【技术实现步骤摘要】
本专利技术自动化农业机器人，具体涉及一种香蕉智能落梳机器人及其作业方法。
技术介绍
1、香蕉落梳，作为香蕉采后商业化处理中的关键步骤，旨在精准地将香蕉果梳从果轴上分离。此过程要求切口整齐平滑，需确保香蕉果梳上的果指完好无损，不被切散或破坏，香蕉落梳的精细程度直接关系到后续出货品质的高低。当前，香蕉落梳仍依赖于传统的人工操作，其劳动强度大且作业效率低，对工作人员的技能熟练度还具有较高的要求，重复快节奏的操作工作也给工作人员身体健康构成潜在威胁。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述存在的问题，提供一种香蕉智能落梳机器人及其作业方法，该机器人能够对来自田间采收的整串蕉穗进行连续自动智能落梳，减少了劳动强度，提高了工作效率，又保证了作业质量。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种香蕉智能落梳机器人，包括机器人主体、控制系统、用于对蕉穗和果柄进行识别定位的视觉系统、设置在所述机器人主体上用于对蕉穗上的果梳与果轴进行夹持的夹持机械手以及用于切割夹持好的果梳的果柄使得果梳从蕉穗上的果轴进行分离的切割机械手；所述夹持机械手包括设置在所述机器人主体上的夹持机械臂以及设置在所述夹持机械臂末端的夹持爪；所述切割机械手包括设置在所述机器人主体上的切割机械臂以及设置在所述切割机械臂末端的快速往复插切式执行器。
4、上述香蕉智能落梳机器人的工作原理是：
5、整串的蕉穗在田间采摘完毕后，通过运输系统(如索道、链轨等)精准、平稳地将蕉穗输
6、一种作业方法，所述作业方法为香蕉智能落梳机器人的作业方法，包括以下步骤：
7、(1)整串的蕉穗随运输系统移动，视觉系统实时监测蕉穗的位置，待蕉穗到达香蕉智能落梳机器人的正前方时，停止运输系统，准备开始自上向下的落梳作业；
8、(2)落梳作业：
9、(2.1)香蕉智能落梳机器人的夹持机械手夹持蕉穗顶部的果轴；夹持机械手转动果轴，至当前蕉穗上位于最顶部的果梳正面对准机器人；
10、(2.2)夹持机械手转向夹持位于最顶部的果梳；
11、(2.3)香蕉智能落梳机器人的切割机械手对已经夹持好的果梳的果柄进行切割，使得果梳从蕉穗上的果轴分离；
12、(2.4)夹持机械手对分离好的果梳保持夹持状态，带动果梳远离蕉穗后，松开夹持机械手，果梳掉落至下方的清洗水池中，对果梳进行清洗，并随着流动的水流冲向下一个作业区；
13、(2.5)重复步骤(2.1)-(2.4)，直到蕉穗的所有果梳完成落梳。
14、(3)完成落梳作业后，启动运输系统，运输系统带走已完成落梳作业的果轴；并将下一待落梳作业的蕉穗向香蕉智能落梳机器人靠近，进入步骤(1)。
15、优选地，所述快速往复插切式执行器包括弧形刀具以及用于驱动所述弧形刀具进行快速往复运动的切割驱动机构。上述结构中，切割机械臂可以精准控制弧形刀具的位置，当弧形刀具到达切割果柄位置时，切割驱动机构带动弧形刀具往复运动实现对果柄的切割。
16、优选地，步骤(2.3)中，香蕉智能落梳机器人的切割机械手对已经夹持好的果梳的果柄进行切割，使得果梳从蕉穗上的果轴分离的具体步骤为：
17、切割机械臂控制弧形刀具移动至切割果柄位置，切割驱动机构启动，带动弧形刀具竖直上下快速运动，接着，切割机械臂运动，带动弧形刀具沿着果轴表面所形成的弧形轨迹运动，对果柄进行切割，切割完成后，果梳从果轴上分离，切割机械臂带动弧形刀具离开切割果柄位置并停止切割驱动机构。上述步骤中，由于果柄区域为弧形，弧形刀具沿着弧形轨迹运动，使得弧形刀具形成平面弧的切割轨迹，可以将果轴与果柄分离，从而增加了切割刀具的弧长覆盖范围，使得提高切口质量。
18、优选地，所述夹持爪的下方设置有用于托接果梳的托接平台。其目的在于，在应对大果梳目标时，托接平台用于稳固地托接果梳以稳定切割过程，同时，在夹持果轴旋转时，可以准确落梳的果梳可以正面对准香蕉智能落梳机器人。
19、优选地，所述视觉系统包括多个感知相机，用于对蕉穗位置、夹持果轴位置、夹持果梳位置、托接果梳位置以及切割果柄位置进行定位。具体地，采用对象检测、语义分割、目标跟踪以及三维重构等技术，通过感知相机实时捕获的图像中的像素进行分类、检测、分割，同步提取多处关键点云对应的位置信息，并对目标对象开展运动分析、精准定位，从而实现对蕉穗的落梳状态实时跟踪，对蕉穗位置、夹持果轴位置、夹持果梳位置、托接果梳位置以及切割果柄位置进行定位。
