一种基于图像识别的葡萄疏花疏果智能机器人及方法技术

本申请公开了一种基于图像识别的葡萄疏花疏果智能机器人及方法，涉及农业设备技术领域，机器人包括：行走装置，设置在所述行走装置上的控制器和疏花疏果装置，所述控制器分别与所述行走装置和所述疏花疏果装置通信连接，所述疏花疏果装置上设置有图像采集设备和执行机构；所述行走装置行走过程中，所述控制器根据所述图像采集设备采集的葡萄花朵和果实处图像，确定具有第一特征信息的第一位置，控制执行机构对葡萄植株第一位置的葡萄花穗进行切除。需要对葡萄进行疏花疏果作业时，控制行走装置在葡萄园内行走，通过图像采集设备和控制器对需要进行切除的葡萄花穗进行定位，然后控制执行机构进行切除作业，提高了葡萄疏花疏果的作业效率。果的作业效率。果的作业效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的葡萄疏花疏果智能机器人及方法


[0001]本申请涉及农业设备
，具体涉及一种基于图像识别的葡萄疏花疏果智能机器人及方法。

技术介绍

[0002]葡萄生长过程中，如果葡萄开花过多，养分供给不足，会长出许多小果及次果，并导致次年葡萄减产。而且葡萄果实过多容易使葡萄品相不足，销售价格降低。因此，葡萄疏花疏果是葡萄种植过程当中一个重要的环节，所谓的葡萄疏花疏果，指的是通过去除葡萄花穗中过多的花和葡萄，以利于葡萄后续的生长。通过对葡萄疏花疏果，能够保持葡萄营养供应充分，保证葡萄长势良好。
[0003]传统技术中，葡萄疏花疏果的方式主要依靠人工进行，多采用手动工具，如果树剪刀，去除整株葡萄中多余的小穗。或采用半自动的手工工具进行，如手持式电动疏花疏果器，虽然相比于手工工具效率有所提高，但仍然需要寻找到各个小穗穗柄进行去除，长时间作业极易产生疲劳，工作效率低。
[0004]因此，亟需一种能够代替人工完成葡萄疏花疏果的装置，以实现提高葡萄疏花疏果的工作效率。

