CN106941879B - 采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复杂地段木瓜采撷系统，包括路线规划设备、可移动式主体机构、障碍物高度检测设备、路障清除设备、位置识别设备和采撷执行设备，路线规划设备用于根据预设木瓜树分布图和该系统当前位置策划前往下一株木瓜树的行驶路线，可移动式主体机构用于基于所述行驶路线前往下一株木瓜树，位置识别设备用于在可移动式主体机构到达下一株木瓜树时，对该木瓜树上的木瓜位置进行识别，采撷执行设备与位置识别设备连接，用于对识别到的木瓜位置处的木瓜进行采撷。通过本发明，即使在复杂地段，也能实现对各株木瓜树的甜木瓜的快速采撷。

Description

采摘装置

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种采摘装置。

背景技术

番木瓜，又称木瓜、乳瓜、万寿果，为热带、亚热带常绿软木质大型多年生草本植物，常绿软木质小乔木，高达8-10米，具乳汁；茎不分枝或有时于损伤处分枝，具螺旋状排列的托叶痕。果实长于树上，外形像瓜，故名之木瓜。番木瓜的乳汁是制作松肉粉的主要成份。花果期全年。

木瓜含丰富的营养价值，产区都有多个上规模的木瓜种植园，一到收获时，采摘到的木瓜数量众多，具有较高的种植价值。但是，由于采用人工采摘木瓜效率低下，如果使用机械采摘木瓜，要面临两个问题，一个是木瓜种植园内地段较为复杂，一般的机械平台很难跨越全园，另一个是木瓜的甜度和采摘点难以控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种复杂地段木瓜采撷系统，引入了包括的路障清除设备的可移动式主体机构作为采摘平坦，基于木瓜子图像中各个像素点的颜色分量确定木瓜子图像的颜色，基于木瓜子图像的颜色和木瓜子图像对应的木瓜类型判断木瓜子图像对应的木瓜的水分甜度，当判断的水分甜度大于等于预设甜度阈值时，发出木瓜采撷信号，还基于木瓜子图像检测出木瓜的生长枝条，并将生长枝条与木瓜连接点作为生长点，将在生长枝条上、生长点下方预设距离的位置作为木瓜切割点，基于木瓜子图像在高清木瓜图像中的相对位置确定木瓜采撷点的实际位置，从而对每一株木瓜树中的各个较甜木瓜进行自适应采摘。

由此可见，本发明具有以下几个重要发明点：(1)具有路障清除设备的可移动式采摘平坦的搭建；(2)木瓜水分甜度的智能化检测；(3)基于木瓜形态分析的木瓜切割点的准确判断。

根据本发明的一方面，提供了一种复杂地段木瓜采撷系统，所述系统包括路线规划设备、可移动式主体机构、障碍物高度检测设备、路障清除设备、位置识别设备和采撷执行设备，路线规划设备、障碍物高度检测设备、路障清除设备、位置识别设备和采撷执行设备都设置在可移动式主体机构上，路线规划设备用于根据预设木瓜树分布图和该系统当前位置策划前往下一株木瓜树的行驶路线，可移动式主体机构用于基于所述行驶路线前往下一株木瓜树；

其中，障碍物高度检测设备用于检测可移动式主体机构行驶过程中的前方障碍物的高度，路障清除设备，与障碍物高度检测设备连接，用于在前方障碍物的高度大于等于预设目标高度时，对前方障碍物进行清除，位置识别设备用于在可移动式主体机构到达下一株木瓜树时，对该木瓜树上的木瓜位置进行识别，采撷执行设备与位置识别设备连接，用于对识别到的木瓜位置处的木瓜进行采撷。

更具体地，在所述复杂地段木瓜采撷系统中，还包括：定位设备，设置在可移动式主体机构上，用于获取可移动式主体机构的导航数据；

其中，该系统当前位置即可移动式主体机构的导航数据确定的位置；

其中，位置识别设备确定可移动式主体机构到达下一株木瓜树包括：当可移动式主体机构的导航数据与预设木瓜树分布图中下一株木瓜树的位置匹配时，则确定可移动式主体机构到达下一株木瓜树。

更具体地，在所述复杂地段木瓜采撷系统中，还包括：MMC存储设备，设置在可移动式主体机构上，分别与路障清除设备和路线规划设备连接，用于存储预设木瓜树分布图和预设目标高度。

