一种基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备,包括：机械装置层和嵌入式控制层，所述机械装置层和所述嵌入式控制层电性连接；所述机械装置层用于通过机械臂采摘目标样本；所述嵌入式控制层用于通过控制所述机械臂采摘目标样本。本发明专利技术通过摄像头，获取茉莉花图像信息，利用识别算法判断是否有可采摘茉莉花，并求出具体的坐标。利用坐标参数，根据机械臂控制算法，反向求得机械臂运动的具体角度参数。再发送到机械臂的各个舵机中，完成机械臂的转动控制，本发明专利技术提高了采摘效率且降低了人工成本。了人工成本。了人工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备


[0001]本专利技术属于自动采摘设备
，尤其涉及一种基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备。

技术介绍

[0002]据调研全国茉莉花种植面积约18.5万亩，其中，广西横县作为茉莉花之乡，茉莉花种植面积约11万亩，花农约有33万人，年产量约10万吨，是全国乃至全世界的茉莉花主要产地之一。而目前茉莉花的采摘主要为人工采摘，而且采摘要求较为严格：茉莉花具有晚间开放吐香的习性，一般在晴天中午11点至下的时间段采摘；采摘时需尽量避免损害其他未到摘期的花蕾；采摘后需要保持干燥通风，防止花蕾发热。这样的要求导致采摘茉莉花需要耗费大量的人工和时间成本。据调研，人工采摘大概10公斤/人天。在目前这样的信息时代里，各行各业都趋于信息化、智能化，以便极大的提高社会生产率。茉莉花作为广西重要的农业产品之一，同样需要引入科技手段，促进茉莉花的发展与壮大。传统的采摘技术一定程度上影响了茉莉花的生产与发展，因此急需一套茉莉花自动采摘设备，提高采摘效率的同时，解放30多万的茉莉花农。为广西乃至全国的茉莉花产业发展提供有力支撑。人工智能(ArtificialIntelligence)，简称AI，它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能主要的作用是承接人类大脑部分功能(如：对感官的处理、数据计算)趋向替代甚至衍生生命体的决策、分析、判断等能力。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大。茉莉花自动采摘设备涉及到茉莉花的识别、区分可采摘茉莉花、定位可采摘茉莉花的位置、控制机械臂伸展转动到指定位置等关键技术。人工智能在茉莉花自动采摘设备中的应用，主要是解决茉莉花的目标检测及距离测算等自动识别问题。因此茉莉花自动采摘设备对人工智能的需求是迫切的。针对以上问题，本专利技术的开展对人工智能技术在茉莉花自动采摘设备的应用研究，提出一个基于人工智能技术的自动采摘设备的解决方案。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出一种基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备，提高采摘效率，降低人工成本。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备，包括：机械装置层和嵌入式控制层，所述机械装置层和所述嵌入式控制层电性连接；
[0005]所述机械装置层用于通过机械臂采摘目标样本；
[0006]所述嵌入式控制层用于通过控制所述机械臂采摘目标样本。
[0007]可选的，所述机械装置层包括舵机驱动电路模块、机械臂控制装置、双目摄像头装置和USB摄像头接口，所述舵机驱动电路模块、所述机械臂控制装置、所述双目摄像头装置和所述USB摄像头接口电性连接；
[0008]所述舵机驱动电路模块用于驱动舵机夹取目标样本；
[0009]所述机械臂控制装置用于控制所述机械臂伸展；
[0010]所述双目摄像头装置用于获取所述目标样本的图像信息；
[0011]所述USB摄像头接口用于传输获取的所述目标样本的图像信息。
[0012]可选的，所述嵌入式控制层包括驱动控制接口、视频及控制信息反馈接口、茉莉花识别模块、图像测距模块、机械臂控制算法模块和主体控制模块，所述驱动控制接口、所述视频及控制信息反馈接口、所述茉莉花识别模块、所述图像测距模块、所述机械臂控制算法模块和所述主体控制模块电性连接；所述舵机驱动电路模块与所述驱动控制接口连接，所述USB摄像头接口与所述视频及控制信息反馈接口连接；
[0013]所述驱动控制接口用于将主体控制模块生成的指令驱动所述机械臂，完成指定操作；
[0014]所述视频及控制信息反馈接口用于所述目标样本的视频采集以及控制信息的反馈；
[0015]所述茉莉花识别模块用于茉莉花的识别以及茉莉花适采形状判断，并判断茉莉花的坐标；
[0016]所述图像测距模块用于对采集的视频进行图像测距；
[0017]所述机械臂控制算法模块用于控制所述机械臂旋转和定位机械臂末端的位置；
[0018]所述主体控制模块用于根据茉莉花识别算法和机械臂控制算法的结果，进行综合分析生成指令。