技术实现思路

[0005]本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：第一方面，本申请实施例提供了一种基于图像识别的葡萄疏花疏果智能机器人，包括：行走装置，设置在所述行走装置上的控制器和疏花疏果装置，所述控制器分别与所述行走装置和所述疏花疏果装置通信连接，所述疏花疏果装置上设置有图像采集设备和执行机构；所述行走装置行走过程中，所述控制器根据所述图像采集设备采集的葡萄花朵和果实处图像，确定具有第一特征信息的第一位置，控制执行机构对葡萄植株第一位置的葡萄花穗进行切除。
[0006]采用上述实现方式，当需要对葡萄进行疏花疏果作业时，控制行走装置在葡萄园内行走，通过图像采集设备和控制器对需要进行切除的葡萄花穗进行定位，然后控制执行机构进行切除作业，提高了葡萄疏花疏果的作业效率。
[0007]结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述行走装置包括：履带底盘，所述控制器设置在所述履带底盘的底面上，所述履带底盘两侧分别设置有驱动轮和导向轮，所述驱动轮和导向轮通过履带传动连接，对应两侧的驱动轮分别设置有第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机均与所述控制器电连接。控制器控制第一电机和第二电机同步启动，带动两侧的驱动轮转动，驱动轮转动时带动履带转动实现行走装置的行走。行走装置采用履带式驱动，可以实现机器人在果园中行走时可以顺利越过障碍，适合于各种山地、丘陵等复杂环境下作业。
[0008]结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所
述执行机构包括设置在所述履带底盘上的机械手，所述机械手的活动端设置有末端执行件，所述末端执行件用于将多余的葡萄花朵和果实进行切除，所述图像采集设备设置在所述末端执行件上。通过机械手控制末端执行件的位置，进行实现对多余的葡萄花穗的切除。
[0009]结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述机械手包括机械手底座，所述机械手底座固定设置在所述履带底盘上，所述机械手底座上设置有第一机械臂，所述第一机械臂的第一端与所述机械手底座转动连接，所述第一机械臂转动角度为 360 度；与所述第一机械臂的第二端铰接的第二机械臂和与所述第二机械臂铰接的第三机械臂，所述末端执行件固定设置在所述第三机械臂的末端。机械手的多关节多维度设置，结构紧凑，具有定位准确、重心低、安装稳定等特点。机械手可以将末端执行件送达至需要作业的位置，进而可以准确的将多余的葡萄花穗进行切除。
[0010]结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述末端执行件包括运动控制机构，所述运动控制结构包括第一导轨，设置在所述第一导轨一侧的第一步进电机和设置在所述导轨内的丝杠，所述第一步进电机的转动输出端与所述丝杠固定连接，所述丝杠与所述第一导轨的两端转动连接，所述丝杠上设置有第一滑块，所述第一滑块与所述丝杠螺纹连接，所述图像采集设备固定设置在所述第一步进电机的外壳上，所述第一滑块上固定设置有剪切机构。第一步进电机通过正转和反转可以控制第一滑块沿着丝杠上下运动，从而带动剪切机构实现上下运动，可以实现对剪切机构位置的微调。
[0011]结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述剪切机构包括支撑座，所述支撑座固定设置在所述第一滑块上，所述支撑座水平方向的两端滑动设置有第一刀具支架和第二刀具支架，所述第一刀具支架和第二刀具支架上设置有刀具。
[0012]结合第一方面第五种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述支撑座垂直方向的两端内侧设置有第二导轨和第三导轨，对应所述第二导轨和所述第三导轨分别平行设置有第一齿条和第二齿条，所述第一齿条和所述第二齿条之间设置有齿轮，所述第一齿条和所述第二齿条均与所述齿轮啮合连接，对应所述齿轮设置有第二步进电机，所述第二步进电机的转动输出端与所述齿轮固定连接；所述第二导轨和所述第三导轨两端均滑动设置有滑块，所述第一刀具支架与对应一侧的滑块和第一齿条固定连接，所述第二刀具支架与另一侧的滑块和第二齿条固定连接。第二步进电机旋转带动齿轮转动，实现第一齿条和第二齿条相向运动，从而使第一刀具支架、第二刀具支架上的刀具相对靠近并夹持住葡萄花穗柄部。在丝杠导轨的带动下，第一刀具支架、第二刀具支架开始向下方运动，具体的移动距离，可以通过控制第一步进电机的旋转来完成。通过刀具切削刃切除多余的葡萄花穗，从而完成整个疏花疏果过程。
[0013]结合第一方面第六种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述第二导轨和所述第三导轨的两端设置有限位螺钉，所述限位螺钉用于限制设置在导轨上的滑块脱落。
[0014]结合第一方面第六种可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述第一步进电机和所述第二步进电机均与所述控制器电连接。控制器可以控制第一步进电机和所述第二步进电机的启停和转动量，进而可以实现对末端执行件的精确控制。第二方面，本申请实施例提供了一种基于图像识别的葡萄疏花疏果方法，采用第一方面或第一方
面任一可能实现方式的机器人，所述方法包括：行走装置在葡萄园行走过程中图像采集设备对葡萄花朵和果实处图像进行实时获取；控制器接收来自图像采集设备发送的图像信息，将所述图像信息导入预先建立的图像识别模型，所述图像识别模型为通过将批量未疏花疏果的葡萄图像和经过疏花疏果的葡萄图像进行训练获得；根据所述图像识别模型对图像信息进行识别，确定出图像信息中的第一特征信息，所述第一特征信息对应的需要切除的葡萄花穗；确定需要切除的葡萄花穗的第一位置信息，控制执行机构对第一位置的葡萄花穗进行切除。
附图说明
[0015]图 1 为本申请实施例提供的一种基于图像识别的葡萄疏花疏果智能机器人的结构示意图；图 2 为本申请实施例提供的末端执行件的结构示意图；图 3 为本申请实施例提供的剪切机构的结构示意图；图 4 为本申请实施例提供的刀具的结构示意图；图 5 为本申请实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的葡萄疏花疏果智能机器人，其特征在于，包括：行走装置，设置在所述行走装置上的控制器和疏花疏果装置，所述控制器分别与所述行走装置和所述疏花疏果装置通信连接，所述疏花疏果装置上设置有图像采集设备和执行机构；所述行走装置行走过程中，所述控制器根据所述图像采集设备采集的葡萄花朵和果实处图像，确定具有第一特征信息的第一位置，控制执行机构对葡萄植株第一位置的葡萄花穗进行切除。2.根据权利要求 1 所述的基于图像识别的葡萄疏花疏果智能机器人，其特征在于，所述行走装置包括：履带底盘，所述控制器设置在所述履带底盘的底面上，所述履带底盘两侧分别设置有驱动轮和导向轮，所述驱动轮和导向轮通过履带传动连接，对应两侧的驱动轮分别设置有第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机均与所述控制器电连接。3.根据权利要求 2 所述的基于图像识别的葡萄疏花疏果智能机器人，其特征在于，所述执行机构包括设置在所述履带底盘上的机械手，所述机械手的活动端设置有末端执行件，所述末端执行件用于将多余的葡萄花朵和果实进行切除，所述图像采集设备设置在所述末端执行件上。4.根据权利要求 3 所述的基于图像识别的葡萄疏花疏果智能机器人，其特征在于，所述机械手包括机械手底座，所述机械手底座固定设置在所述履带底盘上，所述机械手底座上设置有第一机械臂，所述第一机械臂的第一端与所述机械手底座转动连接，所述第一机械臂转动角度为 360 度；与所述第一机械臂的第二端铰接的第二机械臂和与所述第二机械臂铰接的第三机械臂，所述末端执行件固定设置在所述第三机械臂的末端。5.根据权利要求 4 所述的基于图像识别的葡萄疏花疏果智能机器人，其特征在于，所述末端执行件包括运动控制机构，所述运动控制结构包括第一导轨，设置在所述第一导轨一侧的第一步进电机和设置在所述导轨内的丝杠，所述第一步进电机的转动输出端与所述丝杠固定连接，所述丝杠与所述第一导轨的两端转动连接，所述丝杠上设置有第一滑块，所述第一滑块与所述丝杠螺纹连接，所述图像采集设备固定设置在所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，杜文圣，杜远鹏，孟勇，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：