更具体地，在所述复杂地段木瓜采撷系统中：

路障清除设备包括铲斗、动臂、连杆、摇臂、转斗油缸和动臂油缸，铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以清除路障，动臂与动臂油缸铰接，用以升降铲斗；

其中，铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵方式。

更具体地，在所述复杂地段木瓜采撷系统中，还包括：

无线通信接口，包括无线接收器、无线发送器和解密器，无线接收器用于从远端的种植园管理中心服务器处接收加密后的预设木瓜树分布图，解码器分别与无线接收器和MMC存储设备连接，用于对加密后的预设木瓜树分布图进行解密，并将获取的预设木瓜树分布图存储到MMC存储设备中；

在所述位置识别设备中，包括高清图像捕获设备、自适应滤波设备、木瓜目标识别设备、甜度分析设备、木瓜位置分析设备和采撷位置提取设备，高清图像捕获设备用于向待采撷木瓜树的顶部进行图像拍摄以获得高清木瓜树图像，自适应滤波设备与高清图像捕获设备连接，用于接收高清木瓜树图像并对高清木瓜树图像进行干扰类型检测，基于获得的干扰类型采用相应的滤波算法对高清木瓜树图像进行图像滤波处理以获得高清滤波图像，木瓜目标识别设备与自适应滤波设备连接，用于接收高清滤波图像，并基于各种木瓜类型的基准木瓜图案对高清滤波图像进行木瓜识别以获得木瓜子图像以及对应的木瓜类型；

在所述位置识别设备中：甜度分析设备与木瓜目标识别设备连接，用于基于木瓜子图像中各个像素点的颜色分量确定木瓜子图像的颜色，并基于木瓜子图像的颜色和木瓜子图像对应的木瓜类型判断木瓜子图像对应的木瓜的水分甜度，当判断的水分甜度大于等于预设甜度阈值时，发出木瓜采撷信号，否则，发出木瓜保留信号，木瓜位置分析设备与甜度分析设备连接，用于在接收到木瓜采撷信号时，基于木瓜子图像在高清木瓜图像中的相对位置确定当前木瓜位置，采撷位置提取设备与木瓜位置分析设备连接，用于基于木瓜子图像检测出木瓜的生长枝条，并将生长枝条与木瓜连接点作为生长点，将在生长枝条上、生长点下方预设距离的位置作为木瓜切割点，基于木瓜子图像在高清木瓜图像中的相对位置确定木瓜采撷点的实际位置；

其中，所述采撷执行设备包括采撷执行机构和采撷驱动机构，采撷驱动机构分别与木瓜位置分析设备和采撷位置提取设备连接，用于基于当前木瓜位置驱动采撷执行机构前往与当前木瓜位置对应的预定采撷位，还用于基于木瓜采撷点的实际位置和采撷执行机构所在的预定采撷位驱动采撷执行机构前往木瓜采撷点的实际位置以实现对当前木瓜进行采撷；

其中，所述MMC存储设备还与位置识别设备连接，用于存储预设甜度阈值和预设距离；

其中，无线发送器分别与定位设备和采撷执行机构连接，用于在采撷执行机构每完成一次对当前木瓜进行采撷时，将采摘木瓜数自动加1后，将采摘木瓜数和可移动式主体机构的导航数据一起发送给远端的种植园管理中心服务器。

更具体地，在所述复杂地段木瓜采撷系统中，还包括：采撷网设备，设置在所述采撷驱动机构下方且设置在可移动式主体机构上，用于在采撷执行机构每完成一次对当前木瓜进行采撷时，以网状机构兜住下坠的木瓜。

更具体地，在所述复杂地段木瓜采撷系统中，还包括：

重量传感设备，设置在采撷网设备上，用于检测网状机构内的木瓜重量，并在网状机构内的木瓜重量大于等于预设重量阈值时，发出超重控制信号；

推送设备，分别与网状机构和重量传感设备连接，用于在接收到超重控制信号时，将网状机构内的木瓜推送到储藏盒内。

更具体地，在所述复杂地段木瓜采撷系统中，还包括：储藏盒，位于可移动式主体机构中；

其中，所述MMC存储设备还与重量传感器连接，用于存储预设重量阈值。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的复杂地段木瓜采撷系统的结构方框图。

