平台的总体架构为：计算机系统分别与伺服电机M1，伺服电机M2，伺服电机M3，伺服电机M4，气泵，气缸，裁刀电磁阀，摄像头电连接。/n

【技术特征摘要】
1.具有自动识别和快速定位功能的抓取平台，其特征在于，所述抓取平台的总体架构为：计算机系统分别与伺服电机M1，伺服电机M2，伺服电机M3，伺服电机M4，气泵，气缸，裁刀电磁阀，摄像头电连接。


2.根据权利要求1所述的抓取平台，其特征在于，所述计算机系统与伺服电机M1，伺服电机M2，伺服电机M3，伺服电机M4电连接，用于驱动对应的转动副R11，R21，P3并联运作，从而控制并联平台的移动、转动和速度。


3.根据权利要求1所述的抓取平台，其特征在于，所述计算机系统与气泵，气缸电连接，用于实现末端执行器的抓紧和放松功能，所述计算机系统与裁刀电磁阀电连接，用于实现末端执行器的果蔬裁剪功能。


4.根据权利要求1所述的抓取平台，其特征在于，所述计算机系统与摄像头电连接，用于对果蔬进行空间定位。


5.根据权利要求1所述的抓取平台，其特征在于，所述平台采用固定在摄像头安装座前端的两个摄像头及专用算法构成三维立...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊浩，
申请(专利权)人：熊浩，
类型：发明
国别省市：湖北;42