[0019]可选的，所述机械臂控制装置包括若干舵机、若干连杆、摘花头；若干舵机与若干连杆相连，增加机械臂的关节，从而提高机械臂关节自由度，摘花头连接至连杆末端，根据定位实现摘花动作；所述双目摄像头装置包括双目测距摄像头、舵机和若干连杆；若干舵机与若干连杆连接，双目测距摄像头连接至连杆末端，实现双目测距摄像头装置的旋转与伸缩；所述机械臂控制装置与所述双目摄像头装置均与车载底座连接。
[0020]可选的，所述若干舵机分别为1号舵机、2号舵机、3号舵机、4号舵机、5号舵机，所述双目摄像头装置中的舵机为6号舵机；所述1号舵机用于控制筒状摘花头的夹取；所述2号舵机、3号舵机和4号舵机用于控制所述机械臂的伸展；所述5号舵机为水平转盘，用于控制整体机械臂的水平旋转；所述6号舵机用于控制双目摄像头的水平旋转，舵机参数及安装角度和所述水平转盘一致。
[0021]可选的，所述摘花头为筒状摘花头，采用鱼嘴状剪刀原理。
[0022]可选的，所述茉莉花识别模块包括特征提取单元、目标生成单元和分类定位回归单元，所述特征提取单元、所述目标生成单元和所述分类定位回归单元电性连接；
[0023]所述特征提取单元用于将采集的视频进行特征提取；
[0024]所述目标生成单元用于将提取后的特征进行目标生成，获得生成的结果；
[0025]所述分类定位回归单元用于将所述生成的结果进行分类和定位回归，完成茉莉花识别。
[0026]可选的，所述图像测距模块包括相机标定单元、双目校正单元、双目匹配单元和深度信息计算单元，所述相机标定单元、所述双目校正单元、所述双目匹配单元和所述深度信息计算单元连接；
[0027]所述相机标定单元用于对摄像机的标定；
[0028]所述双目校正单元用于在摄像机标定后进行摄像头的双目校正；
[0029]所述双目匹配单元用于在摄像头的双目校正后进行匹配；
[0030]所述深度信息计算单元用于摄像头的双目匹配后进行深度信息计算。
[0031]本专利技术技术效果：本专利技术公开了一种基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备，通过摄像头，获取茉莉花图像信息，利用识别算法判断是否有可采摘茉莉花，并求出具体的坐标；利用坐标参数，根据机械臂控制算法，反向求得机械臂运动的具体角度参数；再发送到机械臂的各个舵机中，完成机械臂的转动控制，本专利技术提高了采摘效率且降低了人工成本。
附图说明
[0032]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0033]图1为本专利技术实施例基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备的结构示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例机械臂装置结构示意图；
[0035]图3为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备，其特征在于，包括：机械装置层和嵌入式控制层，所述机械装置层和所述嵌入式控制层电性连接；所述机械装置层用于通过机械臂采摘目标样本；所述嵌入式控制层用于通过控制所述机械臂采摘所述目标样本。2.如权利要求1所述的基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备，其特征在于，所述机械装置层包括舵机驱动电路模块、机械臂控制装置、双目摄像头装置和USB摄像头接口，所述舵机驱动电路模块、所述机械臂控制装置、所述双目摄像头装置和所述USB摄像头接口电性连接；所述舵机驱动电路模块用于驱动舵机夹取目标样本；所述机械臂控制装置用于控制所述机械臂伸展；所述双目摄像头装置用于获取所述目标样本的图像信息；所述USB摄像头接口用于传输获取的所述目标样本的图像信息。3.如权利要求2所述的基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备，其特征在于，所述嵌入式控制层包括驱动控制接口、视频及控制信息反馈接口、茉莉花识别模块、图像测距模块、机械臂控制算法模块和主体控制模块，所述驱动控制接口、所述视频及控制信息反馈接口、所述茉莉花识别模块、所述图像测距模块、所述机械臂控制算法模块和所述主体控制模块电性连接；所述舵机驱动电路模块与所述驱动控制接口连接，所述USB摄像头接口与所述视频及控制信息反馈接口连接；所述驱动控制接口用于将主体控制模块生成的指令驱动所述机械臂，完成指定操作；所述视频及控制信息反馈接口用于所述目标样本的视频采集以及控制信息的反馈；所述茉莉花识别模块用于茉莉花的识别以及茉莉花适采形状判断，并判断茉莉花的坐标；所述图像测距模块用于对采集的视频进行图像测距；所述机械臂控制算法模块用于控制所述机械臂旋转和定位机械臂末端的位置；所述主体控制模块用于根据茉莉花识别算法和机械臂控制算法的结果，进行综合分析生成指令。4.如权利要求3所述的基于人工智能技术的茉莉花自动采摘设备，其特征在于，所述机械臂控制装置包括若干舵机、若干连杆、摘花头；若干舵机与若干连杆相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凌云，刘助生，吴潜华，覃榆茏，苏敏，刘初生，刘晓东，卿燕，
申请(专利权)人：广西壮族自治区茶叶科学研究所，
类型：发明
国别省市：