附图标记：1路线规划设备；2可移动式主体机构；3障碍物高度检测设备；4路障清除设备；5位置识别设备；6采撷执行设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的复杂地段木瓜采撷系统的实施方案进行详细说明。

木瓜的生长习性如下。生物学特性喜高温多湿热带气候，不耐寒，遇霜即凋寒，因根系较浅，忌大风，忌积水。对地热要求不严，丘陵、山地都可栽培，对土壤适应性较强，但以疏松肥沃的砂质壤土或者壤土生长为好。

木瓜最适于年均温度22～25℃、年降雨量1500～2000毫米的温暖地区种植，适宜生长的温度是25～32℃，气温10℃左右生长趋向缓慢，5℃幼嫩器官开始出现冻害，0℃叶片枯萎。温度过高对生长发育也不利。土壤适应性较强，但以酸性至中性为宜。

为了克服当前对复杂地段的木瓜种植园进行全自动采摘的技术问题，本发明搭建了一种复杂地段木瓜采撷系统，具体结构如下。

图1为根据本发明实施方案示出的复杂地段木瓜采撷系统的结构方框图，所述系统包括路线规划设备、可移动式主体机构、障碍物高度检测设备、路障清除设备、位置识别设备和采撷执行设备，路线规划设备、障碍物高度检测设备、路障清除设备、位置识别设备和采撷执行设备都设置在可移动式主体机构上，路线规划设备用于根据预设木瓜树分布图和该系统当前位置策划前往下一株木瓜树的行驶路线，可移动式主体机构用于基于所述行驶路线前往下一株木瓜树；

其中，障碍物高度检测设备用于检测可移动式主体机构行驶过程中的前方障碍物的高度，路障清除设备，与障碍物高度检测设备连接，用于在前方障碍物的高度大于等于预设目标高度时，对前方障碍物进行清除，位置识别设备用于在可移动式主体机构到达下一株木瓜树时，对该木瓜树上的木瓜位置进行识别，采撷执行设备与位置识别设备连接，用于对识别到的木瓜位置处的木瓜进行采撷。

接着，继续对本发明的复杂地段木瓜采撷系统的具体结构进行进一步的说明。

所述复杂地段木瓜采撷系统中还可以包括：定位设备，设置在可移动式主体机构上，用于获取可移动式主体机构的导航数据；

其中，该系统当前位置即可移动式主体机构的导航数据确定的位置；

其中，位置识别设备确定可移动式主体机构到达下一株木瓜树包括：当可移动式主体机构的导航数据与预设木瓜树分布图中下一株木瓜树的位置匹配时，则确定可移动式主体机构到达下一株木瓜树。

所述复杂地段木瓜采撷系统中还可以包括MMC存储设备，设置在可移动式主体机构上，分别与路障清除设备和路线规划设备连接，用于存储预设木瓜树分布图和预设目标高度。

另外，所述的复杂地段木瓜采撷系统中：路障清除设备包括铲斗、动臂、连杆、摇臂、转斗油缸和动臂油缸，铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以清除路障，动臂与动臂油缸铰接，用以升降铲斗；

其中，铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵方式。

所述复杂地段木瓜采撷系统中还可以包括：

无线通信接口，包括无线接收器、无线发送器和解密器，无线接收器用于从远端的种植园管理中心服务器处接收加密后的预设木瓜树分布图，解码器分别与无线接收器和MMC存储设备连接，用于对加密后的预设木瓜树分布图进行解密，并将获取的预设木瓜树分布图存储到MMC存储设备中；

在所述位置识别设备中，包括高清图像捕获设备、自适应滤波设备、木瓜目标识别设备、甜度分析设备、木瓜位置分析设备和采撷位置提取设备，高清图像捕获设备用于向待采撷木瓜树的顶部进行图像拍摄以获得高清木瓜树图像，自适应滤波设备与高清图像捕获设备连接，用于接收高清木瓜树图像并对高清木瓜树图像进行干扰类型检测，基于获得的干扰类型采用相应的滤波算法对高清木瓜树图像进行图像滤波处理以获得高清滤波图像，木瓜目标识别设备与自适应滤波设备连接，用于接收高清滤波图像，并基于各种木瓜类型的基准木瓜图案对高清滤波图像进行木瓜识别以获得木瓜子图像以及对应的木瓜类型；