20、优选地，所述托接平台为伸缩平台，可实现伸缩运动，针对小果梳目标时或者夹持果轴时，可以将伸缩平台缩回。目标果梳过大，除夹持果梳外，将伸缩平台伸出，更加稳固地夹持托接果梳，从而稳定的完成切割。
21、本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
22、1、本专利技术中的香蕉智能落梳机器人及其作业方法，通过夹持机械手和切割机械手，完成高效的“一接一切”落梳作业，实现了对蕉穗进行自动落梳作业，减少了劳动力，提高了工作效率，又保证了作业质量；无需人员操作，避免了重复快节奏的操作工作也给工作人员身体健康构成潜在威胁。
23、2、本专利技术中的香蕉智能落梳机器人及其作业方法，针对运输系统，设计了香蕉智能落梳机器人，实现了便捷安装与智能自动化作业，提升生产效率；通过自动落梳作业，保证了作业过程的安全性，从长远来看，也有效降低生产运营成本。
24、3、本专利技术中的香蕉智能落梳机器人及其作业方法，通过设置夹持机械手和切割机械手，实现协同双机械臂作业，简化了整体机械形式，适应了非结构化自然生长的蕉穗所带来的复杂落梳作业要求，确保了落梳作业的高效与精准；其次，使用了快速往复插切式落梳方法，大幅降低了切割反作用力，且提高了落梳效率与切口光滑美观。
25、4、本专利技术中的香蕉智能落梳机器人及其作业方法，通过结合多视角融合提取关键信息的视觉系统，实现对落梳状态的全程实时跟踪，并指导规划夹持机械手和切割机械手运动，实现精准作业。
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1.一种香蕉智能落梳机器人，其特征在于，包括机器人主体、控制系统、用于对蕉穗和果柄进行识别定位的视觉系统、设置在所述机器人主体上用于对蕉穗上的果梳与果轴进行夹持的夹持机械手以及用于切割夹持好的果梳的果柄使得果梳从蕉穗上的果轴进行分离的切割机械手；所述夹持机械手包括设置在所述机器人主体上的夹持机械臂以及设置在所述夹持机械臂末端的夹持爪；所述切割机械手包括设置在所述机器人主体上的切割机械臂以及设置在所述切割机械臂末端的快速往复插切式执行器。
2.一种作业方法，其特征在于，所述作业方法为如权利要求1所述的香蕉智能落梳机器人的作业方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种作业方法，其特征在于，所述快速往复插切式执行器的包括弧形刀具以及用于驱动所述弧形刀具进行快速往复运动的切割驱动机构。
4.根据权利要求3所述的一种作业方法，其特征在于，步骤(2.3)中，香蕉智能落梳机器人的切割机械手对已经夹持好的果梳的果柄进行切割，使得果梳从蕉穗上的果轴分离的具体步骤为：
5.根据权利要求4所述的一种作业方法，其特征在于，所述夹持爪的下方设置有用于
6.根据权利要求5所述的一种作业方法，其特征在于，所述视觉系统包括多个感知相机，用于对蕉穗位置、夹持果轴位置、夹持果梳位置、托接果梳位置以及切割果柄位置进行定位。
...【技术特征摘要】
1.一种香蕉智能落梳机器人，其特征在于，包括机器人主体、控制系统、用于对蕉穗和果柄进行识别定位的视觉系统、设置在所述机器人主体上用于对蕉穗上的果梳与果轴进行夹持的夹持机械手以及用于切割夹持好的果梳的果柄使得果梳从蕉穗上的果轴进行分离的切割机械手；所述夹持机械手包括设置在所述机器人主体上的夹持机械臂以及设置在所述夹持机械臂末端的夹持爪；所述切割机械手包括设置在所述机器人主体上的切割机械臂以及设置在所述切割机械臂末端的快速往复插切式执行器。
2.一种作业方法，其特征在于，所述作业方法为如权利要求1所述的香蕉智能落梳机器人的作业方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：段洁利，黄朝炜，莫杏康，刘博成，杨洲，高斌，袁浩天，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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