在所述位置识别设备中：甜度分析设备与木瓜目标识别设备连接，用于基于木瓜子图像中各个像素点的颜色分量确定木瓜子图像的颜色，并基于木瓜子图像的颜色和木瓜子图像对应的木瓜类型判断木瓜子图像对应的木瓜的水分甜度，当判断的水分甜度大于等于预设甜度阈值时，发出木瓜采撷信号，否则，发出木瓜保留信号，木瓜位置分析设备与甜度分析设备连接，用于在接收到木瓜采撷信号时，基于木瓜子图像在高清木瓜图像中的相对位置确定当前木瓜位置，采撷位置提取设备与木瓜位置分析设备连接，用于基于木瓜子图像检测出木瓜的生长枝条，并将生长枝条与木瓜连接点作为生长点，将在生长枝条上、生长点下方预设距离的位置作为木瓜切割点，基于木瓜子图像在高清木瓜图像中的相对位置确定木瓜采撷点的实际位置；

其中，所述采撷执行设备包括采撷执行机构和采撷驱动机构，采撷驱动机构分别与木瓜位置分析设备和采撷位置提取设备连接，用于基于当前木瓜位置驱动采撷执行机构前往与当前木瓜位置对应的预定采撷位，还用于基于木瓜采撷点的实际位置和采撷执行机构所在的预定采撷位驱动采撷执行机构前往木瓜采撷点的实际位置以实现对当前木瓜进行采撷；

其中，所述MMC存储设备还与位置识别设备连接，用于存储预设甜度阈值和预设距离；

其中，无线发送器分别与定位设备和采撷执行机构连接，用于在采撷执行机构每完成一次对当前木瓜进行采撷时，将采摘木瓜数自动加1后，将采摘木瓜数和可移动式主体机构的导航数据一起发送给远端的种植园管理中心服务器。

所述复杂地段木瓜采撷系统中还可以包括：采撷网设备，设置在所述采撷驱动机构下方且设置在可移动式主体机构上，用于在采撷执行机构每完成一次对当前木瓜进行采撷时，以网状机构兜住下坠的木瓜。

所述复杂地段木瓜采撷系统中还可以包括：

重量传感设备，设置在采撷网设备上，用于检测网状机构内的木瓜重量，并在网状机构内的木瓜重量大于等于预设重量阈值时，发出超重控制信号；

推送设备，分别与网状机构和重量传感设备连接，用于在接收到超重控制信号时，将网状机构内的木瓜推送到储藏盒内。

所述复杂地段木瓜采撷系统中还可以包括：

储藏盒，位于可移动式主体机构中；

其中，所述MMC存储设备还与重量传感器连接，用于存储预设重量阈值。

另外，基于获得的干扰类型采用相应的滤波算法对高清木瓜树图像进行图像滤波处理以获得高清滤波图像包括，采用相应的小波滤波算法对高清木瓜树图像进行图像滤波处理。

小波(Wavelet)这一术语，顾名思义，“小波”就是小的波形。所谓“小”是指他具有衰减性；而称之为“波”则是指它的波动性，其振幅正负相间的震荡形式。与Fourier变换相比，小波变换是时间(空间)频率的局部化分析，他通过伸缩平移运算对信号(函数)逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，解决了Fourier变换的困难问题，成为继Fourier变换以来在科学方法上的重大突破。有人把小波变换称为“数学显微镜”。

采用本发明的复杂地段木瓜采撷系统，针对现有技术中无法对复杂地段的木瓜种植园进行自动采摘的技术问题，通过对采摘平台的改造，对每一个木瓜甜度的分析以及对每一个木瓜的采摘点的判断，实现对复杂地段的木瓜种植园内各株木瓜树上的甜木瓜的采摘。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种复杂地段木瓜采撷系统，包括：路线规划设备、可移动式主体机构、障碍物高度检测设备、路障清除设备、位置识别设备和采撷执行设备，路线规划设备、障碍物高度检测设备、路障清除设备、位置识别设备和采撷执行设备都设置在可移动式主体机构上，路线规划设备用于根据预设木瓜树分布图和该系统当前位置策划前往下一株木瓜树的行驶路线，可移动式主体机构用于基于所述行驶路线前往下一株木瓜树，障碍物高度检测设备用于检测可移动式主体机构行驶过程中的前方障碍物的高度，路障清除设备，与障碍物高度检测设备连接，用于在前方障碍物的高度大于等于预设目标高度时，对前方障碍物进行清除，位置识别设备用于在可移动式主体机构到达下一株木瓜树时，对该木瓜树上的木瓜位置进行识别，采撷执行设备与位置识别设备连接，用于对识别到的木瓜位置处的木瓜进行采撷；

定位设备，设置在可移动式主体机构上，用于获取可移动式主体机构的导航数据；

其中，该系统当前位置即可移动式主体机构的导航数据确定的位置；

其中，位置识别设备确定可移动式主体机构到达下一株木瓜树包括：当可移动式主体机构的导航数据与预设木瓜树分布图中下一株木瓜树的位置匹配时，则确定可移动式主体机构到达下一株木瓜树；

MMC存储设备，设置在可移动式主体机构上，分别与路障清除设备和路线规划设备连接，用于存储预设木瓜树分布图和预设目标高度；

路障清除设备包括铲斗、动臂、连杆、摇臂、转斗油缸和动臂油缸，铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以清除路障，动臂与动臂油缸铰接，用以升降铲斗；

其中，铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵方式；

其特征在于，还包括：

无线通信接口，包括无线接收器、无线发送器和解密器，无线接收器用于从远端的种植园管理中心服务器处接收加密后的预设木瓜树分布图，解码器分别与无线接收器和MMC存储设备连接，用于对加密后的预设木瓜树分布图进行解密，并将获取的预设木瓜树分布图存储到MMC存储设备中；

包括在所述位置识别设备中的高清图像捕获设备、自适应滤波设备、木瓜目标识别设备、甜度分析设备、木瓜位置分析设备和采撷位置提取设备，高清图像捕获设备用于向待采撷木瓜树的顶部进行图像拍摄以获得高清木瓜树图像，自适应滤波设备与高清图像捕获设备连接，用于接收高清木瓜树图像并对高清木瓜树图像进行干扰类型检测，基于获得的干扰类型采用相应的滤波算法对高清木瓜树图像进行图像滤波处理以获得高清滤波图像，木瓜目标识别设备与自适应滤波设备连接，用于接收高清滤波图像，并基于各种木瓜类型的基准木瓜图案对高清滤波图像进行木瓜识别以获得木瓜子图像以及对应的木瓜类型；

在所述位置识别设备中：甜度分析设备与木瓜目标识别设备连接，用于基于木瓜子图像中各个像素点的颜色分量确定木瓜子图像的颜色，并基于木瓜子图像的颜色和木瓜子图像对应的木瓜类型判断木瓜子图像对应的木瓜的水分甜度，当判断的水分甜度大于等于预设甜度阈值时，发出木瓜采撷信号，否则，发出木瓜保留信号，木瓜位置分析设备与甜度分析设备连接，用于在接收到木瓜采撷信号时，基于木瓜子图像在高清木瓜图像中的相对位置确定当前木瓜位置，采撷位置提取设备与木瓜位置分析设备连接，用于基于木瓜子图像检测出木瓜的生长枝条，并将生长枝条与木瓜连接点作为生长点，将在生长枝条上、生长点下方预设距离的位置作为木瓜切割点，基于木瓜子图像在高清木瓜图像中的相对位置确定木瓜采撷点的实际位置；

其中，所述采撷执行设备包括采撷执行机构和采撷驱动机构，采撷驱动机构分别与木瓜位置分析设备和采撷位置提取设备连接，用于基于当前木瓜位置驱动采撷执行机构前往与当前木瓜位置对应的预定采撷位，还用于基于木瓜采撷点的实际位置和采撷执行机构所在的预定采撷位驱动采撷执行机构前往木瓜采撷点的实际位置以实现对当前木瓜进行采撷；

其中，所述MMC存储设备还与位置识别设备连接，用于存储预设甜度阈值和预设距离；

其中，无线发送器分别与定位设备和采撷执行机构连接，用于在采撷执行机构每完成一次对当前木瓜进行采撷时，将采摘木瓜数自动加1后，将采摘木瓜数和可移动式主体机构的导航数据一起发送给远端的种植园管理中心服务器。

2.如权利要求1所述的复杂地段木瓜采撷系统，其特征在于，还包括：

储藏盒，位于可移动式主体机构中；

其中，所述MMC存储设备还与重量传感器连接，用于存储预设重量阈值。